Un océan de secrets dans les fonds marins

Grâce au forage océanique, on a découvert toute une biologie méconnue.
Photo: Grâce au forage océanique, on a découvert toute une biologie méconnue.

Il y a 60 ans à peine, ils étaient méconnus et leur inaccessibilité contribuait à entretenir le mystère. Grâce à un ambitieux programme international de forages océaniques, les fonds marins révèlent peu à peu leurs nombreuses richesses. En effet, ils recèlent de nouvelles formes d'énergie fossile qu'il sera peut-être possible d'exploiter un jour, des archives du climat passé qui nous aideront à prévoir celui qui prévaudra à l'avenir, ainsi que des indices pour la prédiction des séismes.

Le relief y est aussi accidenté que sur la terre ferme. Au fond des océans, sous des masses d'eau gigantesques, se déploient de longues chaînes de montagnes composées de massifs souvent aussi imposants que le mont Blanc, en France. Ces chaînes de montagnes. qu'on appelle dorsales océaniques, forment un réseau de 60 000 kilomètres de longueur, précise Benoît Ildefonse, directeur de recherche au Centre national de recherche scientifique (CNRS) à l'Université Montpellier 2, en France. Le géologue s'intéresse plus particulièrement au processus de fabrication de la croûte terrestre qui a lieu au niveau des dorsales océaniques, justement.

«Les dorsales sont les points de jonction entre les plaques tectoniques où se forme la croûte à partir du magma qui remonte du manteau en fusion, explique le spécialiste. On colporte cette idée que les plaques tectoniques flottent sur un océan de magma. Or c'est un concept complètement faux. Le manteau est solide mais il est animé de grands mouvements de convection. Il se déforme un peu comme de la pâte à modeler. Il y a toutefois des endroits, sous les dorsales, où le manteau remonte en raison des mouvements de convection.» Or la décompression qui survient lors de la remontée fait en sorte que le point de fusion de la roche s'abaisse. Le manteau fond et forme alors des volumes suffisants de magma pour fabriquer la croûte de surface.

En remontant, le magma réside dans des poches appelées chambres magmatiques, à des profondeurs de quelques kilomètres, poursuit le chercheur. Une partie de ce magma cristallisera lentement, contribuant ainsi à fabriquer la couche inférieure de la croûte, qui se compose de gabbros. Une autre partie du magma remontera rapidement le long de filons jusqu'à la surface où il rencontrera l'eau de mer. Au contact de l'eau froide, le magma se vitrifie alors instantanément, formant ainsi des laves en coussins.

Benoît Ildefonse parvient à faire ses observations en participant à des campagnes de forage organisées par l'Integrated Ocean Drilling Programme. L'IODP a débuté ses activités en 2003, mais on a véritablement commencé à faire du forage océanique en 1968, il, y a 40 ans. Les États-Unis et le Japon sont les partenaires et bailleurs de fonds principaux de l'IODP. Un consortium européen (l'European Consortium for Ocean Research Drilling, ECORD) qui regroupe 17 pays, dont le Canada, seul pays extra-européen, participe aussi à l'IODP. La Chine s'est jointe au programme il y a deux ans, la Corée depuis peu, et les discussions sont en cours pour intégrer un autre consortium qui devrait être composé de l'Australie, de la Nouvelle-Zélande et de l'Inde.

De 1968 à 2003, 2889 puits ont été forés sur 1300 sites. Les sédiments récupérés lors de ces forages, qui sont disponibles dans des carothèques pour la communauté scientifique, représentent 320 kilomètres de carottes mises bout à bout.

Les carottes de sédiments prélevées dans la croûte océanique servent non seulement à comprendre la dynamique de notre planète mais aussi à connaître les changements climatiques qui ont eu lieu au fil du temps. «Or, la lecture de ces archives sédimentaires des climats passés est très importante pour ceux qui travaillent sur le climat actuel et futur», explique le géologue. En dressant une courbe des variations de l'isotope de l'oxygène qui permet de représenter la température des océans dans le temps, ainsi qu'une courbe des isotopes du carbone qui traduit l'évolution de la matière organique dans l'océan, on voit bien qu'il y a eu des périodes froides et des périodes chaudes, dont l'une, très connue, il y a 54 millions d'années.

«En forant à proximité du pôle, on a pu voir qu'à 54 millions d'années, l'océan Arctique était tropical avec une température de l'ordre de 24 °C. La présence d'algues qui se développent à des températures chaudes traduit le fait que l'océan Arctique était relativement chaud et recevait un apport d'eau douce très important», souligne le scientifique, avant de rappeler que les chercheurs qui travaillent sur ces sédiments essaient de déterminer les facteurs naturels qui contrôlent l'évolution du climat afin de bien cerner l'impact anthropique sur le réchauffement actuel.

