Forage des océans: ce que les scientifiques ont découvert 50 ans plus tard

C’est étonnant mais vrai que nous en savons plus sur la surface de la lune que sur le plancher océanique de la Terre. Une grande partie de ce que nous savons provient de forages océaniques scientifiques - la collecte systématique d'échantillons de carottes prélevés dans les grands fonds marins. Ce processus révolutionnaire a débuté il y a 50 ans, lorsque le navire de forage Glomar Challenger a pénétré dans le golfe du Mexique le 11 août 1968 lors de la première expédition du Deep Sea Drilling Project, financé par le gouvernement fédéral.

J’ai participé à ma première expédition scientifique de forage océanique en 1980 et, depuis, j’ai participé à six autres expéditions, notamment dans l’extrême Nord de l’Atlantique et dans la mer de Weddell en Antarctique. Dans mon laboratoire, mes étudiants et moi travaillons avec des échantillons de base provenant de ces expéditions. Chacun de ces noyaux, qui sont des cylindres de 31 pieds de long et 3 pouces de large, est comme un livre dont les informations attendent d’être traduites en mots. Tenir un noyau nouvellement ouvert, rempli de roches et de sédiments provenant du fond océanique de la Terre, revient à ouvrir un coffre au trésor rare qui enregistre le passage du temps dans l’histoire de la Terre.

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Depuis plus d'un demi-siècle, les forages océaniques scientifiques ont prouvé la théorie de la tectonique des plaques, créé le domaine de la paléocéanographie et redéfini notre vision de la vie sur Terre en révélant une énorme variété et un volume de vie dans la biosphère marine profonde. Et il reste encore beaucoup à apprendre.

Innovations Technologiques

Deux innovations clés ont permis aux navires de recherche de prélever des échantillons de carottes à des emplacements précis dans les profondeurs des océans. Le premier, connu sous le nom de positionnement dynamique, permet à un navire de 471 pieds de rester en place tout en forant et en récupérant des carottes, l'une sur l'autre, souvent dans plus de 12 000 pieds d'eau.

L’ancrage n’est pas réalisable à ces profondeurs. Au lieu de cela, les techniciens déposent un instrument en forme de torpille appelé transpondeur sur le côté. Un dispositif appelé transducteur, monté sur la coque du navire, envoie un signal acoustique au transpondeur, qui répond. Les ordinateurs à bord calculent la distance et l'angle de cette communication. Les propulseurs sur la coque du navire manœuvrent pour que le navire reste exactement au même endroit, contrant les forces des courants, du vent et des vagues.

Un autre défi se pose lorsque les forets doivent être remplacés à mi-opération. La croûte océanique est composée de roche ignée qui s'use longtemps avant que la profondeur souhaitée ne soit atteinte.

Lorsque cela se produit, l'équipe de forage ramène tout le tube de forage à la surface, monte un nouveau foret et retourne dans le même trou. Cela nécessite de guider le tuyau dans un cône de rentrée en forme d’entonnoir, d’une largeur inférieure à 15 pieds, placé dans le fond de l’océan à l’embouchure du trou de forage. Ce processus, qui a été réalisé pour la première fois en 1970, revient à transformer un long brin de spaghettis en un entonnoir large d’un quart de pouce situé au fond d’une piscine olympique.

Confirmation de la tectonique des plaques

Lorsque les forages scientifiques en mer ont débuté en 1968, la théorie de la tectonique des plaques était un sujet de débat actif. Une idée clé a été la création d’une nouvelle croûte océanique au niveau des dorsales du fond de la mer, où les plaques océaniques se sont éloignées les unes des autres et où le magma de l’intérieur de la Terre s’est élevé entre elles. Selon cette théorie, la croûte devrait être un matériau nouveau à la crête des dorsales océaniques, et son âge devrait augmenter avec l’éloignement de la crête.

