Thibaut Barreyre, géophysicien marin au laboratoire Geo-Ocean (UMR 6538 – CNRS/Ifremer/UBO/UBS) revient d’une campagne en mer dans la zone est de l’océan Pacifique. Avec les membres de son équipe de recherche, ils ont découvert 5 nouvelles cheminées hydrothermales inconnues jusqu’à présent. Leur étude va permettre aux scientifiques d’approfondir leurs connaissances sur les processus géophysiques, chimiques et biologiques qui façonnent notre planète et entretiennent la vie dans les profondeurs et les recoins sombres de l’océan.
L’océan représente 70 % de la surface de la Terre mais reste pourtant encore largement méconnu : « à chaque fois qu’on plonge, nous faisons de nouvelles découvertes » indique Thibaut Barreyre, chercheur CNRS au laboratoire Geo-Ocean. Et c’était encore le cas en mars 2024, où une équipe de recherche du Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), dont fait partie Thibaut Barreyre, a découvert 5 nouveaux systèmes hydrothermaux dans la zone est du Pacifique, le long de la dorsale océanique : « cette dorsale océanique est la plus étudiée au monde depuis 35 ans. Pour cette campagne, nous avons décidé de nous éloigner de d’environ 15 kilomètres au Nord sur l’axe de la dorsale, c’est là que nous avons découvert de nouveaux systèmes. »
Un travail d’équipe entre chercheurs et robots
En mars 2024, une campagne à bord du navire de recherche Atlantis a exploré la zone Est du Pacifique avec à son bord une équipe de chercheurs internationale1 et pluridisciplinaire en océanographie : géophysique, géochimie, sismologie, imagerie… Pour compléter l’équipe, ils étaient accompagnés du robot d’exploration Sentry et du sous-marin habitable Alvin.
Les systèmes hydrothermaux
Les sources hydrothermales profondes sont situées entre 500 et 5 000 mètres de profondeur le long des dorsales océaniques, là où les plaques tectoniques se séparent. Situées au-dessus de chambres magmatiques, elles forment de véritable chaîne de montagnes volcaniques sous-marine.
La rencontre entre le magma et l’eau froide des océans produit des volutes chargées en éléments chimiques et en métaux dissous, notamment du sulfure et du méthane, à une température pouvant dépasser 350°C. Ce phénomène est appelé fumeur noir.
Ces émissions de fluides conduisent à la formation de cheminées pouvant atteindre quelques dizaines de mètres de haut. Les cheminées hydrothermales sont riches en substances chimiques qui fournissent de l'énergie à la vie animale, alimentant ainsi des écosystèmes riches et productifs. Cette découverte a permis aux scientifiques de mieux comprendre les possibles conditions nécessaires à l'apparition de la vie sur Terre et, éventuellement, ailleurs dans le système solaire.
En savoir plus : Trente ans d’exploration des dorsales océaniques : diversité et localisation des systèmes hydrothermaux.
L’exploration préalable des fonds marins a été confiée au robot Sentry. Grâce à une série de capteurs, il a produit des cartes de très haute résolution et des photographies numériques des fonds marins. En parallèle, le robot a réalisé des relevés pour caractériser le milieu, comme la température, la concentration en particule ou encore la présence d’éléments chimiques. L’ensemble des données récoltées ont été analysées à bord du navire par les chercheurs et permette d’identifier des « anomalies », qui seront ciblées pour la suite de la campagne.
À bord du sous-marin Alvin, les scientifiques se sont rendus sur les lieux de ces anomalies, identifiés comme potentiellement intéressantes par Sentry : « il faut être attentif quand on est dans le sous-marin, la visibilité est très mauvaise dans les grands fonds. » précise Thibaut Barreyre.
C’est grâce au travail d’équipe entre les chercheurs, Alvin et Sentry, que 5 cheminées hydrothermales ont été découvertes. Ces tours de 11 mètres de haut, à 2500 mètres de profondeur, émettent des fluides a plus de 300°C qui intéressent particulièrement les scientifiques. Pour les étudier et comprendre d’où ils viennent, des prélèvements ont été réalisés grâce au bras automatisé du sous-marin : « c’est comme un puzzle, nous cherchons à collecter les pièces grâce à l’échantillonnage », décrit Thibaut Barreyre.
- L'équipe du projet est composé de chercheurs de WHOI, Lehigh University, Scripps Institution of Oceanography et du CNRS.
Des volcans sous-marins
Thibaut Barreyre est spécialiste des systèmes hydrothermaux, il étudie notamment la quantification de l'énergie qui est échangée entre la terre profonde et les océans à travers ces systèmes. L’étude des fluides des 5 nouveaux systèmes va permettre d’approfondir les connaissances sur la contribution des systèmes hydrothermaux à la perte de chaleur de la Terre : « La Terre est une planète chaude dans un espace glacé. Elle a une chaleur originelle qui est limitée, elle est donc en train de perdre de la chaleur, et notamment au niveau des systèmes hydrothermaux. explique Thibaut Barreyre. Les dorsale océaniques représentent plus de 75 % de toute l'activité volcanique de notre planète. Elle sont parsemées de milliers de sources chaudes en eau profonde, qui, ensemble, extraient 10 % de la chaleur interne totale de la Terre. Nous voulons mieux comprendre comment les cheminées hydrothermales libèrent de la chaleur et des substances chimiques en traversant le plancher océanique et en affectant l'océan mondial, notamment pour nourrir les écosystèmes des grands fonds marins. »
Pour mener ces études, « nous chassons les éruptions volcaniques sous-marines ». Lors de la campagne de mars 2024, des capteurs ont été positionnés le long de la dorsale pour enregistrer le moment de l’éruption au niveau des systèmes hydrothermaux. Plusieurs questions se posent sur ces systèmes : sont-ils reliés entre eux ou avec d’autres systèmes ? de quelle manière ? Comment fonctionnent-ils? Quel est l’impact d’une éruption sur ces systèmes et leurs écosystèmes associes?
« Les relevés effectués chaque année montrent que le système se réchauffe et qu’il se rapproche du point critique », précise Thibaut Barreyre. Une éruption sous-marine peut durer plusieurs semaines à plusieurs mois, la lave qui s’écoule reste « fraîche »pendant plusieurs mois et permets d’avoir des résultats intéressants : « nous sommes prêts à repartir rapidement en mer pour récolter des données. »
La suite à la prochaine éruption !
Découvrez les systèmes hydrothermaux et leur biodiversité en vidéo
La Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) est une organisation privée à but non lucratif située à Cape Cod, dans le Massachusetts, qui se consacre à la recherche marine, à l'ingénierie et à l'enseignement supérieur. Fondée en 1930, elle a pour mission de comprendre l'océan et ses interactions avec la Terre dans son ensemble, et de faire comprendre le rôle de l'océan dans l'évolution de l'environnement mondial.