La mesure de la température au niveau de l'ouverture de sortie du fumoir noir a révélé des températures de fluide supérieures à 300 °C. En plus de ce fumoir actif, de nombreux types différents d'émissions de gaz d'échappement ont été identifiés dans le champ hydrothermal de Jøtul récemment découvert. Crédit : MARUM – Centre des sciences environnementales marines, Université de Brême.
Les sources hydrothermales sont situées à la frontière des plaques tectoniques en mouvement, et de nombreux gisements restent encore à découvrir. Lors d'une expédition menée en 2022 à bord du MARIA S. MERIAN, des chercheurs ont identifié le premier gisement hydrothermal le long de la dorsale Knipovich, longue de 500 kilomètres, près du Svalbard. Dirigée par le professeur Gerhard Bohrmann du MARUM – Centre des sciences de l'environnement marin et du département des géosciences de l'université de Brême, l'équipe internationale, composée de scientifiques de Brême et de Norvège, a détaillé ses découvertes dans la revue Rapports scientifiques.
Les sources hydrothermales sont des suintements au fond de la mer d’où s’échappent des liquides chauds. « L’eau pénètre dans le fond de l’océan où elle est réchauffée par le magma. L’eau surchauffée remonte ensuite vers le fond de la mer par des fissures et des crevasses. Au cours de son ascension, le fluide s’enrichit de minéraux et de matériaux dissous dans les roches de la croûte océanique. Ces fluides s’échappent souvent au fond de la mer par des cheminées tubulaires appelées « fumeurs noirs », où des minéraux riches en métaux sont ensuite précipités », explique le professeur Gerhard Bohrmann de MARUM et scientifique en chef de l’expédition MARIA S. MERIAN (MSM 109).
À plus de 3 000 mètres de profondeur, le sous-marin télécommandé MARUM-QUEST a prélevé des échantillons du champ hydrothermal récemment découvert. Nommé d'après Jøtul, un géant de la mythologie nordique, le champ est situé sur la dorsale Knipovich, longue de 500 kilomètres. La dorsale se trouve dans le triangle formé par le Groenland, la Norvège et le Svalbard, à la frontière des plaques tectoniques nord-américaine et européenne.
Parmi les nombreux monticules hydrothermaux du champ de Jøtul se trouve la source de Nidhogg, qui doit son nom à un dragon de la mythologie nordique ressemblant à un serpent qui vit sur l'arbre-monde Yggdrasil. Les fluides à des températures de 40 à 50 degrés Celsius à Nidhogg entraînent la précipitation de barytine et d'opale amorphe, et de nombreux amphipodes, particulièrement friands de ces températures. Crédit : MARUM – Centre des sciences environnementales marines, Université de Brême
Ce type de limite de plaque, où deux plaques s'éloignent l'une de l'autre, est appelé dorsale de propagation. Le champ de Jøtul est situé sur une dorsale à propagation extrêmement lente, avec un taux de croissance des plaques inférieur à deux centimètres par an. Comme on sait très peu de choses sur l'activité hydrothermale sur les dorsales à propagation lente, l'expédition s'est attachée à obtenir une vue d'ensemble des fluides qui s'échappent, ainsi que de la taille et de la composition des fumeurs actifs et inactifs du champ.
Impact climatique et émissions de méthane
« Le champ de Jøtul est une découverte d’intérêt scientifique non seulement en raison de sa situation dans l’océan, mais aussi en raison de son importance climatique, comme l’a révélé, entre autres, la détection de concentrations très élevées de méthane dans les échantillons de fluides », rapporte Gerhard Bohrmann. Les émissions de méthane provenant des sources hydrothermales indiquent une interaction vigoureuse du magma avec les sédiments.
Au cours de son parcours dans la colonne d'eau, une grande partie du méthane est convertie en dioxyde de carbone, ce qui augmente la concentration de CO2 dans l’océan et contribue à l’acidification, mais il a également un impact sur le climat lorsqu’il interagit avec l’atmosphère.
La cheminée hydrothermale la plus spectaculaire de l’expédition MSM109 était composée de plusieurs cheminées et évents, et le fluide qui s’écoulait scintillait autour d’elle. Cette structure complexe a été baptisée cheminée hydrothermale d’Yggdrasil, du nom de l’arbre de vie dans la mythologie nordique. Crédit : MARUM – Centre des sciences de l’environnement marin, Université de Brême
La quantité de méthane du champ de Jøtul qui finit par s'échapper directement dans l'atmosphère, où elle agit alors comme un gaz à effet de serre, doit encore être étudiée plus en détail. On sait également peu de choses sur les organismes vivant de manière chimiosynthétique dans le champ de Jøtul. Dans l'obscurité des profondeurs de l'océan, où photosynthèse ne peut se produire, les fluides hydrothermaux constituent la base de la chimiosynthèse, qui est utilisée par des organismes très spécifiques en symbiose avec des bactéries.
Afin d'approfondir les informations relativement rares disponibles sur le champ de Jøtul, une nouvelle expédition du MARIA S. MERIAN débutera à la fin de l'été de cette année sous la direction de Gerhard Bohrmann. L'objectif de l'expédition est l'exploration et l'échantillonnage de zones encore inconnues du champ de Jøtul. Grâce aux nombreuses données du champ de Jøtul, il sera possible d'établir des comparaisons avec les quelques champs hydrothermaux déjà connus dans la province arctique, tels que le champ Aurora et le château de Loki.
L'étude publiée fait partie du pôle d'excellence de Brême « Le fond marin – Interface inexplorée de la Terre », qui étudie les processus complexes survenant au fond des océans et leurs impacts sur le climat mondial. Le champ de Jøtul jouera également un rôle important en tant qu'objet de recherche future au sein du pôle.
