océans, exploration du fond des.

océans, exploration du fond des. 1 PRÉSENTATION océans, exploration du fond des, recherche portant sur les conditions physiques, chimiques et biologiques du fond de l'océan à des fins scientifiques et commerciales. Les fonds marins ont fait l'objet de recherches comparatives précises depuis ces dernières années. Comparées aux autres domaines de la recherche géologique, celles-ci constituent cependant une spécialité qui demeure encore relativement inexplorée. 2 DÉBUTS DE L'EXPLORATION On peut dire que l'étude scientifique moderne des fonds marins a commencé quand le scientifique français Pierre Simon de Laplace a calculé la profondeur moyenne de l'océan Atlantique à partir des mouvements des marées enregistrés sur les côtes du Brésil et de l'Afrique. Il a déterminé cette profondeur à 4 000 m, mesure assez précise d'après les sondages ultérieurs. Les premières recherches sur le fond de la mer ont été entreprises en raison du besoin de sondages précis pour enterrer des câbles télégraphiques sous-marins. C'est ainsi qu'est découverte une vie marine à de grandes profondeurs en 1864, quand des chercheurs norvégiens prélèvent un crinoïde pédonculé à une profondeur de 3 100 m. Les connaissances les plus importantes quant aux conditions abyssales ont été acquises à partir des années 1870, grâce à l'expédition britannique Challenger de 1872. Celle-ci s'est engagée dans des recherches océanographiques mondiales pendant presque quatre ans, pendant lesquels 715 nouveaux genres et 4 417 nouvelles espèces d'organismes marins ont été découverts. 3 INSTRUMENTATION OCÉANOGRAPHIQUE Les premiers instruments utilisés pour effectuer des recherches sous-marines sont les poids de sondage, grâce auxquels l'explorateur britannique sir James Clark Ross atteint une profondeur de 3 700 m en 1840. Les poids de sondage, nommés machines de sondage Baillie, utilisés à bord du Challenger, sont conduits par un tube dans lequel un échantillon du fond de la mer est prélevé lorsque le poids heurte le fond de l'océan. Également employées à bord du Challenger, les dragues et les cuillères, suspendues à des cordes, prélèvent des échantillons de spécimens biologiques et sédimentaires du fond de la mer. Une version moderne de la machine de sondage de Baillie est le carottier de gravité. Ce carottier est composé d'un tube, ouvert aux deux extrémités, lesté et muni d'un mécanisme à gâchette qui libère le carottier de son câble de suspension quand il s'approche du fond et un petit poids touche le sol. Le carottier pénètre le fond de la mer et s'enfonce à une profondeur allant jusqu'à 10 m. En levant le carottier, un long échantillon cylindrique est prélevé dans lequel la structure des couches sédimentaires du fond de la mer est maintenue. Des échantillons de couches plus profondes peuvent être obtenus avec un carottier fixé à un trépan. Le navire de forage Resolution (voir Forage des océans, programmes de) en est équipé afin d'extraire des carottes à des profondeurs allant jusqu'à 1 500 m sous les fonds de l'océan. Depuis la Seconde Guerre mondiale, les techniques de sondage par ultrasons sont développées pour mesurer la profondeur de la mer. Les pulsations acoustiques sont transmises à partir d'un bateau. L'enregistrement du temps de réflexion de l'onde sonore par le fond de la mer permet de calculer la profondeur du fond. En enregistrant continuellement le temps entre l'aller et le retour des signaux sur papier, on peut obtenir une carte du fond des océans (voir Océans et océanographie). Parmi les autres instruments d'exploration sous-marine figurent les caméras de télévision à haute résolution, les caméras, les thermomètres, les hydrophones, les appareils pour mesurer les flux et les séismographes. Ces instruments sont descendus au fond des mers par de longs câbles ou attachés à des bouées submersibles. Ils sont parfois équipés d'appareils sonores qui permettent de définir la profondeur. Les courants sous-marins peuvent être déterminés par des flotteurs munis d'appareils à ultrasons pour enregistrer leurs mouvements à bord d'un navire de recherche. De tels navires nécessitent aussi une instrumentation de navigation précise, comme les appareils de navigation satellite et les systèmes de positionnement qui maintiennent l'embarcation dans une position fixe par rapport à un sonar balisé sur le fond de l'océan. 