La découverte d’un nouveau champ de ventilation hydrothermale hors axe à haute température au fond de l’océan Pacifique à 2 550 mètres de profondeur pourrait changer la compréhension des scientifiques de l’impact que ces systèmes de ventilation du fond océanique ont sur la vie et la chimie des océans de la Terre.
Une équipe de chercheurs, dont Jill McDermott, océanographe chimique et membre du corps professoral du Département des sciences de la Terre et de l’environnement de l’Université de Lehigh, a découvert le champ hydrothermal hors axe, nommé YBW-Sentry, dans la zone de la dorsale médio-océanique mondiale connue sous le nom de East Montée du Pacifique. La zone d’étude est à environ 200 miles au large de la côte ouest du Mexique. Le nouveau site de ventilation couvre une superficie équivalente à un terrain de football, soit environ deux fois la taille des bouches hydrothermales actives les plus proches de la région. Les cheminées ressemblent à des candélabres qui ont la hauteur d’un immeuble de trois étages. Les résultats ont été publiés aujourd’hui dans un article intitulé « Discovery of Active Off-Axis Hydrothermal Vents at 9° 54’N East Pacific Rise », publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).
Les bouches hydrothermales en haute mer se trouvent dans le monde entier, le plus souvent dans des endroits volcaniquement actifs le long de la crête du système mondial de dorsale médio-océanique. L’activité magmatique, entraînée par les remontées de chaleur dans le manteau terrestre, provoque la rupture des plaques tectoniques fragiles qui composent l’enveloppe externe ou la croûte terrestre. Au fur et à mesure que les plaques s’étendent, de nouvelles roches du fond marin se forment par l’activité magmatique et les éruptions volcaniques. Cette activité magmatique et tectonique crée des fissures par lesquelles l’eau de mer percole dans les roches de la croûte. Tout comme les sources chaudes terrestres, les évents hydrothermaux font jaillir un liquide riche en minéraux qui a été chauffé sous le fond marin.
La recherche qui a conduit à la découverte du champ d’évent hors axe le long de la montée du Pacifique Est a été menée par le laboratoire McDermott de l’Université de Lehigh. L’équipe recueille les fluides des cheminées noires des fumeurs et les analyse pour leurs caractéristiques géochimiques, qui peuvent indiquer les températures. où les fluides se forment. Des températures plus chaudes pourraient être le signe d’une éruption imminente. Dans le même temps, l’équipe instrumente également les cheminées d’évent actives avec des enregistreurs de température de fluide à enregistrement automatique pour fournir des mesures toutes les dix minutes sur des périodes de 2 ans. Les mesures de température fournissent une série chronologique des changements subis par les évents. L’équipe de recherche dispose de neuf évents instrumentés dans la zone d’étude.
Les relevés bathymétriques près du fond menés par l’équipe de recherche entre 2018 et 2021 avec le véhicule sous-marin autonome (AUV) Sentry, fourni par l’installation nationale de submersion profonde de la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), ont produit des cartes haute résolution (1 mètre) qui résolvent de très petites caractéristiques du fond marin, selon Ross Parnell-Turner, géophysicien à la Scripps Institution of Oceanography en Californie et co-auteur de l’article.
« Nous avons identifié un champ hors axe de grands pinacles, et nous avons supposé qu’il s’agissait soit de flèches volcaniques plus anciennes, soit de cheminées hydrothermales inactives déposées il y a longtemps », explique Parnell-Turner.
Daniel J. Fornari, géologue marin à l’OMSI et co-auteur de l’article, a noté : « Nous avons été étonnés que non seulement le champ soit très actif, mais qu’il soit plus vaste et plus chaud en température d’origine que tout autre champ de ventilation hydrothermale. connu le long de cette partie de la dorsale du Pacifique Est qui a été étudiée au cours des 30 dernières années. »
Selon McDermott, au cours des 15 dernières années, la manière dont les scientifiques étudient et échantillonnent le fond marin a été révolutionnée par les cartes haute résolution produites par des véhicules sous-marins autonomes. Les cartes générées par les sonars AUV sont d’une échelle similaire à celles utilisées dans les levés géologiques terrestres et la cartographie utilisant une variété de techniques sophistiquées qui incluent la cartographie par drone et le balayage laser.
« Très peu de zones de l’océan profond ont été cartographiées à haute résolution à l’aide de technologies de submersion profonde », explique Parnell-Turner, co-auteur. « Cependant, des découvertes majeures peuvent être faites en collectant la bathymétrie près du fond à l’aide d’AUV. »
La recherche d’évents hydrothermaux actifs s’est historiquement concentrée sur le creux qui marque l’axe et le lieu de la plupart des éruptions volcaniques le long de la montée du Pacifique Est. L’équipe a étendu la carte haute résolution à l’ouest et à l’est de ce creux axial, entre 9° 45-57’N de latitude, au cours des trois dernières années à l’aide de l’AUV Sentry du NDSF. McDermott décrit NDSF comme « la NASA des grands fonds ».
« Le travail de cartographie fournit une image détaillée du fond marin afin que nous puissions surveiller et quantifier les changements qui se produisent lors de la prochaine éruption volcanique le long de cette partie de l’axe de la crête du Pacifique Est », explique McDermott.
Selon Thibaut Barreyre, géophysicien à l’Université de Bergen en Norvège et un co-auteur.
« Le nouveau champ d’évent peut semer la récupération des écosystèmes hydrothermaux après des éruptions volcaniques », déclare Santiago Herrera, co-auteur qui est océanographe biologique et membre du corps professoral du département des sciences biologiques de l’Université de Lehigh.
D’autres auteurs du PNAS l’article comprend: Connor C. Downing, Kelden Pehr et William S. Dowd du Département des sciences de la Terre et de l’environnement de Lehigh; Jyun-Nai Wu de la Scripps Institution of Oceanography ; Nicole C. Pittoors et Samuel A. Vohsen du Département des sciences biologiques de l’Université de Lehigh ; et Milena Marjanović de l’Institut de Physique du Globe de Paris.
« Il reste encore beaucoup à découvrir sur les évents en haute mer le long de la dorsale médio-océanique mondiale, à la fois en termes de localisation et de caractéristiques géologiques, géochimiques et biologiques », déclare McDermott. « J’espère que notre étude motivera les efforts de recherche futurs pour cibler les zones hors axe le long de la crête mondiale de la dorsale médio-océanique afin de mieux quantifier l’étendue de la ventilation hydrothermale hors axe par rapport à l’axe. »
Découverte d’évents hydrothermaux actifs hors axe à 9° 54’N East Pacific Rise, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2205602119