L'exploration des grands fonds

Les abîmes et les fosses océaniques constituent un territoire encore en grande partie inexploré. Les scientifiques commencent à découvrir certains des secrets qui se cachent dans ces mystérieuses profondeurs abyssales.

Les environnements extrêmes observés dans les grands fonds hydrothermaux sont causés par des cheminées sous-marines dans la croûte terrestre. De nombreux chercheurs ont été très surpris de découvrir que ces eaux brûlantes et toxiques foisonnent de formes de vie très étranges. Certains de ces micro-organismes pourraient être des sources de substances biochimiques précieuses.

Le laboratoire des eaux chaudes

Les masses d'eaux des grands fonds réchauffées à l'orifice des "cheminées hydrothermales", s'ouvrant dans des endroits où la croûte terrestre est instable, ont récemment fait l'objet de nombreuses recherches. Elles ont été découvertes en 1977 et l'on sait aujourd'hui qu'elles existent en de nombreux endroits des fonds sous-marins. Lorsqu'une cheminée se forme, l'eau de mer s'introduit dans la roche brûlante et est ensuite expulsée après avoir été portée à ébullition sous l'effet de la température de la cheminée. La température autour d'une telle fissure peut atteindre 420 •C. La crevasse recrache de l'eau chaude et de petites particules, enrichies de substances minérales provenant de la roche, ce qui rend très toxiques les eaux environnantes.

De nombreux chercheurs ont été très surpris de découvrir que ces environnements brûlants et toxiques foisonnent de vie - des formes de vie d'ailleurs très étranges. Depuis 1977, 300 nouvelles espèces ont été découvertes dans ces crevasses hydrothermales. Ces écosystèmes reposent sur la présence de bactéries qui utilisent le sulfure d'hydrogène et la chaleur provenant de la crevasse pour produire les biomolécules qui les constituent. Ces bactéries sont la principale source d'alimentation de tous les autres organismes environnants.

Certains organismes présents dans ces crevasses se nourrissent des bactéries pour y puiser leur énergie, mais on trouve aussi dans cet environnement d'étranges vers, qui s'alimentent de façon moins conventionnelle. Ceux-ci n'ont pas d'intestin ou de système digestif mais leurs tissus sont incrustés d'un nombre impressionnant de bactéries vivantes (chaque gramme de ver contient 10 milliards de bactéries) qui comblent leurs besoins en nourriture. Réciproquement, leur sang apporte à cette colonie bactérienne tout le sulfure d'hydrogène qui lui est nécessaire.

Le projet européen AMORES est coordonné par des chercheurs qui ont été intrigués par cet environnement étrange. Leurs études ne sont pas seulement précieuses pour le développement des connaissances scientifiques sur les organismes vivant dans des environnements naturels extrêmes, mais elles pourraient aussi avoir des implications pratiques importantes. Les bactéries, capables de se développer à l'orifice d'une cheminée hydrothermale, pourraient être utilisées pour résoudre des problèmes de pollution plus proches de nous. Les conditions observées autour de ces orifices - absence d'oxygène, hauts niveaux de sulfure d'hydrogène et hautes concentrations en métaux lourds - sont, en effet, similaires à certains états fréquents de pollution dans les eaux côtières d'Europe.

Le projet AMORES étudie quatre zones hydrothermales différentes de l'Atlantique pour observer comment la chaleur et la matière se dispersent dans l'océan. Les chercheurs européens travaillent à partir de navires de surface à l'aide de petits submersibles pour recueillir des informations sur les processus physiques et chimiques qui se produisent à grande profondeur autour des cheminées hydrothermales et identifier les espèces bactériennes potentiellement utiles.

Une pharmacie au fond des océans?

Des scientifiques étudient aussi les micro-organismes vivant autour des crevasses et des sources d'eaux chaudes sous-marines, et qui pourraient produire de précieuses substances biochimiques. Les bactéries thermophiles produisent ainsi des composés et des enzymes ayant des propriétés uniques puisqu'ils sont capables de rester actifs aux températures élevées dans lesquelles vivent ces organismes. L'étude des micro-organismes sous-marins a déjà abouti à la découverte de quelques molécules biologiques intéressantes : il s'agit notamment d'enzymes inconnus, d'antibiotiques, de composés anti-algues, de substances anticancéreuses et de sucres sécrétés.

