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L’exploration humaine des fonds marins

Un véhicule sous-marin téléopéré (VTO)

Un véhicule sous-marin téléopéré (VTO) (undefined undefined, iStockphoto)

Un véhicule sous-marin téléopéré (VTO)

Un véhicule sous-marin téléopéré (VTO) (undefined undefined, iStockphoto)

Lisibilité
7,2

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Apprends-en plus sur la façon dont les humains explorent les fonds marins et sur les découvertes qu’ils font.

Les humains ont toujours été fascinés par l’océan. Qu’il s’agisse de faire le tour du monde à la voile ou de plonger dans les profondeurs de l’océan, nous sommes toujours à la recherche de nouvelles façons de percer les mystères de la vie marine. Découvrons les innovations qui ont permis d’explorer certains des lieux les plus profonds de l’océan où même la lumière du soleil ne se rend pas. 

Allez, saute! L’eau est bonne.

Le savais-tu?

En 1521, l’explorateur portugais Ferdinand Magellan a tenté de déterminer la profondeur de l’océan Pacifique. Loin du rivage, il a lâché un boulet de canon attaché à une corde dans l’océan. Lorsque, à 732 mètres, il n’avait toujours pas encore touché le fond, Magellan a déclaré que l’océan était « incommensurablement profond ». Encore aujourd’hui, nous utilisons un processus semblable pour mesurer la profondeur de l’eau. C’est ce que nous appelons la mesure de la profondeur.

L’exploration à bord de submersible

Explorer les fonds marins n’est pas une tâche facile. À plus de 200 mètres de profondeur, l’océan devient très sombre et très froid. La pression augmente aussi beaucoup. Tous ces facteurs compliquent la tâche des humains qui s’y rendent. Les humains qui explorent les profondeurs de l’océan ont donc besoin d’un type de véhicule spécial appelé submersible.

Il existe deux principaux types de submersibles. 

Les submersibles habités

Les submersibles habités, également connus sous le nom de véhicules occupés par des humains s’apparentent aux sous-marins. Mais contrairement aux sous-marins, les submersibles habités ne peuvent pas se déplacer seuls. De plus, ils n’ont généralement de la place que pour quelques personnes.

Plutôt que de se déplacer dans l’océan, les véhicules habités transportent principalement un petit groupe de personnes dans les profondeurs de l’océan, puis les remontent. De manière générale, ils sont équipés de lumières, de caméras, de capteurs et de bras mécaniques permettant de faire des observations et de collecter des données.

Les véhicules habités sont un exploit d’ingénierie! Par exemple, le submersible Trieste de la marine américaine a exploré le Challenger Deep en 1960.

Deep sea submersible Trieste being lifted out of the water
Le submersible de haute mer Trieste extirpé de l’eau (Source : Image du domaine public de la marine américaine via Wikimedia Commons).
Image – Version texte

La photo en noir et blanc montre le submersible de haute mer Trieste en train d’être extirpé de l’eau. Le submersible est plutôt cylindrique. Une grande sphère est reliée à sa coque inférieure. Derrière le submersible, tu peux voir un grand gouvernail plat et triangulaire. Le submersible est suspendu par deux câbles. Le submersible est blanc avec des lignes noires verticales. En arrière-plan, le ciel et la mer sont gris.

 

Le savais-tu?

Le Challenger Deep est le lieu le plus profond de la fosse des Mariannes. Il se trouve à une profondeur de 11 km sous la surface de l’océan.

L’intérieur du Trieste
L’intérieur du Trieste (Parlons sciences utilise une image du domaine public par RalphSutherland via Wikimedia Commons).
Image – Version texte

Voici un schéma annoté de l’intérieur du submersible de haute mer Trieste. Le submersible est formé comme un trapèze allongé avec un cercle en dessous destiné à l’équipage. Le gouvernail est un petit trapèze en bas à gauche du submersible. Les hélices sont du côté supérieur gauche du submersible. Des deux côtés du submersible, tu peux voir les ballasts et, au centre, les réservoirs de boulettes de minerai de fer.

