Les scientifiques marins ont souvent l'impression de tâtonner dans le noir. L'océan mondial couvre environ 71% de notre planète et est au cœur de la vie telle qu'elle existe sur Terre. Mais seulement environ 20 pour cent des fonds marins ont été directement cartographiés jusqu'à présent.

Des navires de sondage équipés de sonars appelés échosondeurs multifaisceaux sont utilisés pour mesurer la profondeur du fond marin afin de mieux le comprendre. Mais la taille du travail est énorme. Un seul navire d'enquête prendrait environ 350 ans pour cartographier adéquatement la plupart des fonds marins à plus de 200 mètres de profondeur, et il faudrait encore 620 ans pour cartographier les zones les moins profondes.

Nous devons cartographier l'océan plus rapidement. Aujourd'hui, levés maritimes, ou l'hydrographie, est au cœur des grandes initiatives internationales, dont un qui vise à voir tous les fonds océaniques cartographiés avec des détails sans précédent d'ici 2030.

Un modèle global plus détaillé et précis de la profondeur de l'eau révélerait la forme du fond marin, et les données peuvent être utilisées pour comprendre la composition des fonds marins. Cela augmentera la sécurité de la navigation maritime, informer les opérations de sécurité et de défense, améliorer les études océanographiques et climatiques, soutenir divers secteurs de l'économie océanique durable et orienter les décisions sur la conservation des habitats. Mais cela peut aussi s'accompagner de risques et de coûts.

Mer inconnue

En 2007, en tant qu'étudiant coopératif de premier cycle travaillant au Centre géoscientifique du Pacifique de la Commission géologique du Canada, près de Victoria, AVANT JC., J'ai aidé à cartographier les habitats des fonds marins et les dangers au large de la côte ouest.

Regarder ces zones cartographiées numériquement du terrain sous-marin du Canada entre le nord de l'île de Vancouver et la frontière de l'Alaska, c'était comme regarder par la fenêtre d'un avion. Je pouvais voir des canyons proéminents et des montagnes imposantes cachées profondément sous les vagues. Sur le plateau continental relativement peu profond se trouvent les vestiges submergés de reliefs côtiers comme les berges des rivières, plages et deltas. Les peuples autochtones y ont peut-être marché lorsque le niveau de la mer était beaucoup plus bas au cours de la dernière période glaciaire.

Nous avons examiné la profondeur du fond marin, connu sous le nom de bathymétrie, qui avaient été recueillies par le Service hydrographique du Canada à l'aide d'un échosondeur multifaisceaux haute résolution monté sous le ventre d'un navire de recherche. Ces systèmes de sonar émettent des pings en forme d'éventail et écoutent les échos du fond marin. La profondeur de la mer est calculée en mesurant le temps entre un ping et le retour de son écho. Mais à mesure que les faisceaux sonores se propagent dans les eaux plus profondes et « peignent » davantage de fonds marins, la résolution de la carte diminue.

La bathymétrie détaillée des levés sonar multifaisceaux au large de la côte ouest m'a rappelé les scans planétaires de Star Trek. Mais ce qui m'a le plus intrigué, ce sont les écarts. Il y avait de vastes zones, sous les eaux peu profondes et profondes, qui manquait de bathymétrie haute résolution. Jument incognitum — mer inconnue.

Il reste d'immenses paysages répartis sur la majeure partie de la surface solide de notre planète qu'aucun humain n'a jamais vu ou exploré.

Cartographier les lacunes

La cartographie océanique est désormais au cœur de deux grandes initiatives internationales, la Décennie des Nations Unies pour les sciences océaniques au service du développement durable (2021-30) et le projet Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030. Ce dernier vise à voir tous les fonds océaniques cartographiés d'ici 2030 grâce à des contributions volontaires de données par les gouvernements, industrie, chercheurs et autres. Bien que certains gouvernements soutiennent que cela peut prendre plus de temps pour terminer des relevés côtiers détaillés.

La bathymétrie multifaisceaux est beaucoup plus détaillée que les cartes altimétriques par satellite des fonds marins qui fournissent une grande partie des images d'arrière-plan pour des services tels que Google Maps. La bathymétrie par satellite a une résolution moyenne d'environ huit kilomètres, où un pixel représente une superficie de huit kilomètres sur huit kilomètres. Cela signifie que des montagnes sous-marines entières ne peuvent pas être capturées.

La majeure partie de la surface d'élévation de Mars, qui manque d'une enveloppe d'eau, a été cartographié avec des caméras de sonde spatiale à une résolution comprise entre 0,25 mètre et six mètres. Cela signifie que nous avons une image plus claire du terrain sur ce monde extraterrestre que notre propre fond océanique. Cependant, le sonar multifaisceaux peut être transformé en une grille avec une résolution de quelques mètres ou mieux lorsqu'il est collecté à partir de relevés de navires en eau peu profonde ou de plongées dans les grands fonds marins avec des véhicules robotisés.

Le produit de bathymétrie Seabed 2030 sera composé de grilles dont la résolution varie selon les zones de profondeur. À travers les régions les plus profondes de l'océan (six kilomètres à 11 kilomètres), les efforts d'enquête pourraient être distillés à une valeur de profondeur unique pour chaque zone de 800 mètres sur 800 mètres. Pour les mers moins profondes que 1,5 kilomètre, le projet déterminerait la profondeur d'unités de 100 mètres sur 100 mètres (résolution de grille de 100 mètres).

Avant le lancement en 2017 de Seabed 2030, seulement environ six pour cent des fonds océaniques avaient été correctement cartographiés. En seulement cinq ans, la compilation de la superficie détaillée a plus que triplé à 20,6 pour cent. Une grande partie de ces progrès rapides est due à la diffusion publique des données existantes.

Les objectifs de Seabed 2030 pourraient être atteints plus tôt si les marines, compagnies pétrolières, les riches propriétaires de yachts et autres sont prêts à partager toutes leurs données bathymétriques inédites.

La frontière océanique

Les concepts d'exploration océanique et spatiale convergent. Les entreprises et les gouvernements utilisent désormais des véhicules autonomes (sans équipage) pour des missions prolongées. Ces géomètres robotisés peuvent être surveillés et dirigés depuis des centres de contrôle de mission à terre, ou lancés à partir de navires de recherche avec équipage. Mettre moins de personnes en mer réduit les coûts, les problèmes de sécurité et les émissions de carbone.

Les données des véhicules distants peuvent être téléchargées via Internet par satellite vers le cloud. Ensuite, les outils automatisés de traitement et de classification des données qui exploitent l'intelligence artificielle pourraient permettre aux cartographes océaniques à terre de consacrer plus de temps à la résolution de problèmes scientifiques et appliqués.

La société peut grandement bénéficier d'une augmentation de la quantité et de la qualité des données sur les fonds marins. Avec une carte améliorée de la forme et de la texture des fonds marins, nous allons améliorer les simulations de la façon dont l'eau est dirigée par un fond marin irrégulier, et comment il ralentit en raison de la friction du fond. Cela peut nous aider à faire des prédictions plus précises sur les marées, tsunami, vagues et ondes de tempête. Cela nous aidera également à comprendre comment le transfert de chaleur par les courants océaniques affecte le temps et le climat.

Comme une bathymétrie plus détaillée est interprétée avec des ensembles de données complémentaires, nous apprendrons quelles régions des fonds marins doivent être protégées pour conserver la biodiversité marine. Nous découvrirons également des gisements de minéraux pour les batteries de voitures électriques et les appareils mobiles.

Un flot de données cartographiques révèle « la planète océan ». L'humanité peut-elle la gouverner avec une plus grande sagesse que par le passé ?

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