La révélation des merveilles de la mer

L’impulsion technologique

Dans les années 1840, aux États-Unis et en Angleterre, le télégraphe électrique se développe rapidement à terre, depuis l’invention par Morse du célèbre alphabet composé de signaux brefs et longs. Toutefois, il faut attendre 1851 pour que des techniques appropriées d’isolation du câble contre l’eau de mer permettent de franchir des bras de mer : en décembre 1851, un câble est posé entre Calais et Douvres. Les profondeurs, il est vrai, ne dépassent guère 70 mètres et l’opération est réalisée assez aisément.

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Un échantillon de câble sous-marin

Le câble posé entre le cap de Spartivento, en Sardaigne, et Bône, en Algérie, s’est cassé peu après sa mise en place et a dû être remonté dès 1860. L’ingénieur Jenkin, y ayant relevé des traces de faune, les a présentées à Alphonse Milne-Edwards, professeur au Muséum, qui, grâce à cette découverte, a pu prouver l’existence d’une faune des grandes profondeurs.

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Reportage sur la pose du câble sous-marin Marseille - les Baléares

L’opération de pose de ce câble est réalisée assez aisément, les profondeurs restant modérées. De nombreuses techniques sont progressivement améliorées : on est loin de l’épopée du câble où l’homme défie les abysses !

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Quelques années plus tard, un Américain audacieux crée une compagnie dont l’objectif est la pose d’un câble télégraphique reliant l’ancien et le nouveau continent. Pour la première fois dans l’histoire de l’humanité, l’homme va défier les abysses dans une véritable épopée qui durera une dizaine d’années. Un relevé plus que sommaire de l’espace à franchir (environ un sondage tous les… cent kilomètres) a été obtenu grâce à une technique de sondage à poids perdu inventée par un aspirant de la marine américaine, Brooke ; l’étude des petites carottes de sédiment récupérées lors de ces sondages est confiée à George Charles Wallich, qui déduit de l’excellent état de conservation des coquilles ou tests de Foraminifères l’absence rassurante pour les ingénieurs de courants violents ; Wallich est bien loin d’imaginer que l’homme pourra un jour s’aventurer à ces profondeurs et évoque dans son ouvrage The North Atlantic Sea-Bed, publié en 1862, des mers profondes « à jamais interdites au regard de l’homme ». Les premières tentatives de pose du câble sont réalisées à bord d’une frégate militaire, l’Agamemnon ; il s’avère rapidement indispensable de disposer d’un navire très maniable, même à vitesse lente, disposant de cales suffisamment grandes pour entreposer plusieurs milliers de kilomètres d’un câble de trois à quatre centimètres de diamètre.

Un navire existant, le Léviathan, construit pour transporter les colons anglais en Australie et Nouvelle-Zélande, va faire l’affaire. Mu par deux roues à aube, long de près de 300 mètres, il peut emporter plus de 3 000 kilomètres de câble soigneusement lové à plat dans d’immenses cales. Rebaptisé Great Eastern, le navire parviendra après plusieurs étés de travail en mer à poser le câble qui sera inauguré en 1866 par la reine Victoria et le président des États-Unis Andrew Johnson. Au cours de ces opérations, de nombreuses techniques ont été mises au point et progressivement améliorées : comment mouiller un câble par grande profondeur, comment récupérer un câble posé sur le fond dont la position n’est pas connue avec précision, etc.

L’observation des grands fonds

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Au fond des mers en bathyscaphe

Auguste Piccard, Paris, Arthaud, 1954.

Le physicien et inventeur suisse Auguste Piccard a effectué en 1948, au large de Dakar, une plongée à 1 000 m de profondeur à bord d’un engin conçu pour l’exploration des fonds sous-marins, le « bathyscaphe » (du grec bathus, profond, et skaphè, bateau). En 1960, son fils, Jacques Piccard, a établi avec un nouveau bathyscaphe un record de plongée, resté inégalé, à 10 916 m au large des îles Marianne.
Déjà célèbre pour un premier vol stratosphérique à 16 000 m d’altitude en 1931, Auguste Piccard est réputé avoir servi de modèle à Hergé pour la création du personnage du professeur Tournesol.