Pour résister à la grande pression, la sphère qui accueillait l’équipage de deux personnes avait des parois d’acier de 12,7 cm (5 po.) d’épaisseur. L’équipage pouvait regarder à travers un seul hublot en plexiglas. Des boulettes de minerai de fer étaient utilisées comme ballasts. Elles permettaient de maintenir le submersible dans la bonne position. Pour descendre, le submersible pouvait faire pénétrer un peu d’eau dans les ballasts. Le submersible devenait donc plus lourd, et il pouvait descendre sous l’eau. Lorsque l’équipage était prêt à remonter, il pouvait le faire en libérant une certaine quantité de boulettes de minerai de fer ainsi qu’une partie de l’eau des ballasts. Pour faciliter sa remontée, le submersible Trieste avait des réservoirs remplis de carburant d’aviation. Comme l’air, le carburant était plus léger que l’eau environnante. On utilisait du carburant plutôt que de l’air, car le carburant ne se comprime pas sous une forte pression. Les hélices permettaient au sous-marin de se déplacer vers l’avant et le gouvernail lui permettait de changer de direction. Des lampes à faisceau large situées près du hublot permettaient à l’équipage de mieux voir l’océan autour.

Aurais-tu souhaité participer à cette mission?

Un peu plus de 50 ans plus tard, le producteur de films canadien James Cameron a fait une expédition en solo jusqu’au lieu le plus profond de l’océan, le Challenger Deep, à bord du submersible Deepsea Challenger. Pendant son expédition, Cameron a atteint une profondeur de 10 908 mètres. Le mont Everest serait entièrement submergé sous une eau aussi profonde!

[Vidéo] Deepsea Challenge 3D - Extrait 4 (2014) par Film Factory FR (2m 44s)

Plus récemment, des missions en eaux profondes ont lieu à bord du submersible Limiting Factor. Ce submersible a des parois en titane d’une épaisseur de 9 cm. Il possède aussi de nombreuses caractéristiques modernes comme plusieurs caméras haute définition et les plus récents équipements d’échantillonnage scientifique.

[Vidéo] Y A-t-il De La Vie À Une Profondeur De 11 Km ? L'histoire De L'exploration De La Fosse Des Mariannes par Monde fantastique (8m 55s)

Les submersibles non habités

Les submersibles non habités ne transportent pas de passagers. Ces véhicules robotisés peuvent être contrôlés à distance ou programmés pour fonctionner de manière autonome comme les drones. Les submersibles non habités sont souvent reliés à un bateau par un long câble. Les submersibles non habités sont plus petits que les véhicules habités. De cette manière, ils peuvent pénétrer dans des espaces plus étroits comme des tranchées ou des grottes sous-marines. Tout comme les submersibles habités, les submersibles non habités sont équipés de lumières, de caméras, de capteurs et d’instruments de collecte.

Remotely controlled uncrewed vehicle near a coral reef
Un submersible non habité téléopéré près d’un récif de corail (Source : S_Bachstroem via iStockphoto).
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Voici un submersible téléopéré non habité près d’un récif de corail. Le véhicule est en suspension dans l’eau près du récif de corail. Il est formé d’un cylindre jaune avec, à l’arrière, un câble qui le relie jusqu’à la surface de l’eau. Au centre du submersible, une lumière éclaire dans l’eau. Le submersible se trouve dans une eau bleue traversée par les rayons du soleil. Le récif de corail est composé de plusieurs coraux de couleurs et de textures différentes.

L’exploration grâce à la technologie

En plus des submersibles, les scientifiques utilisent d’autres technologies pour étudier les eaux profondes et le fond des océans. L’une de ces technologies est le réseau de câbles de fibres optiques qui tapisse le fond de l’océan. Ocean Networks Canada (en anglais) possède deux de ces réseaux au large de la côte ouest du Canada.

Il s’agit des réseaux NEPTUNE et VENUS. NEPTUNE est l’acronyme de North-East Pacific Time-series Undersea Networked Experiments. Et VENUS est l’acronyme de Victoria Experimental Network Under the Sea.

