Une découverte révolutionnaire a mis en lumière la présence de cheminées hydrothermales fumeurs noirs profondément sous l’océan Arctique le long de la dorsale de Knipovich, à près de deux miles de profondeur. Cette première détection de telles cheminées dans cette région remet en question les suppositions existantes sur les lieux où se produit l’activité hydrothermale sur les dorsales océaniques à expansion lente. Les résultats, détaillés dans une étude récemment publiée dans Scientific Reports, ouvrent de nouvelles avenues pour comprendre la géologie de la Terre, les écosystèmes marins et leur rôle dans les processus climatiques globaux.
Des Cheminées Hydrothermales dans un Lieu Surprenant
Les cheminées hydrothermales se trouvent généralement aux dorsales médio-oceaniques à rapide expansion, où le magma remonte rapidement vers le fond marin, chauffant l’eau de mer qui s’infiltre à travers les fissures de la croûte océanique. Le Champ Hydrothermal Jøtul, découvert le long d’un segment à expansion lente de la dorsale de Knipovich entre le Groenland et Svalbard, se trouve à l’écart de l’axe central de la dorsale—un phénomène rare.
“L’eau pénètre dans le sol océanique où elle est chauffée par le magma. L’eau surchauffée remonte alors vers le fond marin à travers des fissures,” explique le Prof. Gerhard Bohrmann de MARUM, scientifique en chef de l’expédition MARIA S. MERIAN. “Sur son chemin, le fluide s’enrichit en minéraux et en matières dissoutes provenant des roches de la croûte océanique. Ces fluides s’échappent souvent à nouveau par le fond marin à travers des cheminées tubulaires appelées fumeurs noirs, où des minéraux riches en métal précipitent.”
La découverte dans des conditions arctiques difficiles, avec des températures de l’eau glaciales, de la glace de mer dérivante et des périodes prolongées d’obscurité, a été rendue possible par des véhicules sous-marins autonomes et des submersibles télécommandés. Ces technologies ont permis aux chercheurs de cartographier le fond marin et d’observer directement des cheminées avec des températures de fluides dépassant 300°C. Les cheminées émettent des panaches titanesques riches en métaux et en minéraux, défiant les attentes selon lesquelles des dorsales lentes comme celle de Knipovich seraient presque dépourvues de cette activité.
Émissions de Méthane et Signification Climatique
Un des aspects les plus remarquables du champ de cheminée Jøtul est ses concentrations inhabituelles de méthane dans les fluides de la cheminée. Le méthane, un puissant gaz à effet de serre, est rarement abondant dans les fluides hydrothermaux, qui sont généralement dominés par le sulfure d’hydrogène et les composés de fer.
“Le champ Jøtul est une découverte d’un intérêt scientifique non seulement à cause de son emplacement dans l’océan, mais aussi en raison de sa signification climatique, révélée par notre détection de concentrations très élevées de méthane dans les échantillons de fluides, entre autres choses,” a noté Bohrmann. Ce méthane provient probablement de la fusion d’épaisses dépôts sédimentaires, qui libèrent des hydrocarbures lorsqu’ils sont chauffés par le magma intrusif—une interaction unique au bassin arctique riche en sédiments.
Bien que beaucoup de méthane libéré par les cheminées profondes soit consommé par des bactéries ou oxydé en dioxyde de carbone avant d’atteindre l’atmosphère, sa présence joue néanmoins un rôle dans le cycle du carbone mondial. Suivre les émissions de méthane de ces cheminées est crucial pour peaufiner les modèles climatiques, qui font actuellement face à des incertitudes liées aux flux de gaz au fond marin.
Des Écosystèmes Uniques Florissant dans l’Obscurité
Malgré l’absence de lumière du soleil à ces profondeurs et latitudes, les cheminées hydrothermales de Jøtul soutiennent des communautés biologiques diverses et actives. Au lieu de la photosynthèse, les organismes ici dépendent de la chémosynthèse, où les microbes oxydent des produits chimiques comme le sulfure d’hydrogène et le méthane pour générer de l’énergie. Des animaux plus grands se nourrissent de ces microbes directement ou via des relations symbiotiques.
Des tapis bactériens recouvrent les rochers environnants, tandis que des limpets et des vers polychètes blancs rampent sur les structures de la cheminée, créant un écosystème complexe adapté à des conditions extrêmes. Ces communautés de fumeurs dans l’Arctique diffèrent chimiquement et biologiquement de celles dans les zones tropicales et tempérées, avec des fluides plus frais permettant la formation de dépôts de carbonate à côté des sulfures typiques.
Les chercheurs prévoient d’analyser l’ADN des habitants de Jøtul et de le comparer avec des échantillons provenant de fumeurs du sud pour comprendre comment l’isolement géographique dans les environnements polaires pourrait influencer l’évolution de nouvelles espèces. Cette investigation contribuera à une connaissance plus large de l’adaptabilité de la vie et de ses origines dans des environnements extrêmes.
Recherche Future et Exploration
Pour s’appuyer sur cette découverte, le navire de recherche MARIA S. MERIAN retournera à Jøtul avec des capteurs avancés et un équipement de forage pour recueillir des données temporelles sur la composition des fluides des cheminées, la température et la dynamique des panaches. Le projet s’inscrit dans l’initiative plus large basée à Brême, “Le Fond Marin – Interface Inexplorée de la Terre”, qui intègre la géologie, la biologie et la science climatique pour révéler les liens entre les processus océaniques et les systèmes de la Terre.
À mesure que les véhicules sous-marins autonomes deviennent plus avancés et que la communication par satellite s’améliore, l’océan Arctique émerge comme une frontière clé pour l’exploration du fond marin largement inexploré. Avec seulement environ 20 % du fond océanique mondial cartographié en détail pour détecter des cheminées, des découvertes comme celle de Jøtul soulignent combien il reste à découvrir sous les profondeurs glacées de la Terre. Cette recherche met en lumière la complexité des interactions des dorsales océaniques et leurs impacts sur la vie marine et le climat mondial.