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Au début de la seconde moitié du 20^e siècle, l’épopée des bathyscaphes et le développement de la photographie sous-marine en profondeur permettent à l’homme de découvrir les grands fonds et d’amasser des dizaines de milliers de photographies du fond. Les bathyscaphes, inventés par le Suisse Auguste Piccard, malgré leurs remarquables qualités pour les plongées profondes, sont lourds, peu manœuvrants et n’autorisent pas l’exploration des surfaces importantes du fond. En février 1954, le bathyscaphe FNRS 3 a atteint 4 050 mètres au large de Dakar ; en janvier 1960, le bathyscaphe Trieste emporte Jacques Piccard, fils de l’inventeur, et Don Walsh à plus de 10 000 mètres dans la fosse du Challenger ; d’importantes avaries subies par la sphère résistante obligent la marine américaine à limiter ses plongées à 3 000 mètres. En juillet 1962, le bathyscaphe Archimède conduit Georges Houot et Pierre Willm à 9 500 mètres dans la fosse des Kouriles, sans subir de dommages. Mais déjà, de nouvelles technologies apparaissent, qui vont permettre la construction de sous-marins plus légers et maniables, notamment les nouveaux matériaux de flottabilité qui remplacent l’hexane utilisé dans les bathyscaphes. En France, après la soucoupe plongeante du commandant Jacques-Yves Cousteau lancée en 1960 et limitée à 300 mètres de fond, les sous-marins d’exploration profonde Cyana en 1971 et le Nautile en 1985 atteignent respectivement 3 000 et 6 000 mètres.

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Maquette du Nautile

Lancé en 1984, le Nautile est un sous-marin habité, conçu pour l’intervention et l’observation par grandes profondeurs. Il a déjà effectué plus de 1 600 plongées entre 2 000 et 6 000 m de profondeur dans tous les océans sans le moindre incident. Outre sa forme de nautile, son nom fait référence au Nautilus du capitaine Nemo. Le Nautile mesure 8 m de long, 2, 70 de large et 3, 81 de haut. Il est équipé de 3 grands hublots de 120 mm d’épaisseur. L’habitacle est une sphère de titane de 2, 10 m de diamètre. Avec un poids de 19, 50 t (dans l’air), il est mis en œuvre par l’Atalante, navire océanographique de la flotte de l’Ifremer, grâce à son portique arrière.

Les communautés hydrothermales

Les premières plongées sur la dorsale du Pacifique oriental (21º de latitude N) furent réalisées en 1978 par Cyana, dans le cadre d’un projet franco-américain associant des chercheurs mexicains ; un an plus tard, c’était au tour de l’Alvin d’intervenir. Cyana découvrit, non loin d’édifices de sulfures polymétalliques massifs en forme de hautes termitières, des accumulations de valves mortes appartenant à une espèce inconnue de mollusque bivalve rencontrée aux Galapagos, qui allait être décrite sous le nom de Calyptogena magnifica. En 1979, l’Alvin eut la chance de rencontrer, à quelques kilomètres de ces cimetières, des cheminées actives d’où s’échappaient des volutes noires d’un fluide chargé de sulfures de métaux et porté à une température de 350 ºC, baptisées black smokers. Cette découverte sensationnelle fit la une des grands journaux américains.

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Images des profondeurs

Aujourd’hui encore, les grands fonds des océans - au-delà de 2 000 à 3 000 m de profondeur -, qui représentent près de 60 % de la superficie de notre planète, demeurent en grande partie inexplorés.
L’exploration de ces abysses date d’une trentaine d’années. À plus de 2 500 m de fond, une vie peu abondante se perpétue dans un monde hostile, froid et noir où règnent d’énormes pressions et des conditions écologiques exceptionnelles.
À plus de 2 000 m de fond, des sources hydrothermales ont été découvertes, en 1977, sur la dorsale médio-océanique du Pacifique est par des chercheurs américains et français. Véritables geysers sous-marins, des « cheminées » pouvant atteindre 15 m de haut crachent des volutes d’eaux noires sous pression à plus de 350 ºC, très acides et chargées de sulfures polymétalliques dont certains sont toxiques. Durcissant au contact de l’eau de mer à 2 ºC, les sulfures édifient peu à peu les cheminées mais également bouchent leur ouverture jusqu’à les éteindre, tandis que de nouvelles cheminées s’ouvrent à côté.
Dans un périmètre de quelques mètres autour des sources, l’impression de grouillement de vie est exceptionnelle, sous forme de peuplements exubérants, très colorés et éphémères. Étroitement liées à l’existence des sources, ils vivent et meurent avec elles. Les espèces sont disposées en auréoles concentriques, en fonction de leur tolérance vis-à-vis des températures croissantes. Au milieu du quasi-désert minéral des abysses, ces sources chaudes aux animaux extravagants sont considérées comme des oasis de vie.