Une carte du réseau NEPTUNE
Une carte du réseau NEPTUNE (Source : Image du domaine public par NEPTUNE Canada grâce au travail du gouvernement fédéral américain via Wikimedia Commons).
Image – Version texte

Voici une carte du réseau NEPTUNE. Il s’agit d’un réseau circulaire qui s’étend le long du fond marin de l’océan Pacifique au large de la côte ouest de l’île de Vancouver, en Colombie-Britannique. Une ligne pointillée relie le réseau à l’Université de Victoria.

 

Les réseaux de câbles comportent des dizaines de caméras, d’hydrophones et de sismomètres qui collectent des données sur l’océan. Grâce à ces instruments, les scientifiques peuvent mesurer la température, la salinité et la densité de l’océan, ainsi que les mouvements de l’écorce terrestre sous l’océan. C’est un peu comme une surveillance de la fréquence cardiaque pour l’océan!

Une autre façon d’étudier les océans consiste à en forer le fond. Le programme international de découverte des océans est une collaboration scientifique entre 22 pays qui creusent dans les fonds océaniques de la planète et collectent des échantillons. Ces échantillons, de forme cylindrique, sont appelés des carottes.

Freshly drilled ice core sample
Une carotte de glace qui vient d'être forée (Source: Helle Astrid Kjær [CC BY 4.0] via Wikimedia Commons).
Image - Version texte

Cette image est une photographie en couleur d'une carotte de glace qui vient d'être forée. La carotte de glace est un long cylindre blanc translucide. La carotte est posée sur une longue étagère métallique qui est un peu plus large et plus haute que la carotte de glace. L'étagère est fixée au sommet d'une table en bois par des crochets.

 

Tout comme les carottes de glace, les carottes prélevées au fond de l’océan peuvent nous aider à découvrir l’histoire des océans. C’est-à-dire, quelles plantes et quels animaux vivaient à cet endroit dans le passé, et quels sont les changements climatiques et environnementaux. En nous appuyant sur le passé, nous pouvons prévoir l’avenir avec plus de précision.

[Vidéo - en anglais] Introducing the International Ocean Discovery Program (2013) par OceanLeadership (5m 29s)
Pour accéder aux sous-titres, cliquez sur paramètres puis sur sous-titres, enfin choisissez l'option français.

Grâce au forage en mer, nous avons découvert plusieurs choses incroyables. L’une des plus fascinantes est sans doute la découverte de microorganismes vivant à plus d’un kilomètre sous le fond océanique. Cette découverte indique la présence de vie inconnue dans les sédiments du fond océanique. Ces microorganismes peuvent nous informer sur la façon dont les espèces vivent dans des conditions extrêmes.

Les découvertes

La pollution

En explorant le fond des océans, les scientifiques ont découvert de nombreuses conséquences des activités humaines. Par exemple, il y a longtemps, les gens croyaient que le fond des océans était dépourvu de toute vie marine. Cet endroit était donc idéal, selon eux, pour se débarrasser de leurs déchets nucléaires. L’exploration du fond des océans a permis de découvrir que les fonds marins sont en fait remplis de vie. Pour régler la situation, l’élimination des déchets nucléaires dans les océans a été interdite en 1994.

Malheureusement, de vieux déchets nucléaires sont toujours dans l’océan. Ces déchets demeureront radioactifs pendant des milliers d’années, entraînant des effets secondaires pour les espèces qui y vivent.

Drums of nuclear waste on the ocean floor
Des barils de déchets nucléaires au fond de l’océan (Source : Oceloti via iStockphoto).
Image – Version texte

Voici une illustration montrant des barils de déchets nucléaires au fond de l’océan. Tu peux voir deux barils gris et cylindriques. Sur le devant du baril, tu peux voir une icône de déchets nucléaires dangereux. Des nuages verts émanent des barils. Les deux barils reposent sur un fond marin vert accidenté. Tu peux voir des coraux, des poissons et une méduse près des déchets nucléaires.

 

Le savais-tu?

Le Protocole de Londres interdit toute immersion de déchets et autres matières dans la mer, sauf ceux qui figurent sur une liste approuvée. Cette interdiction est en vigueur depuis 1975.