4 SUBMERSIBLES OCÉANOGRAPHIQUES L'explorateur américain Charles William Beebe est le premier à observer les espèces marines à des profondeurs qui n'auraient pas pu être atteintes par un plongeur. Avec l'ingénieur Otis Barton, il conçoit un vaisseau sphérique en acier, appelé bathysphère, qui est descendu à partir d'un bateau, suspendu à un câble. En 1930, Beebe et Barton atteignent une profondeur de 435 m et, en 1934, une profondeur de 923 m. Le danger de ce submersible était que, si le câble se rompait, les occupants ne pouvaient pas remonter à la surface. Tenant compte de ce problème, le physicien suisse Auguste Piccard conçoit son premier bathyscaphe, vaisseau sous-marin navigable, composé d'une sphère sous-pression maintenue par un flotteur (un grand container rempli d'essence). Avec ce bathyscaphe, Piccard atteint en 1954 une profondeur de 4 000 m. En 1960, son fils Jacques Piccard bat le record de profondeur avec 10 916 m dans la fosse des Mariannes, près de l'île de Guam, avec Trieste (le second bathyscaphe construit par Piccard en 1953). Un grand nombre de submersibles habités sont aujourd'hui utilisés par différents pays pour l'exploration des fonds sous-marins. Alvin, construit par les Américains, peut plonger à 3 600 m environ. Le Nautile, un sous-marin français, peut atteindre 6 000 m de profondeur avec trois hommes à bord. Ces submersibles sont équipés de projecteurs, de caméras, d'un système télévisuel et de manipulateurs sous-marins afin de prélever des échantillons du fond marin (sédiments, eau, organismes vivants). Des robots submersibles télécommandés sont également employés pour l'exploration sous-marine. Capables de descendre à des profondeurs allant jusqu'à 6 000 m, de tels robots ont été utilisés en 1985 pour localiser et pour explorer l'épave du Titanic. 5 RÉSULTATS SCIENTIFIQUES La première grande exploration utilisant des submersibles habités est le projet FAMOUS (Étude sous-marine océanographique franco-américaine). En 1974, Alvin (dirigé par la Woods Hole Oceanographic Institution), le bathyscaphe français Archimède et la soucoupe sous-marine française Cyane, assistés par des navires de soutien et le Glomar Challenger, explorent la dorsale médio-atlantique, située au sud-ouest des Açores. Cette dorsale est considérée par les géologues comme la séparation entre la plaque eurasienne et la plaque nord-américaine de la croûte terrestre, et elle constitue un des nombreux sites au fond de l'océan où des roches en fusion remontent pour former une nouvelle croûte. Environ 5 200 photographies de cette région ont été prises. On a découvert des échantillons de magma récemment solidifié assez jeunes sur chaque côté de la fissure centrale de la dorsale. Ils fournissent une preuve supplémentaire de la séparation du fond marin sur ce site, à une vitesse d'environ 2,5 cm par an. Lors d'une série de plongées (1979-1980) dans la faille des Galápagos, au large des côtes de l'Équateur, des scientifiques français, mexicains et américains découvrent des « fumeurs noirs «, de près de 9 m de haut et de 3,7 m de diamètre, crachant un mélange d'eau chaude (jusqu'à 300 °C) et de métaux dissous dans des panaches foncés, semblables à de la fumée. Ces sources hydrothermales jouent un rôle important dans la formation de dépôts riches en cuivre, nickel, cadmium, chrome et uranium. En France, la recherche océanographique est organisée notamment par l'Institut français de recherches pour l'exploitation de la mer (Ifremer).