C'est étonnant mais vrai que nous en savons plus sur la surface de la Lune que sur le fond océanique de la Terre. Une grande partie de ce que nous savons provient du forage océanique scientifique - la collecte systématique d'échantillons de carottes des grands fonds marins. Ce processus révolutionnaire a commencé il y a 50 ans, lorsque le navire de forage Glomar Challenger a navigué dans le golfe du Mexique le 11 août 1968 sur la première expédition du projet de forage en haute mer financé par le gouvernement fédéral.

J'ai participé à ma première expédition scientifique de forage océanique en 1980, et depuis lors, ils ont participé à six autres expéditions dans des endroits tels que l'extrême nord de l'Atlantique et la mer de Weddell en Antarctique. Dans mon labo, mes étudiants et moi travaillons avec des échantillons de carottes de ces expéditions. Chacun de ces noyaux, qui sont des cylindres de 31 pieds de long et 3 pouces de large, est comme un livre dont les informations attendent d'être traduites en mots. Tenant un noyau nouvellement ouvert, rempli de roches et de sédiments du fond océanique de la Terre, c'est comme ouvrir un coffre au trésor rare qui enregistre le passage du temps dans l'histoire de la Terre.

Plus d'un demi-siècle, le forage océanique scientifique a prouvé la théorie de la tectonique des plaques, a créé le domaine de la paléoocéanographie et redéfini notre vision de la vie sur Terre en révélant une énorme variété et un volume de vie dans la biosphère marine profonde. Et il reste encore beaucoup à apprendre.

Innovations technologiques

Deux innovations clés ont permis aux navires de recherche de prélever des carottes à des endroits précis dans les grands fonds. La première, connu sous le nom de positionnement dynamique, permet à un navire de 471 pieds de rester en place pendant le forage et la récupération des carottes, l'un sur l'autre, souvent à plus de 12 ans, 000 pieds d'eau.

L'ancrage n'est pas possible à ces profondeurs. Au lieu, les techniciens laissent tomber un instrument en forme de torpille appelé transpondeur sur le côté. Un appareil appelé transducteur, monté sur la coque du navire, envoie un signal acoustique au transpondeur, qui répond. Les ordinateurs à bord calculent la distance et l'angle de cette communication. Les propulseurs sur la coque du navire manœuvrent le navire pour qu'il reste exactement au même endroit, contrer les forces des courants, vent et vagues.

Un autre défi survient lorsque les forets doivent être remplacés à mi-opération. La croûte océanique est composée de roches ignées qui usent les morceaux bien avant que la profondeur souhaitée ne soit atteinte.

Quand cela arrive, l'équipe de forage ramène toute la tige de forage à la surface, monte un nouveau foret et retourne dans le même trou. Cela nécessite de guider le tuyau dans un cône de rentrée en forme d'entonnoir, moins de 15 pieds de large, placé au fond de l'océan à l'embouchure du trou de forage. Le processus, qui a été accompli pour la première fois en 1970, c'est comme abaisser un long morceau de spaghetti dans un entonnoir d'un quart de pouce de large au fond d'une piscine olympique.

Confirmation de la tectonique des plaques

Lorsque le forage océanique scientifique a commencé en 1968, la théorie de la tectonique des plaques a fait l'objet d'un débat animé. Une idée clé était qu'une nouvelle croûte océanique a été créée au niveau des crêtes du fond marin, où les plaques océaniques se sont éloignées les unes des autres et du magma de l'intérieur de la terre a jailli entre elles. Selon cette théorie, la croûte devrait être un nouveau matériau à la crête des dorsales océaniques, et son âge devrait augmenter avec la distance de la crête.

La seule façon de le prouver était d'analyser les sédiments et les carottes de roche. A l'hiver 1968-1969, le Glomar Challenger a foré sept sites dans l'océan Atlantique Sud à l'est et à l'ouest de la dorsale médio-atlantique. Les roches ignées du fond océanique et les sédiments sus-jacents ont vieilli en parfait accord avec les prédictions, confirmant que la croûte océanique se formait au niveau des dorsales et que la tectonique des plaques était correcte.

Reconstituer l'histoire de la terre

L'enregistrement océanique de l'histoire de la Terre est plus continu que les formations géologiques sur terre, où l'érosion et la redéposition par le vent, l'eau et la glace peuvent perturber le record. Dans la plupart des endroits océaniques, les sédiments sont déposés particule par particule, microfossile par microfossile, et reste en place, succombant finalement à la pression et se transformant en rocher.

Les microfossiles (plancton) conservés dans les sédiments sont beaux et informatifs, même si certains sont plus petits que la largeur d'un cheveu humain. Comme de plus grands fossiles de plantes et d'animaux, les scientifiques peuvent utiliser ces structures délicates de calcium et de silicium pour reconstruire les environnements passés.

Grâce au forage océanique scientifique, nous savons qu'après qu'un astéroïde ait tué tous les dinosaures non aviaires il y a 66 millions d'années, une nouvelle vie a colonisé le bord du cratère en quelques années, et dans les 30, 000 ans, un écosystème complet prospérait. Quelques organismes des grands fonds ont vécu tout au long de l'impact de la météorite.

Le forage océanique a également montré que dix millions d'années plus tard, une décharge massive de carbone - probablement due à une activité volcanique étendue et du méthane libéré par la fonte des hydrates de méthane - a provoqué une brusque, événement de réchauffement intense, ou hyperthermique, appelé maximum thermique paléocène-éocène. Au cours de cet épisode, même l'Arctique a atteint plus de 73 degrés Fahrenheit.

L'acidification de l'océan résultant de la libération de carbone dans l'atmosphère et l'océan a provoqué une dissolution et une modification massives de l'écosystème océanique profond.

Cet épisode est un exemple impressionnant de l'impact du réchauffement climatique rapide. On estime que la quantité totale de carbone libérée pendant le PETM est à peu près égale à la quantité que les humains libéreront si nous brûlons toutes les réserves de combustibles fossiles de la Terre. Encore, une différence importante est que le carbone libéré par les volcans et les hydrates était à un rythme beaucoup plus lent que celui que nous libérons actuellement des combustibles fossiles. Ainsi, nous pouvons nous attendre à des changements climatiques et écosystémiques encore plus dramatiques à moins que nous n'arrêtions d'émettre du carbone.

Trouver la vie dans les sédiments océaniques

Des forages océaniques scientifiques ont également montré qu'il y a à peu près autant de cellules dans les sédiments marins que dans l'océan ou dans le sol. Des expéditions ont trouvé de la vie dans des sédiments à des profondeurs de plus de 8 000 pieds; dans des dépôts de fonds marins vieux de 86 millions d'années; et à des températures supérieures à 140 degrés Fahrenheit.

Aujourd'hui, des scientifiques de 23 pays proposent et mènent des recherches dans le cadre du Programme international de découverte des océans, qui utilise le forage océanique scientifique pour récupérer des données sur les sédiments et les roches du fond marin et pour surveiller les environnements sous le fond océanique. Le carottage produit de nouvelles informations sur la tectonique des plaques, comme les complexités de la formation de la croûte océanique, et la diversité de la vie dans les océans profonds.

Cette recherche coûte cher, et technologiquement et intellectuellement intense. Mais ce n'est qu'en explorant les profondeurs marines que nous pouvons récupérer les trésors qu'elle recèle et mieux comprendre sa beauté et sa complexité.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.