Les sources hydrothermales

La découverte

En 1948, des chercheurs suédois à bord de l'Albatross constatent une température anormalement élevée dans une fosse de la Mer Rouge. Dès 1971, on pense que ce réchauffement peut provenir d'une circulation d'eau au sein de la croûte océanique.
En 1974, lors de la campagne franco-américaine Famous sur la dorsale Atlantique, le submersible Cyana remonte un bloc de manganèse presque pur. Les chercheurs français viennent de découvrir les premiers dépôts hydrothermaux.
En avril 1977, l'Alvin fait sur la dorsale du Pacifique au large des Galapagos, une découverte qui bouleverse tous les scientifiques : la première source active (eau tiède à environ 15 °) avec de la vie autour.
A bord de Cyana, des scientifiques français repèrent peu après les premières cheminées, les fumeurs. Dommage : elles sont inactives. Mais après analyse des échantillons remontées, il s'avère qu'elles sont constituées de sulfures métalliques.
L'année suivante, les Américains dans la même zone ont la chance de tomber sur des fumeurs chauds (350 degrés) en activité.

L'explication du phénomène

La circulation hydrothermale prend naissance dans le réseau de fissures et de crevasses qui se développe au cours du refroidissement du magma. L'eau de mer, dense et froide, pénètre dans ce réseau jusqu'à plusieurs centaines de mètres de profondeur (2km ?) et réagit avec la roche chaude dans la "zone de réaction", à des températures excédant 350°C. Le fluide chaud transformé et moins dense remonte vers la surface et jaillit à l'axe de la dorsale sous la forme de "fumeur noir".

Lorsqu'il ne subit pas de dilution, le fluide émis est chaud (typiquement 350°C), anoxique et acide (pH voisin de 3), et sa salinité est variable. Il est très riche en élément tels que les sulfures (en particulier l'hydrogène sulfuré), le méthane, le gaz carbonique, l'hélium, l'hydrogène, et de nombreux éléments normalement peu représentés dans l'eau de mer (Li, Mn, Fe, Ba, Cu, Zn, Pb, SiO2). Il ne contient que très peu de sulfates, de nitrates, de phosphates et de magnésium.

En fait, sa composition varie en fonction des roches traversées et du parcours.

Lorsque le fluide est émis sans dilution préalable, les sulfures polymétalliques précipitent pour former des édifices hydrothermaux lors du mélange avec l'eau de mer. Des cheminées se forment et peuvent dépasser 30 m de haut. L'eau qui jaillit sous pression est limpide, mais se colore avec la précipitation des sulfures métalliques.

Place à l'imagination !

Les images spectaculaires de ces "oasis" abyssaux ont fait le tour du monde. 25 ans après leur découverte, les sources hydrothermales sont encore au centre de nombreux débats, parfois passionnés, qui animent régulièrement la communauté scientifique. Mais elles inspirent aussi les auteurs de science-fiction, les philosophes, ...

- l'environnement hydrothermal a-t-il été le lieu d'apparition de la vie ?

- jusqu'à quelle température, les organismes peuvent-ils résister ?

- des phénomènes climatologiques tels qu'El Nino ont-ils leur origine dans l'activité hydrothermale ?

- l'hydrothermalisme peut-il influer sur le volume des océans ?
(en réalité, les eaux qui jaillissent de la croûte océanique ont été au préalable "avalées" ; le volume reste donc constant ; on estime à 10 millions d'années le temps nécessaire pour le transit de l'équivalent du volume total de l'océan)

- des structures comme des plates-formes pétrolières hors d'usage pourraient-elles être "dissoutes" par les bactéries des sources hydrothermales ?

- la croûte terrestre est-elle le siège d'une biomasse interne supérieure à celle vivant à la surface de la Terre ?

- existe-t-il des systèmes hydrothermaux équivalents sous la surface d'autres planètes (Europe, une lune de Jupiter, par exemple) ?

- comment se développe et se déplace la faune des sources hydrothermales, sachant que ces sources n'ont qu'une durée de vie limitée, et qu'une grande distance peut les séparer ?

Les différents types de sources

Les fumeurs noirs : Ils ont été décrits ci-dessus. Ces sources se développent sur l'axe des dorsales. Elles se présentent sous forme de cheminées.

Les fumeurs blancs : Ils rejettent du sulfate de calcium à des température moins élevées (entre 200 et 300 degrés), leurs eaux n'ayant pas pénétré aussi profond dans la croûte océanique. Et entre les noirs et les blancs, il y a ... toutes les nuances de gris.

Les émissions diffuses : Là, il n'y a plus de cheminées, mais des suintements. Les fluides sont extrêmement dilués et à faible température (3 à 50 degrés). Dans ces conditions, leurs émissions se distinguent par un effet de moirage, comme celui d’un mirage sur une route goudronnée en pleine canicule ! La vie y trouve des conditions de température particulièrement favorables.

Les sources froides : On ne peut plus parler de sources hydrothermales. Mais on constate une grande similitude avec elles. Ainsi en 1983, dans le golfe du Mexique, on a découvert vivant autour de sources froides, des écosystèmes chimiosynthétiques similaires à ceux des sources hydrothermales. Ce type de sources apparaît sur les marges continentales.