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Par la suite, les découvertes se succédèrent à un rythme rapide : en 1982, des équipes françaises étudièrent de nouveaux sites hydrothermaux à 11-13º de latitude N sur la dorsale du Pacifique oriental ; en 1983, un groupe canadien explora la dorsale de Juan de Fuca, au large de la Colombie britannique, et découvrit des peuplements dont la composition zoologique est originale ; la même année, des chercheurs américains rencontrèrent, dans le golfe de Californie, un site hydrothermal édifié en milieu sédimentaire ; en 1985, une équipe américaine découvrit des sites hydrothermaux sur la dorsale médio-Atlantique, par 23 et 26º de latitude N ; en 1986, une autre équipe américaine identifia des sources hydrothermales dans le bassin de Manus, à proximité de la Nouvelle-Bretagne ; en 1987, l’Alvin explora le bassin arrière-arc des Mariannes ; en 1987, de forts rejets de dioxyde de carbone associés à d’épaisses couches de bactéries furent observés sur les flancs du volcan sous-marin Loiho à proximité des îles Hawaii ; en 1988, des chercheurs japonais découvrirent des peuplements hydrothermaux dans le bassin d’Okinawa ; en 1989, des équipes françaises associées à des chercheurs japonais et allemands entamèrent l’étude de peuplements hydrothermaux dans le bassin de Tonga et le bassin Nord-Fidji ; à partir de 1993, plusieurs expéditions étudièrent avec succès la dorsale médio-atlantique à proximité des Açores ; en 1995 et 1997, plusieurs sites hydrothermaux furent découverts sur la dorsale Pacifique-Antarctique, par 40º de latitude S ; en 2000, une équipe japonaise repéra des sites hydrothermaux à proximité du point triple de Rodriguez, dans l’océan Indien.

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Images des profondeurs

Aujourd’hui encore, les grands fonds des océans - au-delà de 2000 à 3000 m de profondeur -, qui représentent près de 60 % de la superficie de notre planète, demeurent en grande partie inexplorés.

L’exploration de ces abysses date d’une trentaine d’années. À plus de 2500 m de fond, une vie peu abondante se perpétue dans un monde hostile, froid et noir où règnent d’énormes pressions et des conditions écologiques exceptionnelles.

À plus de 2000 m de fond, des sources hydrothermales ont été découvertes, en 1977, sur la dorsale médio-océanique du Pacifique est par des chercheurs américains et français. Véritables geysers sous-marins, des « cheminées » pouvant atteindre 15 m de haut crachent des volutes d’eaux noires sous pression à plus de 350 ºC, très acides et chargées de sulfures polymétalliques dont certains sont toxiques. Durcissant au contact de l’eau de mer à 2 ºC, les sulfures édifient peu à peu les cheminées mais également bouchent leur ouverture jusqu’à les éteindre, tandis que de nouvelles cheminées s’ouvrent à côté.

Dans un périmètre de quelques mètres autour des sources, l’impression de grouillement de vie est exceptionnelle, sous forme de peuplements exubérants, très colorés et éphémères. Étroitement liées à l’existence des sources, ils vivent et meurent avec elles. Les espèces sont disposées en auréoles concentriques, en fonction de leur tolérance vis-à-vis des températures croissantes. Au milieu du quasi-désert minéral des abysses, ces sources chaudes aux animaux extravagants sont considérées comme des oasis de vie.

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Les résultats de ces campagnes permettent de dégager quelques conclusions écologiques de portée générale. Des communautés animales exubérantes, constituées d’espèces de grande taille, souvent nouvelles pour la science, s’installent à proximité immédiate des sources hydrothermales à moyenne et haute température qui existent dans des environnements géologiques différents ; les faunes comprennent une majorité d’espèces nouvelles pour la science. La biodiversité des communautés de suintements froids paraît plus faible, mais ceci résulte peut-être de l’état actuel de nos connaissances.

Les communautés hydrothermales sont distribuées en auréoles plus ou moins régulières autour des points de sortie des fluides. Cette disposition en auréoles et l’existence de véritables cimetières de coquilles de bivalves à proximité d’évents taris témoignent de la force du lien qui unit ces peuplements aux écoulements de fluides.