L’océan est aussi un dépotoir mondial. As-tu déjà entendu parler du vortex de déchets du Pacifique nord? Cet ensemble de déchets flottants se situe dans l’océan Pacifique entre Hawaï et la Californie. Il a une taille de 1,6 million de kilomètres carrés. C’est trois fois la taille de la France! La grande majorité de ces déchets finiront par couler au fond de l’océan et polluer les habitats marins. Les exploratrices et les explorateurs n’étaient pas enthousiastes à l’idée de trouver un sac de plastique au plus profond de l’océan.

[Vidéo] Le problème du plastique dans l’océan | Canadian Geographic (2020) par Canadian Geographic (1m 50s)

Les changements climatiques

Les scientifiques qui explorent les océans en ont beaucoup appris sur les conséquences des changements climatiques sur notre planète. Par exemple, grâce à l’exploration des grands fonds marins, nous avons découvert comment l’océan capture le carbone. C’est un facteur essentiel pour atténuer les changements climatiques.

[Vidéo] L'OCÉAN AGIT SUR LE CLIMAT il pompe le CO2 atmosphérique (2013) par Brice Montfraix (3m 24s)

L’océan est aussi le plus grand habitat de la planète! Les scientifiques découvrent constamment de nouvelles formes de vie sous l’eau. Nous commençons seulement à comprendre le niveau de biodiversité que l’on retrouve dans le fond des océans! Malheureusement, le réchauffement et l’acidification des océans causés par les changements climatiques menacent les écosystèmes de toute la planète, y compris ceux des océans. À l’aide de submersibles et de stations fixes qui collectent toutes sortes de données, des organisations du monde entier comme l’Ocean Networks Canada s’efforcent de mieux comprendre les menaces qui pèsent sur les écosystèmes marins.

[Vidéo - en anglais] The Team Behind Canada's National Ocean Observatory (2017) par oceannetworks canada
(3m 39s)
Pour accéder les sous-titres, cliquez sur paramètres puis sur sous-titres, enfin choisissez l'option français.

Les humains explorent les océans depuis des centaines d’années, mais nous avons encore tant à découvrir. Si tu souhaites explorer toi-même l’océan depuis le confort de ta maison, visionne les vidéos de l’équipage du submersible Nautilus ou regarde les images de l’une des caméras en direct de l’océan sur le site Web Explore.org.

Qui sait ce que tu pourrais découvrir!

En savoir plus

Comment un sous-marin navigue-t-il entre deux eaux ? - C'est Pas Sorcier (2019)
Vidéo informatique (2m 17s) par C’est Pas Sorcier qui montre comment un sous-marin navigue sous l’eau.

Comment un sous-marin fonctionne-t-il ? - C'est Pas Sorcier (2018)
Vidéo informatique (1m 28s) par C’est Pas Sorcier qui montre comment fonctionne un sous-marin.

Quand les humains ont visité les endroits le plus profonds des océans (2019)
Cet article de Radio Canada parle de certaines des excursions dans l'endroit le plus profond de la planète.

11 000 mètres sous la mer (2020)
Cet article de Québec Science est sur l'exploration des profondeurs de l'océan.

Et si tu Jetais un Diamant Dans la Fosse des Mariannes (2020)
Vidéo (7m 31s) par SYMPA qui explique ce qui se passerait si vous laissiez tomber un diamant dans la fosse de Mariannes.

Le carottage
Cet article de Flotte océanographique française explique ce qu’est le carottage et à quoi ça sert.

 

Références

IODP. (n.d.) AboutIDOP Canada.

Jarvis, O. (Feb 25, 2016). 6 of the Most Influential Deep-Sea ExpeditionsUnderwater 360.

Lafee, S. (Jan 16, 2010). Trieste took two men to world’s deepest siteThe San Diego Union-Tribune.

National Geographic Society (n.d.) Great Pacific Garbage PatchNational Geographic.

National Geographic Society (n.d.) Ocean Exploration: TimelineNational Geographic.

NOAA. (n.d) SubmersiblesOcean Exploration.

Ocean Networks Canada. (n.d.) Science.

Wikipedia. (2021) Challenger Deep.