L'Ifremer explore un jacuzzi à 3000 m de profondeur

Commencée le 2 novembre depuis Rodhes à bord du navire océanographique le Pourquoi Pas de l'Ifremer, la seconde campagne Medeco (CNRS-Ifremer) , dirigée par Catherine Pierre du LOCEAN (UMR du CNRS) et Jean Mascle de GEOSCIENCES-AZUR (UMR du CNRS) a atteint sa troisième cible au large de l'Egypte, la caldera Ménes, le 15 novembre dernier. Cette structure, du nom de l'un des premiers pharaons, a été découverte en 2003 par le submersible Nautile au cours de la campagne Nautinil (CNRS-Ifremer). Cette dépression circulaire d'une cinquantaine de mètres de profondeur, large de 8 kilomètres est située à plus de 3000 mètres de profondeur à la base de la pente continentale égyptienne. Il s'en échappe, par deux petits cônes boueux (Chéops et Chefren), un mélange de saumure, de fluide et de boue provenant vraisemblablement d'une profondeur de plusieurs kilomètres sous le plancher marin, particularités qui ont suscité ces nouvelles explorations.

La cartographie micro-bathymétrique à 50 mètres au-dessus du fond des deux cônes, Chéops et Chefren observés à l'intérieur de la caldéra Menes, a été effectuée par le module de mesures en route MMR, tandis que la caméra OTUS filmait à 10 mètres au-dessus du fond. L'équipe scientifique a pu ainsi observer la présence de deux "cratères" jumeaux au sein de la structure Chefren, diverses sources de saumures et, pour la première fois, un étrange faciès, à la fois floconneux et anguleux visité et échantillonné par la suite au cours de la campagne.

Trois plongées ont été réalisées par Victor 6000 sur le cône boueux Chefren. Le cratère le plus méridional est vide de saumure. Le second renferme un lac de saumure de 250 à 300 mètres de diamètre. Il atteint en son centre, une profondeur de l'ordre de 150 mètres. Plusieurs mesures de températures (fournissant des températures avoisinant 60°) ainsi que des prélèvements divers de sédiments et de saumures ont été réalisés, soit dans le lac lui-même soit sur ses bordures.


La faune visible, surtout caractérisée par d'assez nombreux petits crabes fouisseurs et des poissons de diverses espèces, ainsi que la présence de vers polychètes, semblent indiquer une nourriture abondante en relation avec de nombreuses tâches, d'origine microbienne, visibles en fond de mer tout au long des bordures du lac. Le lac est lui-même constitué d'un mélange liquide de boue et de saumure. Une ceinture de matériel très fluide, recouverte de radeaux constitués d'amas blanchâtres (bactéries et soufre), se remarque à proximité du rivage.

Au cours de la nuit du 17 et d'une partie de la journée du 18, la structure Cheops, pratiquement au centre de la caldera, a été visitée à son tour par Victor 6000 pendant environ 14 heures. Cette plongée a été surtout consacrée à des observations et des prélèvements géochimiques mais aussi à des repérages pour prélèvements biologiques.

Le cône boueux Cheops, est situé presque au centre de la caldera, à l'instar de la structure voisine Chefren, Cheops est également caractérisé par de nombreuses sorties de saumures, mais aucun grand lac n'existe sur le sommet pratiquement plan du cône boueux. Les saumures sont évacuées par l'intermédiaire de nombreuses petites sources circulaires (quelques mètres de diamètre) que l'équipe scientifique décide d'appeler "jacuzzi". La plupart de ces jacuzzis (il en existe vraisemblablement plusieurs dizaines) sont entourés ou recouverts d'un matériel filamenteux blanc, constitué de soufre élémentaire provenant de l'oxydation de sulfures par des bactéries. Les saumures se retrouvent également au sein d'une dépression périphérique entourant le sommet. On retrouve la trace d'écoulement de saumures le long des pentes du cône sous la forme de "rivières" fossiles soulignées par des taches sombres de vase réduite. De nombreux vers tubicoles de différentes espèces profitent de cet environnement particulier.

Biologistes, microbiologistes et géochimistes se sont succédés toutes les 2 heures pour effectuer prélèvements et mesures. Un carottage pour mesurer le flux de chaleur a pénétré de 444 mètres dans le sédiment ! Connaître la température (et son évolution en profondeur dans les sédiments) et les saumures est essentiel pour évaluer la profondeur d'origine des sorties de fluides actives et tenter de comprendre leur dynamique de mise en place.


Durant la campagne Medeco leg 2, l'équipe scientifique a disposé de 4 systèmes différents pour mesurer ces températures. Mis en oeuvre à partir du navire, le carottier gravitaire, équipé de 8 sondes thermiques, permet à la fois de recueillir une colonne sédimentaire d'une dizaine de mètres (une carotte) et de mesurer l'évolution de la température depuis l'interface eau-fond et la base de la carotte. Après traitement de ces mesures, on peut calculer le flux de chaleur au sein de la colonne sédimentaire traversée et en déduire un flux moyen pour le secteur étudié. D'autres outils mis en oeuvre directement par le Victor 6000 permettent également de mesurer directement in situ la température du sédiment ou des saumures mais seulement sur quelques dizaines de centimètres de pénétration. Enfin, le "Tripod" MBS (Multi-Brine Sampler), surtout utilisé pour des prélèvements de saumures, est également équipé de capteurs thermiques qui fournissent des températures à la surface d'une saumure ainsi qu'à 45 et 90 cm au dessous.

Au cours des plongées sur la caldera Ménès, les températures mesurées, tant par les sondes équipant le carottier gravitaire, que par les outils mis en oeuvre directement sur le fond sont toujours anormalement élevées: supérieures à 70° au sein des boues et saumures issues de Chefren, de l'ordre de 42° dans la cheminée de Cheops, et 21° dès la surface de l'un des nombreux "jacuzzis". Pour les scientifiques de la campagne de telles températures anormalement élevées indiquent sans ambiguïté des flux de chaleur importants, donc une origine profonde pour le mélange boue - saumure - fluide évacué en fond de mer.


Pendant le transit de deux jours et demi vers ce nouveau site, le travail continue dans les laboratoires. Les plongées sur le sommet de Chéops ont en effet fourni des échantillons particulièrement importants pour les microbiologistes. Ces échantillons, sédiments et saumures, sont congelés à -80°C ou traités très vite afin d'en extraire à bord, ou plus tard à terre, les acides nucléiques (ADN, ARN) provenant des micro-organismes. Ces sédiments, très réduits et riches en gaz, sont en effet couverts d'un film blanchâtre d'origine bactérienne. Ceci est une indication de la présence à la fois de micro-organismes dégradant le méthane et de microbes aboutissant à la production d'hydrogène sulfureux (H2S). Les microbiologistes à bord espèrent découvrir de nouvelles souches microbiennes. Deux espèces de bactéries, dont l'une est déjà connue dans des sites hydrothermaux des dorsales océaniques et l'autre correspond à une bactérie "géante" (millimétrique), sont à l'origine de la production de soufre élémentaire. Ce soufre est soit extracellulaire - les filaments blanchâtres que l'on observe sur les photos -, soit intracellulaire, - des agrégats de soufre présents au sein des bactéries elles mêmes. On retrouve souvent ces derniers micro-organismes en association symbiotique avec les tubes de vers visibles sur le fond de mer.