Des chercheurs de l'Université de Stanford disent avoir trouvé une autoroute aquatique qui permet aux nutriments du ventre de la Terre de remonter jusqu'aux eaux de surface au large des côtes de l'Antarctique et de stimuler la croissance explosive d'algues océaniques microscopiques.

Leur étude, publié le 5 juin dans la revue Communication Nature , suggère que les bouches hydrothermales - des ouvertures dans le fond marin qui jaillissent des flux brûlants de fluides riches en minéraux - peuvent affecter la vie près de la surface de l'océan et le cycle mondial du carbone plus qu'on ne le pensait auparavant.

Mathieu Ardyna, chercheur postdoctoral et auteur principal de l'étude, a déclaré que la recherche fournit la première preuve observée du fer des profondeurs de l'océan Austral transformant les eaux de surface normalement anémiques en points chauds pour le phytoplancton, les minuscules algues qui soutiennent la chaîne alimentaire marine, extraire de l'air le dioxyde de carbone qui piège la chaleur et produire une énorme quantité d'oxygène que nous respirons. "Notre étude montre que le fer des bouches hydrothermales peut remonter, parcourir des centaines de kilomètres d'océan ouvert et permettre au phytoplancton de prospérer dans des endroits très inattendus, " il a dit.

Kévin Arrigo, professeur de science du système terrestre et auteur principal de l'article, ont qualifié les résultats d'"importants car ils montrent à quel point l'océan profond et l'océan de surface peuvent être intimement liés".

Fleurs mystérieuses

Le phytoplancton a besoin de fer pour prospérer, et cela limite leur abondance dans de vastes étendues de l'océan où les concentrations du nutriment sont faibles. Mais quand les conditions sont réunies, le phytoplancton peut aussi croître de façon explosive, fleurissant sur des milliers de kilomètres carrés en quelques jours.

C'est ce qu'Ardyna a remarqué récemment en examinant les données enregistrées en 2014 et 2015 par une flotte de robots flottants équipés de capteurs optiques dans l'océan Austral. Plus de 1, 300 miles au large des côtes de l'Antarctique et 1, A 400 milles du continent africain, deux grandes proliférations inattendues sont apparues dans une région connue pour de graves pénuries de fer et de faibles concentrations de chlorophylle, un indicateur des populations de phytoplancton.

Des efflorescences massives dans cette région ne pourraient être possibles qu'avec un afflux de fer. Ardyna et Arrigo ont rapidement exclu les sources les plus courantes de l'océan, y compris les plateaux continentaux, fonte de la banquise et de la poussière atmosphérique, qui étaient tout simplement trop éloignés pour avoir beaucoup d'influence.

Cela les a amenés à soupçonner que le nutriment devait jaillir d'en bas, peut-être à partir d'une chaîne de cheminées hydrothermales qui parsèment une dorsale médio-océanique à 750 milles de l'endroit où les efflorescences massives étaient inexplicablement apparues. Pour aider à tester leur hypothèse, ils ont recruté une équipe internationale de collaborateurs spécialisés dans divers aspects de l'océanographie et de la modélisation.

« On sait depuis longtemps que les sources hydrothermales créent des oasis de vie uniques et profondes, " a déclaré Ardyna. Jusqu'à récemment, les scientifiques pensaient généralement que ces effets nourrissants restaient assez locaux. Mais une quantité croissante de preuves provenant de simulations informatiques de la dynamique des océans a laissé entendre que le fer et d'autres éléments vitaux crachés par les sources hydrothermales pourraient en fait alimenter des proliférations planctoniques sur des zones beaucoup plus larges.

Cependant, les mesures directes ont fait défaut.

Dans l'océan Austral, c'est en partie à cause de l'éloignement, mers extrêmement froides et agitées, ce qui rend difficile l'étude de près ou la collecte de données précises. "Vos capteurs doivent être au bon endroit au bon moment pour voir ces fleurs, " Ardyna a déclaré. " Les satellites peuvent sous-estimer l'intensité ou les manquer complètement en raison d'une mauvaise couverture ou d'un fort mélange de la colonne d'eau, qui pousse le phytoplancton trop profondément pour que les satellites puissent le voir."

Des indices de l'espace, robots flottants

Pour suivre le flux de particules des évents sur la dorsale médio-océanique, les scientifiques ont analysé les données de satellites mesurant la chlorophylle et de satellites autonomes, bouées chargées de capteurs appelées flotteurs Argo. Alors qu'ils plongent et dérivent le long des courants océaniques, certaines de ces bouées détectent la chlorophylle et d'autres indicateurs de la biomasse phytoplanctonique. « Les flotteurs nous donnent des données précieuses et uniques, couvrant une grande partie de la colonne d'eau jusqu'à 1, 000 mètres de profondeur pendant tout un cycle annuel, " dit Ardyna.

Les scientifiques ne pouvaient pas mesurer directement le fer dans l'eau, mais a plutôt analysé les mesures d'hélium recueillies par les croisières scientifiques dans les années 1990. La présence d'hélium signale des eaux influencées par des cheminées hydrothermales, qui acheminent de grandes quantités d'hélium primordial sous la croûte terrestre.

La chlorophylle, les données sur le phytoplancton et l'hélium suggèrent qu'un puissant courant encerclant l'Antarctique capte les nutriments qui s'élèvent des évents. Deux turbulents, les branches rapides du courant transportent ensuite les nutriments vers l'est pendant un mois ou deux avant de les servir comme un banquet au phytoplancton sous-alimenté. Avec l'arrivée du soleil printanier dont le phytoplancton a besoin pour la photosynthèse, la livraison déclenche une prolifération massive qui peut probablement absorber et stocker des quantités importantes de carbone de l'atmosphère, dit Arrigo, qui est également le professeur Donald et Donald M. Steel en sciences de la Terre.

Heures supplémentaires, les fleurs dérivent vers l'est vers le courant qui parcourt l'Antarctique et s'estompent au fur et à mesure que les créatures marines les dévorent. « Nous soupçonnons que ces points chauds sont soit consommés, soit exportés vers les eaux profondes, " dit Ardyna.

Chaque floraison dure un peu plus d'un mois, mais les mécanismes qui les déclenchent sont probablement plus courants dans l'océan mondial que les scientifiques ne le pensaient auparavant.

"Les bouches hydrothermales sont dispersées sur tout le fond de l'océan, ", a déclaré Ardyna. Connaître les voies qui amènent leurs nutriments jusqu'aux eaux de surface aidera les chercheurs à faire des calculs plus précis sur le flux de carbone dans les océans du monde. "Il reste beaucoup à faire pour révéler d'autres points chauds potentiels et quantifier comment ce mécanisme est modifier le cycle du carbone."