Entre des températures d’eau frôlant le zéro degré, des vagues de cinq mètres encombrées de blocs de glace dérivants, et des mois d’obscurité, traverser l’Arctique est un pari que peu de navires osent tenter. Pourtant, il y a trois étés, une équipe de chercheurs a bravé ces conditions extrêmes pour traquer… ce qui est invisible à l’œil nu depuis la surface : des fissures au fond de la mer d’où jaillit un fluide brûlant.
Ce pari a payé avec la découverte de Jøtul, le premier champ de sources hydrothermales identifié sur 500 km de la dorsale de Knipovich, entre le Groenland et le Svalbard.
Les sources hydrothermales fascinent les scientifiques depuis leur première observation en 1977 près des îles Galápagos. Ces sites révèlent le parcours de l’eau de mer qui s’infiltre à travers la croûte fracturée, rencontre du magma brûlant, et remonte chargée en métaux et autres minéraux, à des températures suffisantes pour faire fondre le plomb.
La particularité de Jøtul ? Sa localisation, à près de 3 km de profondeur sur une dorsale océanique à très faible activité tectonique : ici, les plaques tectoniques s’écartent à peine à raison de moins de 2 cm par an.
Autre surprise, ces sources ne se situent pas sur l’axe central, là où le magma remonte habituellement, mais en périphérie. Ce décalage s’expliquerait par une manière particulière dont cette partie de la Terre se fissure. Une découverte qui laisse penser que d’autres sources hydrothermales arctiques attendent encore d’être révélées dans le noir océanique.
Des sources hydrothermales sous la glace
La plupart des dorsales médio-océaniques se trouvent dans des mers tempérées ou tropicales, rendant la dorsale arctique encore peu explorée. Si la topographie sous-marine est esquissée par satellite, l’épaisseur de la banquise limite l’usage du sonar et les plongées des submersibles habités.
Les robots ont révolutionné la donne. En 2021, un véhicule autonome ressemblant à un drone sous-marin a détecté des anomalies chimiques dans des échantillons d’eau prélevés à 300 mètres du fond.
Les capteurs ont révélé des panaches riches en hydrogène et en manganèse – signatures classiques des sources hydrothermales.
De retour sur place, l’équipe a envoyé le ROV MARUM-QUEST en plongée dans l’obscurité du fond marin. Les caméras ont rapidement capté d’élégants panaches d’eau contenant des flocons métalliques. Le fluide, à plus de 316 °C, émerge de cheminées étroites surnommées “fumées noires”.
Non loin, des jets plus frais jaillissent de basalte en forme d’oreiller, à environ 800 mètres à l’est de l’axe principal, confirmant que le magma circule ici latéralement avant de chauffer l’eau emprisonnée dans les fissures.
Les sources hydrothermales au ralenti
La circulation hydrothermale est généralement plus active là où la croûte océanique se crée rapidement, expliquant pourquoi les dorsales lentes comme Knipovich ont longtemps été considérées comme quasi stériles. Cette idée est en train de changer.
D’autres sites arctiques, tels Aurora et Loki’s Castle, se sont déjà montrés actifs malgré un faible apport en magma. Jøtul renforce cette tendance et suggère que la lenteur tectonique favorise une certaine diversité.
Certains conduits de fumées noires sont encore imposants et recouverts de soufre, tandis que d’autres gisent renversés, indices d’épisodes éruptifs passés.
“L’eau pénètre dans le plancher océanique où elle est chauffée par le magma avant de remonter vers le fond par les fissures,” explique le Professeur Gerhard Bohrmann, chef de mission de l’expédition MARIA S. MERIAN.
“Sur son chemin, le fluide s’enrichit en minéraux dissous dans la croûte. Ces fluides suintent souvent à la surface du fond marin par des cheminées tubulaires, appelées ‘black smokers’, où les minéraux métalliques précipitent.”
Pourquoi le méthane est important
Les champs hydrothermaux émettent principalement du sulfure d’hydrogène et du fer, mais Jøtul ajoute une note originale : des concentrations exceptionnellement élevées de méthane.
“La découverte de Jøtul est intéressante non seulement pour sa localisation mais aussi pour son impact climatique, notamment grâce à la présence importante de méthane dans les fluides,” souligne Bohrmann.
