Mission Tonga

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Commentaire

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Que ce soit dans les abysses, ou à peine quelques centaines de mètres sous la surface de la mer, le long des failles volcaniques, l'écorce terrestre est en pleine effervescence.
Quels peuvent être les effets de ces émanations de fluides sur la vie marine et le climat ?
Pour comprendre et anticiper leur impact,
Une expédition scientifique dirigée par deux chercheuses du CNRS et de l'IRD embarque à bord de l'Atalante, navire océanographique français.
A son bord, une trentaine de spécialistes internationaux vont étudier les paramètres physiques, chimiques et biologiques depuis l'atmosphère jusque dans les sédiments marins.
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TITRE


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Avant le départ, marins et scientifiques s'activent. La mise en place des laboratoires doit se faire rapidement et le moindre espace du navire est exploité.
Des installations nombreuses et parfois innovantes à bord d'un navire océanographique.
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La mission a été pensée de longue date.
Cela fait plus de deux ans que l'équipe scientifique travaille sur le choix des instruments embarqués, leur stratégie de déploiement, et les expérimentations prévues à bord.

Mais l'Océan est si vaste et ses profondeurs si peu connus qu'il reste impératif de pouvoir s'adapter.
La collaboration étroite entre marins et scientifiques s'organise…

Ainsi équipée l'Atalante est maintenant un laboratoire flottant, unique en son genre, prêt à partir à la recherche des volcans sous-marins peu profonds.
Ce sont ces volcans situés entre 100 et 500m de fond qui pourraient interférer avec la vie en surface et avec l'atmosphère.
C'est en effet à cette interface, entre océan et atmosphère, que se joue l'essentiel de la fabrique de notre climat.

Le moment est enfin venu de larguer les amarres.
En quittant la Nouvelle Calédonie, la fatigue de l'installation fait place à l'excitation du départ.
L'exploration peut enfin commencer.
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L'Océan joue un rôle majeur dans la régulation du climat.
Il absorbe près d'1/3 du CO2 émis par les activités humaines,
Notamment grâce au phytoplancton qui réalise la photosynthèse.
Parmi ces organismes primitifs, des cyanobactéries parfois observées en grand nombre à la surface de l'Océan.
Ces floraisons surprennent les scientifiques.
Comment expliquer cette explosion de vie en plein océan où les nutriments sont rares ?
Ya-t-il un lien quelconque avec les émissions volcaniques ?
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Qu'en est-il de cet immense désert bleu ?
Une frontière semble se dessiner, le long de l'arc des Tonga.
Avec plus de 3000 km de failles volcaniques, c'est l'une des zones où la densité de volcans sous-marins est la plus forte au monde.
Le résultat de la brutale rencontre entre les plaques Australienne et Pacifique.
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Le Fer contenu au coeur des émissions volcaniques sous-marines pourrait être à l'origine de ces proliférations d'algues microscopiques et donc de cette oasis observée dans cette région désertique de l'océan Pacifique.
En effet, le phytoplancton pour se développer utilise du dioxyde de carbone, de l'énergie solaire ainsi que d'autres nutriments azotés comme les nitrates qui font cruellement défaut dans cette zone de l'océan.
Parmi ces organismes, certaines cyanobactéries sont capables grâce au fer de capter directement l'azote de l'atmosphère dissous dans l'eau et de le rendre assimilable par les autres organismes du plancton.