Avalanches sous-marines

La nature physique des fonds sous-marins présente également un grand intérêt, en particulier les processus de sédimentation à grande échelle qui se produisent aux marges continentales situées entre les régions côtières et la haute mer. Un des domaines d'étude du projet ENAM II est la zone de l'Atlantique Nord européen, située entre la marge norvégienne et la mer Celtique. Les chercheurs étudient les caractéristiques de la sédimentation sur une étendue qui commence au bord du plateau, descend le long de la pente continentale et se poursuit jusqu'à la fosse océanique de l'Atlantique Nord.

Potentiellement riche en hydrocarbures naturels, cette région est connue des sociétés pétrolières dont beaucoup prévoient d'y établir des puits de forage. Mais les projets se heurtent à un problème. Dans les fosses océaniques les plus profondes, l'eau est très froide et des gaz hydratés se transforment en des cristaux, semblables à de la glace, à la surface du fond sous-marin. Ces cristaux de gaz hydratés pélagiques, dont la stabilité dépend des conditions de température et de pression au niveau du fond sous-marin, sont actuellement considérés comme une menace réelle, encore mal comprise, pour la stabilité des puits de forage.

L'augmentation récente de la température globale a provoqué des changements de température des eaux sous-marines qui ont pour effet d'accroître l'instabilité des cristaux de gaz hydratés et donc d'accroître les risques de déplacements et de glissements du sol sous-marin. De grandes "avalanches" sous-marines, également appelées "phénomènes de dissipation de masse", sont de plus en plus fréquentes. Un seul de ces événements peut provoquer le glissement d'un énorme volume de sédiments, du haut de la marge jusqu'à la partie la plus profonde de la fosse océanique.

"Notre travail permet de mieux connaître les différents processus de sédimentation qui façonnent le fond sous-marin de la marge Atlantique Nord", estime Jürgen Mienert, coordinateur d'ENAM II. "Nous espérons pouvoir comprendre plus précisément les changements qui se produisent au bord du plateau et sur la pente continentale et développer des modèles informatiques qui nous aideront à déterminer quelles sont les régions les plus stables. Cette partie du projet intéresse particulièrement l'industrie pétrolière."

Les profondeurs de l'Atlantique Nord sont riches en gisements de pétrole encore inexploités, mais les fonds sous-marins présentent des risques d'instabilité dans certaines conditions physiques. Dans le projet ENAM II, les chercheurs européens étudient les "avalanches" sous-marines qui font glisser les sédiments vers le bas du plateau continental et pourraient menacer l'exploitation pétrolière.

Technologie des fonds sous-marins

L'exploration des eaux profondes des océans et des caractéristiques des fonds sous-marins (y compris de leur géologie) serait irréalisable sans le développement d'équipements très spécialisés. De nouvelles technologies sont indispensables pour permettre aux chercheurs d'étudier l'environnement pélagique souvent dangereux. Dans le cadre de nombreux projets soutenus par le programme MAST (Sciences et Technologies marines) de l'Union européenne, des chercheurs mettent au point des technologies dans ce domaine, à l'instar de nombreux projets EUREKA coordonnés par le "parapluie" EUROMAR. En voici quatre exemples.

1. Projet ALIPOR - Ce submersible entièrement automatisé descend jusqu'au fond des mers pour y effectuer des expériences, y recueillir des données et, mission accomplie, remonter à la surface.

2. SIRENE est une navette télécommandée qui installe, avec une extrême précision, des laboratoires sous-marins jusqu'à 6000 mètres de profondeur, en utilisant un système de communication télé-acoustique de pointe.

3. Le projet ROMAN, lancé dans le cadre du parapluie EUROMAR, a mis au point un robot capable, à grande profondeur, d'effectuer des travaux lourds et de remplacer les plongeurs dans des situations dangereuses.

4. AMADEUS est un programme de recherche visant à améliorer la dextérité et les capacités sensorielles des systèmes sous-marins télécommandés de manipulation. Sur la photo, un prototype capable de recueillir des échantillons d'organismes, de sédiments ou de roches avec une très grande précision.