Le seul moyen de le prouver était d'analyser les sédiments et les carottes de roches. À l'hiver 1968-1969, le Glomar Challenger a foré sept sites dans l'océan Atlantique Sud, à l'est et à l'ouest de la dorsale médio-atlantique. Les roches ignées du fond océanique et les sédiments sus-jacents ont vieilli en parfait accord avec les prévisions, confirmant que la croûte océanique se formait sur les crêtes et que la tectonique des plaques était correcte.

Reconstruction de l’histoire de la Terre

L’enregistrement océanique de l’histoire de la Terre est plus continu que les formations géologiques terrestres, où l’érosion et la redéposition par le vent, l’eau et la glace peuvent perturber l’enregistrement. Dans la plupart des régions océaniques, les sédiments sont déposés particules par particules, microfossiles en microfossiles, et restent en place, finissant par succomber à la pression et se transformer en roches.

Les microfossiles (plancton) conservés dans les sédiments sont beaux et instructifs, même si certains sont plus petits que la largeur d’un cheveu humain. Comme les fossiles de plantes et d'animaux plus grands, les scientifiques peuvent utiliser ces délicates structures de calcium et de silicium pour reconstruire des environnements passés.

Grâce aux forages océaniques scientifiques, nous savons qu'après l'attaque d'un astéroïde qui a tué tous les dinosaures non aviaires il y a 66 millions d'années, une nouvelle vie a colonisé le bord du cratère en l'espace de 30 ans et, au bout de 30 000 ans, un écosystème complet était florissant. Quelques organismes de l'océan profond ont vécu tout au long de l'impact des météorites.

Les forages océaniques ont également montré que dix millions d’années plus tard, une décharge massive de carbone - probablement due à une activité volcanique importante et au méthane libéré par la fonte des hydrates de méthane - avait provoqué un réchauffement intense et abrupte, appelé hyperthermal, le maximum thermique du Paléocène-Eocène. Au cours de cet épisode, même l’Arctique a dépassé 73 degrés Fahrenheit.

L'acidification de l'océan résultant de la libération de carbone dans l'atmosphère et les océans a entraîné une dissolution massive et des modifications de l'écosystème des grands océans.

Cet épisode est un exemple impressionnant de l'impact du réchauffement climatique rapide. On estime que la quantité totale de carbone libérée lors du PETM est à peu près égale à celle que libéreront les humains si nous brûlons toutes les réserves de combustibles fossiles de la Terre. Cependant, une différence importante est que le carbone libéré par les volcans et les hydrates était à un taux beaucoup plus lent que celui que nous libérons actuellement de combustible fossile. Nous pouvons donc nous attendre à des changements climatiques et écosystémiques encore plus dramatiques, à moins de cesser d'émettre du carbone.

Retrouver la vie dans les sédiments océaniques

Les forages scientifiques dans l'océan ont également montré qu'il y avait à peu près autant de cellules dans les sédiments marins que dans l'océan ou dans le sol. Les expéditions ont trouvé la vie dans les sédiments à des profondeurs supérieures à 8 000 pieds; dans des dépôts de fonds marins vieux de 86 millions d'années; et à des températures supérieures à 140 degrés Fahrenheit.

Aujourd'hui, des scientifiques de 23 pays proposent et mènent des recherches dans le cadre du programme international de découverte des océans, qui utilise des forages océaniques scientifiques pour récupérer les données des sédiments et des roches des fonds marins et surveiller les environnements situés sous les fonds océaniques. Le carottage fournit de nouvelles informations sur la tectonique des plaques, telles que la complexité de la formation de la croûte océanique et la diversité de la vie dans les profondeurs des océans.

Cette recherche est coûteuse et intense sur le plan technologique et intellectuel. Mais ce n’est qu’en explorant les profondeurs marines que nous pourrons récupérer les trésors qu’il contient et mieux comprendre sa beauté et sa complexité.

Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation par Suzanne O’Connell. Lisez l'article original ici.