Le phytoplancton à la base de la chaine alimentaire marine pourrait ainsi proliférer, soustraire du dioxyde de carbone d'origine atmosphérique et l'exporter vers les profondeurs de l'océan.
C'est ce que l'on appelle la pompe biologique à carbone.
Tout l'enjeu des scientifiques est donc de quantifier l'efficacité de cette pompe dans cette région.
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Après 9 jours de mer et d'exploration de la région non impactée par les volcans, le bateau arrive enfin sur zone, à proximité du premier volcan cible.
La stratégie se dessine.
Si le volcan est actif, il s'agit de trouver l'endroit précis où les émanations de fluides seront les plus fortes.
Une quête à la recherche de l'invisible, sous le miroir de l'océan.
Une recherche d'envergure et qui n'est pas sans risque.
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Dans un premier temps, seule l'interprétation experte des données acoustiques affichées sur les écrans confirmera l'hypothèse de départ.
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L'interprétation des données est sans équivoque.
Le volcan est actif, les premières informations collectées confirment que les fluides et les gaz émanant du volcan arrivent jusqu'en surface.
Il est temps de confirmer les données acoustiques avec des données optiques et chimiques de précision, et de mettre la rosette en oeuvre.
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Pour comprendre et mesurer la mer, il est fondamental pour les océanographes de prélever des échantillons.
Ce carrousel muni de bouteilles et de nombreux instruments commandés depuis la surface, va permettre de mesurer la profondeur, la température et la salinité de l'eau puis de prélever aux profondeurs stratégiques les échantillons d'eau de mer qui seront ensuite analysés.
D'autres instruments installés sur cette bathysonde permettront également de mesurer la quantité de particules en suspension, la concentration en plancton, et d'évaluer la force et la direction des courants.
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En mesurant les propriétés hydrologiques, optiques et chimiques, le premier objectif des scientifiques est de confirmer la présence de fluides volcaniques,
notamment les éléments chimiques naturels, à l'état de trace dans l'océan, comme le fer, présents généralement en très faibles quantités, mais ô combien nécessaires à la vie.
Pour déterminer leur concentration, leur toxicité éventuelle, pour comprendre l'interaction de ces rejets avec le milieu, c'est une rosette en titane au bout d'un câble en kevlar qui est mise en oeuvre afin de ne pas contaminer les précieux échantillons.
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Rapidement, la rosette est mise à l'abri dans le container spécialement conçu.
C'est ici, dans cette salle blanche embarquée que les prélèvements d'échantillons non contaminés vont pouvoir avoir lieu.
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On l'aura bien compris, pour se développer les organismes phyto-planctoniques ont besoin de Carbone et d'Azote.
Or pour fixer l'azote, certains de ces organismes vont utiliser une enzyme particulière, composée de 34 atomes de Fer.
C'est ici que les sources hydrothermales pourraient jouer un rôle déterminant en apportant le Fer nécessaire à la fixation d'azote.
L'eau contenue dans ces bouteilles a été marquée avec des isotopes du carbone et de l'azote.
Elles sont placées dans ces incubateurs qui reproduisent au mieux les conditions de lumière de l'océan. Du plus clair au plus sombre, en fonction de la profondeur.
Après 24h d'incubation, l'eau filtrée et analysée au spectromètre de masse permettra d'évaluer pour chaque station, le potentiel productif de l'Océan et l'activité des cyanobactéries fixatrices d'azote.
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Pour comprendre le devenir du plancton dans l'océan, trois mouillages dérivants ont été mis à l'eau à proximité des volcans étudiés.
Ils vont permettre d'évaluer la part des organismes produits en surface, qui va être exportée vers le fond de l'océan, et ainsi d'évaluer la capacité de cette région à soustraire du dioxyde de carbone à l'atmosphère et donc à réduire l'effet de serre.
Constitués d'une batterie d'instruments et de capteurs installée le long d'une ligne de plus de 1000M, ces mouillages vont permettre aux scientifiques de faire des mesures physiques de la colonne d'eau : la température, la salinité, l'oxygène dissous, la force et la direction des courants.
Ces pièges à sédiments vont récolter les particules marines, et permettre d'en mesurer la concentration à différentes profondeurs.
Les échantillons collectés permettront, grâce à diverses analyses de laboratoire, de déterminer les flux descendants de particules et de carbone.
Ils permettront également d'identifier les nutriments, les éléments chimiques et leurs isotopes.
et certains éléments toxiques comme le mercure par exemple.

Les manoeuvres sont longues et délicates.
Les instruments fragiles sont maniés avec précautions.
Mis à l'eau à proximité des sources hydrothermales identifiées, ces mouillages vont dériver en suivant les courants océaniques.
Localisés grâce à une balise, ils seront relevés 5 jours plus tard.
Une manoeuvre traditionnelle mais délicate en plein océan, lorsqu'il faut manoeuvrer un bateau de plus de 3500 tonnes et venir frôler les instruments scientifiques les plus fragiles et perfectionnés.
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D'autres instruments, véritables robots sous marins sont déployés aux endroits stratégiques.
Ils effectueront des mesures entre 0 et 1000m de profondeur pendant plusieurs années, transmettant leurs données par satellites.
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Plus tard, en fin de mission, c'est un mouillage fixe qui est immergé.
Il est équipé de pièges à particules et de capteurs innovants qui vont collecter les données pendant toute une année à proximité de l'arc volcanique de Tonga.
Il sera récupéré lors d'une prochaine mission.
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C'est dans l'un des autres containers propres, dans un environnement bactériologique maitrisé, à l'abri de la chaleur et de la lumière naturelle qu'une autre expérience a lieu.
Dans ces 8 grands réacteurs de 300 l chacun, de l'eau de mer pompée à proximité des sources hydrothermales a été mélangée dans différentes proportions à de l'eau de surface.
Le but : étudier l'impact des sources hydrothermales sur la composition et le fonctionnement des communautés planctoniques de surface.
C'est à dire, observer comment les fluides volcaniques vont agir sur leur croissance, leur métabolisme, et donc quantifier leur impact sur les flux de carbone.
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A l'abri des conditions extérieures, dans les containers, dans les laboratoires ou sur le pont, nuit et jour les opérations se poursuivent.
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Pour comprendre l'impact des volcans peu profonds et ces mécaniques complexes, explorer la surface de l'Océan n'est pas suffisant.
Il faut à l'équipe scientifique collecter des données depuis l'atmosphère jusqu'aux planchers océaniques les plus profonds.
Par six reprises le carottier sera envoyé jusqu'à 6000 m de fond pour y prélever des échantillons, témoins de centaines d'années de sédimentation.
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Cette vase extraite des entrailles de l'Océan sera analysée ultérieurement.
Sa granulométrie, la présence de métaux dont le mercure, sa signature génétique sont autant de données qui sans aucun doute révèleront quelques mystères…
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Dans cette partie Sud-Ouest de l'immense océan Pacifique, la mécanique globale du cycle du carbone pourrait donc être largement impactée par la production des volcans peu profonds.
Le fer, présent dans ces effluves sous-marines permettrait notamment la prolifération de certaines cyanobactéries capables de capter l'azote de l'atmosphère et de réduire l'effet de serre grâce à la pompe biologique à carbone.
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Après 37 jours de mer, alors que le travail d'analyse des données récoltées à bord ne fait que commencer, les premières conclusions apparaissent, semblant confirmer les hypothèses…
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Le rôle de ces régions océaniques auparavant considérées comme des déserts sur le climat est encore largement sous-estimé.
Le travail d'exploration et de recherche doit se poursuivre.
Il reste encore tant de choses, à découvrir et à apprendre pour mieux révéler les mystères de l'océan global.
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