La question se pose, en effet, car il est vrai que la glace est bel et bien moins dense que l'eau liquide. Le fait que la glace flotte sur l'eau le démontre éloquemment. Et les nids-de-poule qui «apparaissent» sur nos routes au printemps en sont une autre (triste) preuve : l'eau, qui s'introduit dans toutes les petites fissures à l'état liquide, gagne du volume quand l'hiver la fait geler, ce qui agrandit les crevasses.

C'est un comportement peu commun, d'ailleurs. D'après le site de l'International Association for the Properties of Water (IAPW), quand on abaisse la température d'une substance, elle occupe généralement un volume plus petit parce que ses molécules se déplacent de plus en plus lentement. De plus, les liquides ont également tendance à devenir subitement un peu moins denses quand ils «gèlent» parce que leurs molécules adoptent alors une structure cristalline qui leur fait occuper l'espace de façon plus ordonnée et plus efficace.

Le cas des molécules d'eau (H2O) est cependant différent, pour deux raisons. D'abord, les deux atomes d'hydrogène et l'atome d'oxygène qui les composent ne forment pas une ligne droite, mais ont un angle de 104,5 degrés qui place les deux hydrogènes «du même bord», si l'on veut. Ensuite, l'oxygène attire les électrons beaucoup plus fortement que l'hydrogène, si bien que «son bord» de la molécule possède une charge électrique légèrement négative, tandis que le côté des hydrogènes aura une charge légèrement positive, un peu comme un aimant.

Ainsi, selon l'IAPW, les molécules d'eau ont tendance à s'aligner d'elles-mêmes (bien que très imparfaitement) de façon à ce que chaque atome d'hydrogène se trouve entre deux atomes d'oxygène. À l'état liquide, cette tendance à s'aligner n'est pas suffisamment forte pour contraindre les molécules à former une structure rigide, ce qui leur permet de s'approcher les unes des autres. Mais quand l'eau gèle, elle forme une structure cristalline qui laisse plus de place entre les molécules qu'à l'état liquide. C'est ce qui explique pourquoi la glace a une densité inférieure à celle de l'eau liquide : 0,92 gramme par centimètre cube (g/cm3) contre 1 g/cm3.

Ainsi, comme le soupçonne M. Racine, s'il n'y avait que la banquise qui fondait, le niveau de la mer ne s'élèverait pas - il demeurerait stable. Alors comment se fait-il que le réchauffement planétaire le fasse monter? C'est simplement que le climat plus doux ne fait pas seulement fondre la banquise : sur les continents, d'immenses glaciers sont également en train de se liquéfier. Et comme leur masse colossale se trouve hors de la mer, leur eau de fonte s'ajoute à celle des océans et fait monter leur niveau.

On l'oublie souvent, mais les plus grands glaciers du monde - ceux du Groenland et, surtout, de l'Antarctique - représentent des quantités d'eau inouïes. Selon un calcul du British Antarctic Survey, l'Antarctique est enseveli sous environ 30 millions de kilomètres cubes de glace, ou 90 % de l'eau douce de la Terre, qui ajouteraient à eux seuls 70 mètres au niveau de la mer si tout fondait.

On n'en est pas là, heureusement, mais il demeure que le niveau de la mer a augmenté d'environ 1,7 millimètre par année depuis le début du XXe siècle, avec une pointe d'environ 3 mm/an entre 1993 et 2003.

Sources :

> NATHANIEL L. BINDOFF et JÜRGEN WILLEBRAND. Chapter 5. Observations : Oceanic Climate Change and Sea Level, Climate Change 2007, IPCC, 2007.

> BRITISH ANTARCTIC SURVEY. Ice Sheets in Antarctica, BAS, 2007, www.antarctica.ac.uk/about_antarctica/geography/ice/sheets.php

> IAPW. Why Does Water Expand When It Freezes?, FAQs About Water and Steam, 2000, www.iapws.org/faq1/freeze.htm.