Ces bulles de méthane, provenant de près de cinq kilomètres de profondeur, atteignent rarement la surface intactes ; bactéries et oxygène transforment une grande partie du gaz en dioxyde de carbone. Néanmoins, ces panaches alimentent le cycle mondial du carbone.
Les géologues pensent que d’épaisses couches de sédiments, autrefois enfouies au-dessus de la dorsale, fondent et libèrent des hydrocarbures lorsque le magma s’infiltre, une particularité propre aux bassins arctiques lents et riches en sédiments.
Mesurer précisément ces émissions de méthane aidera à affiner des modèles climatiques encore imparfaits sur ce point.
La vie sans lumière
Pas de lumière du soleil sous ces latitudes ni à ces profondeurs, pourtant les cheminées hydrothermales grouillent de vie : patelles et vers annelés blancs s’accrochent aux surfaces, tandis que des tapis bactériens recouvrent les roches. Ces organismes ne vivent pas de photosynthèse mais de chimiosynthèse : des microbes oxydent le sulfure d’hydrogène ou le méthane, fournissant de l’énergie aux plus gros, via le pâturage, la filtration ou une symbiose intime.
Ces écosystèmes uniques ont inspiré des hypothèses selon lesquelles la vie sur Terre aurait pu naître dans ce type d’environnements il y a plus de quatre milliards d’années.
Les sources arctiques remettent en cause certains schémas établis, leur chimie et minéralogie diffèrent notablement des sources tropicales. Ici, les évents plus froids permettent la formation de carbonates en plus des sulfures, tandis que l’influence saisonnière extrême pourrait enrichir les organismes en matière organique.
Des biologistes prévoient de comparer l’ADN des espèces de Jøtul avec celles de sources plus au sud pour explorer comment l’isolement polaire a pu générer de nouvelles espèces.
Et ensuite ?
Cet été, le navire MARIA S. MERIAN retournera à la dorsale avec des capteurs améliorés et une perceuse capable d’échantillonner les cheminées vivantes.
L’objectif est d’obtenir des données dans le temps sur la hauteur des panaches, la composition des fluides et la température des sources, ainsi que de cartographier plus précisément le plancher océanique autour de Jøtul, afin de déceler d’éventuelles petites fissures passées inaperçues.
Ces recherches s’inscrivent dans un projet plus vaste mené à Brême, “The Ocean Floor – Earth’s Uncharted Interface”, qui lie géologie, biologie et climatologie.
Chaque source hydrothermale découverte attire l’attention sur l’immense portion de dorsales sous-marines inexplorées : seulement un cinquième des fonds océaniques est cartographié avec la résolution nécessaire pour repérer ces cheminées.
Avec des véhicules autonomes de plus en plus robustes et des communications satellitaires améliorées, l’Arctique, longtemps négligé, pourrait devenir la prochaine frontière pour comprendre l’interaction entre océans, roche et atmosphère. Jøtul nous rappelle qu’en 2025, notre planète garde encore bien des secrets brûlants sous la glace.
Points à retenir
- Braver les conditions extrêmes de l’Arctique pour découvrir des sources hydrothermales, c’est un peu comme chercher un café dans un désert glacé, mais avec des surprises au fond de l’océan.
- L’existence de ces “fumées noires” dans une dorsale très peu active défie l’idée reçue que les sources hydrothermales préfèrent les endroits en effervescence tectonique.
- Le méthane, un petit malin, sort aussi de ces cheminées sous-marines, et même s’il se fait dévorer par des bactéries avant d’atteindre l’air, il joue un rôle non négligeable dans le réchauffement climatique – un invité surprise dans ce théâtre glacé.
- Pas besoin de lumière pour vivre : ces écosystèmes reposent sur la chimiosynthèse, où les microbes prennent le rôle de lampes torches nutritives dans l’obscurité absolue.
- Grâce aux robots, la cartographie des fonds marins arctiques progresse doucement, à la vitesse des plaques tectoniques, mais c’est prometteur pour les décennies à venir.
En somme, on pourrait se dire que la Terre est un vieux film déjà vu, mais à chaque plongée sous la glace, elle nous prouve qu’elle a toujours une nouvelle scène bien chaude à projeter. Alors, prêts pour la prochaine expédition polaire, ou vous préférez rester sur le canapé avec un chocolat chaud ? Moi, je garde mes bottes, au cas où !