Nos connaissances sur ces faunes ont rapidement progressé : en 1985, une première estimation donnait un total de 58 espèces décrites ; en 1988, on dénombrait plus de 160 espèces, sans compter les bactéries ; en 1992, 236 espèces étaient connues des sites hydrothermaux de l’océan Mondial ; aujourd’hui, plus de 500 espèces ont été décrites. Dans les communautés de suintements froids, 210 espèces ont été recensées, dont à peine plus de la moitié ont été identifiées.

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Le poisson dragon

Chauliodus sloani, Bloch et Schneider, 1801. 1887

Ce poisson très caractéristique des grandes profondeurs, Chauliodus sloani Bloch et Schneider, 1801, se rencontre de 200 à 3 000 m de profondeur. Avec sa forte denture et ses rangées d’organes lumineux ventraux, il est un bon représentant des « monstres des abysses », bien que la longueur maximale de l’espèce n’excède pas une trentaine de centimètres. Cet exemplaire a été pêché en 1887 en Méditerranée, mais l’espèce est commune dans tout l’océan Mondial.

© MNHN

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Un petit monstre

Idiacanthus atlanticus Brauer, 1906. 1998

Cet Idiacanthus atlanticus Brauer, 1906, pêché en 1998 dans l’océan Antarctique au large des îles Saint-Paul et Amsterdam, appartient à une famille qui ne vit que dans les grandes profondeurs, entre 500 et 2 000 m. Comme les Chauliodus, avec ses dents puissantes, son barbillon et ses rangées d’organes lumineux, il peut figurer en bonne place parmi les prétendus « monstres abyssaux », mais sa longueur maximale n’est que d’une trentaine de centimètres.

MNHN

Ainsi, unique exemple sur notre planète, ces communautés animales fondées sur la symbiose entre les bactéries chimiosynthétiques et quelques invertébrés mènent une vie autonome, totalement indépendante du Soleil et de la photosynthèse. Elles seraient donc les seules à survivre si le Soleil venait à disparaître, tant que l’eau de mer resterait à l’état liquide. Cette découverte soulève de nombreuses questions concernant l’origine de la vie : les sources hydrothermales constituent un environnement remarquable, qui n’a sans doute pas beaucoup varié au cours des 3, 5 derniers milliards d’années. Les milieux hydrothermaux offrent une variété de gradients physico-chimiques et représentent l’un des meilleurs exemples de laboratoire naturel protégé des rayonnements ultra-violets par l’épaisseur de l’océan où la vie a pu prendre naissance. Les fluides hydrothermaux contiennent de nombreuses archébactéries libres, capables de supporter des températures de 110 à 120 ºC, peut-être proches des premiers micro-organismes apparus dans l’océan primitif. Pourtant, les biochimistes s’accordent pour penser que la vie a pris naissance à des températures plus basses, de l’ordre de 50 à 60 ºC tout au plus.

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Campagnes océanographiques d’Albert Ier de Monaco

Résultats des campagnes scientifiques accomplies sur son yacht par Albert Ier, prince souverain de Monaco, publiés sous sa direction [...] avec le concours de M. Jules Richard. Monaco, 1889-1936.

Albert Ier de Monaco est un des fondateurs de l’océanographie. Au cours de vingt-huit campagnes menées à bord de ses propres yachts entre 1885 et 1915, en Méditerranée et dans l’Atlantique, il s’est consacré à l’étude des courants, de la formation des glaces et de la vie dans les grands fonds. Il a fondé en 1906 l’Institut océanographique, dédié à la recherche en sciences de la mer, puis en 1910 le Musée océanographique de Monaco pour la présentation au public des collections scientifiques rapportées de ses campagnes. Les multiples espèces de poissons jusqu’alors inconnus qu’il a récoltés ont été scientifiquement identifiées et décrites dans une immense publication (89 volumes), comportant nombre de belles reproductions pour des spécimens pêchés jusqu’à 5 000 m de fond entre 1901 et 1910.
Les photographies ont été prises au cours de différentes campagnes. Le prince figure au premier plan de l’une d’elles, prise en 1909, tandis que Jules Richard, qui a assuré la coordination de l’ensemble de la publication, figure au bas d’une autre, datée de 1898.

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Il revient à l’écologiste de soulever une question dérangeante : où pouvaient bien se trouver, au moment de la formation des premiers stromatolithes, une centaine de millions d’années après la condensation de l’océan primitif à plus de 100 ºC, des eaux dont la température était aussi basse ?