Les sédiments des fonds marins renferment aussi d'importantes sources potentielles d'énergie sous la forme d'hydrates de méthane, aussi appelées glaces de méthane. Ces molécules de méthane piégées dans des cages de molécules d'eau se forment sous certaines conditions de pression et de température dans les sédiments de tous les océans du monde. «Le potentiel en terme de réserves de carbone fossile liées à ces arbres de gaz est vraisemblablement gigantesque, voire supérieur à toutes les autres sources connues de carbone fossile (charbon, pétrole, etc.), précise M. Ildefonse. Mais, pour autant, on ne sait pas comment on pourrait les exploiter, car dès qu'on sort ces glaces de leur contexte, elles fondent et le gaz se libère.

«De plus, comme il s'agit d'une quantité gigantesque de méthane piégée dans les glaces, si la température de l'océan change légèrement, des quantités énormes de méthane pourront être libérées avec les impacts que l'on redoute sur le climat. Quand on regarde les variations du climat passé, il y a eu certaines crises très brutales de réchauffement dont certains pensent qu'elles auraient pu être liées à des libérations catastrophiques d'hydrates de méthane.»

Les fumeurs

Les fumeurs, ces grands panaches de fumée qui s'élèvent du plancher océanique, sont pour leur part à l'origine d'importants filons de minerai de fer aujourd'hui convoités par plusieurs compagnies minières. Les failles qui entaillent la croûte océanique à proximité des dorsales sont autant d'endroits où l'eau peut s'infiltrer. En s'approchant du magma, l'eau se réchauffe, ce qui lui permet de lessiver les roches dans lesquelles elle passe, explique Benoît Ildefonse. L'eau se charge alors de minéraux présents au sein des roches, et elle remonte parce qu'elle est chaude, et donc moins dense. «Cette eau chaude chargée en manganèse, en fer, en soufre et autres éléments minéraux décharge instantanément tous ses minéraux au contact de l'eau de mer qui a une chimie complètement différente, ce qui fait cette sorte de panache qui ressemble à de la fumée et qui est en fait une précipitation d'éléments minéraux dans l'eau froide», décrit le géologue.

Or, sous des sites comme ceux-là, se fabriquent des quantités considérables de minerai de fer. Et aujourd'hui, des compagnies tentent d'obtenir des concessions sur des dorsales situées dans les eaux territoriales des îles du Pacifique Sud-Ouest, par exemple, afin d'en commencer l'exploitation. «Les Chinois ont commencé à explorer la dorsale sud-ouest indienne dans les eaux internationales avec l'idée d'en faire l'exploitation. Il faudra gérer sur le plan international les aspects légaux et environnementaux reliés à ce genre d'exploitation», souligne le chercheur, qui s'inquiète un peu des dégâts possibles sur la faune notamment.

Car grâce au forage océanique, on a découvert toute une biologie méconnue. «On sait aujourd'hui que dans les sédiments et peut-être même dans certaines roches dures de la croûte se trouve une quantité astronomique de micro-organismes. La biomasse piégée dans ces sédiments sous la forme de micro-organismes est potentiellement plus importante que l'ensemble de la biomasse présente sur les continents», indique M. Ildefonse.

En 2003, on avait trouvé une abondance de micro-organismes jusqu'à 900 mètres de profondeur. Plus récemment, des scientifiques français ont mis en évidence la présence de bactéries extrémophiles vivantes dans des sédiments à 1600 mètres de profondeur. «De ces micro-organismes surgiront vraisemblablement des applications biotechnologiques, notamment dans la recherche médicale. D'ores et déjà, une variété de bactéries qui a été découverte dans les fumeurs noirs est aujourd'hui utilisée dans l'industrie sucrière parce qu'elle a la propriété de transformer l'amidon en une autre molécule», fait valoir le spécialiste des fonds marins, tout en mentionnant que notre connaissance de toute cette biosphère enfouie dans les sédiments n'en est qu'à ses balbutiements.

Les séismes

Les forages permettent aussi d'étudier les zones sismogéniques où se déclenchent les grands séismes. En forant dans les zones où des plaques océaniques plongent sous des plaques continentales parce qu'elles sont plus denses, comme le long des côtes japonaises, sud-américaines ou californiennes, les chercheurs essaient de déceler des signaux précurseurs qui permettraient de prédire les séismes.

Au large de l'île d'Hokkaido, au Japon, il faudrait forer jusqu'à six kilomètres sous le plancher océanique pour atteindre la zone sismogénique où se déclenchent les grands tremblements de terre de magnitude 8 ou 9 qui affectent périodiquement le Japon. Or le puits le plus profond qu'on ait réussi à forer à ce jour ne fait que 2111 mètres de profondeur dans le Pacifique. La technologie ne nous permettait pas de forer plus profondément. Mais les Japonais viennent de construire un nouveau bateau équipé d'une technologie qui devrait permettre d'atteindre les profondeurs désirées.

Les océans couvrent 70 % de la surface de la planète. Les recherches des 50 dernières années nous ont permis de connaître un peu mieux les portions septentrionales de l'Atlantique et du Pacifique, mais il demeure encore de vastes régions qui nous sont complètement inconnues.

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