I. Un climat extrême
A. Vivre dans un écosystème incroyable
A plus de 2500 mètres de profondeur, quelques espèces défient les lois de la biologie et créent la vie là où l'homme n'osait l'imaginer : au coeur des abysses.
Ces peuplements ont des biomasses pour le moins étonnantes (elles atteignent localement 50 à 100 kilogrammes par mètre carré), le tout sur des surfaces très réduites, quelques dizaines à quelques centaines de mètres carrés.
Mais comment la vie peut-elle se développer à des milliers de mètres sous la surface de l'eau, dans le noir le plus complet et à des pressions et des températures aussi extrêmes ? La réponse se trouve à proximité des sources hydrothermales.
Les sources hydrothermales sont situées dans des zones de tectonique active : des zones où les plaques tectoniques s'écartent les unes des autres sous la poussée du magma basaltique montant des profondeurs (zone dite d'accrétion), Au cours du refroidissement du magma, l'eau de mer s'engouffre dans les fissures provoquées par les mouvements des plaques lithosphériques.
En pénétrant dans les fissures de la croûte océanique jusqu'à des profondeurs de 1 000 à 3 000 mètres, l'eau de mer se réchauffe jusqu'à 800°C environ grâce à sa proximité avec le réservoir superficiel de magma. Elle perd alors son oxygène dissous. Des composés comme les sulfates sont réduits pour donner des sulfures, hydrogène sulfuré (H2S) et sulfures de différents métaux (sulfures polymétalliques) échangés avec le basalte. L'eau de mer se transforme en un fluide anoxique, chargé de sulfures, très chaud qui remonte vers la surface par convection. En remontant, ce fluide est émis par les évents (orifices) hydrothermaux à des températures élevées, pouvant atteindre 350 à 400°C. Mais du fait de la forte pression hydrostatique régnant à 2 500 mètres (de l'ordre de 26 Mégapascal), l'eau reste liquide bien au-delà de 100°C.
Sur un même site, en fonction du mélange avec l'eau de mer fraîche, on distingue plusieurs types d'émissions hydrothermales selon leurs formes, leur température, leur débit et leur composition chimique. Mais ce sont les fumeurs noirs (ou black smokers) qui en sont sans doute la manifestation la plus remarquable.
B. Fumeur noir : une source de vie pour tout un environnement
Le fluide hydrothermal qui jaillit des fumeurs noirs est acide, dépourvu d'oxygène et très riche en sulfures de différents métaux. Au contact de l'eau de mer, les sulfures métalliques précipitent et forment des cheminées pouvant atteindre plusieurs mètres de hauteur. C'est d'ailleurs ce phénomène qui a donné naissance au terme "fumeurs noirs" pour désigner les sources hydrothermales abyssales.
Les fluides hydrothermaux se caractérisent par une absence d'oxygène et de fortes teneurs en gaz dissous (hydrogène sulfuré, méthane, monoxyde de carbone, dioxyde de carbone, hydrogène), en métaux (manganèse, fer, zinc, cuivre et même argent et or) et par d'importants gradients thermiques. Entre le centre du jet chaud et l'eau de mer environnante, la température peut ainsi varier de 2°C à plus de 400°C en quelques dizaines de centimètres.
Ces fumeurs noirs permettent le développement de toute une faune à proximité de ceux-ci. L'hydrogène sulfuré contenu dans le fluide hydrothermal fournit l'énergie à la vie des bactéries qui vivent en symbiose à l'intérieur des cellules de divers invertébrés (vers, bivalves...).
L'intérieur ou la proximité immédiate des cheminées constitue un milieu de vie totalement différent. En effet, les fluides qui y circulent flirtent avec des températures extrêmement élevées. C'est principalement là que s'amassent les microorganismes thermophiles ou hyperthermophiles. Les thermophiles se développent entre 45°C et 100°C, voire plus. Les hyperthermophiles font partis des thermophiles, leur température optimale est supérieure à 80°C.
Les hyperthermophiles les plus extrêmes sont des archéobactéries.
C. Les sources hydrothermales restent des phénomènes localisés
Bien que dans son ensemble, l'environnement terrestre demeure relativement tempéré, il existe tout de même sur cette Terre quelques lieux qui abritent des milieux encore hostiles à la vie. Ceux dont les températures sont élevées sont largement distribuées à la surface du globe. Qu'ils soient artificiels (centrales électriques, usines agroalimentaires, réservoirs de pétroles...) ou naturels (sources chaudes, geysers et surtout sources hydrothermales), ces sites se transforment souvent en véritable habitat géothermique.
Source : "Les abysses perdent de leur mystère"
© Infographie: Alain Meyer / Science & Vie Hors Série n°233, décembre 2005, p.64
Les systèmes hydrothermaux sous-marins sont localisés principalement :
Le long du littoral, au large des îles volcaniques, à des profondeurs de quelques mètres. On en trouve par exemple près de Naples en Italie ou au voisinage de l'Islande. Leur origine est identique aux sources géothermales continentales, mais l'orifice de la source thermale est situé sous l'eau et non sur le continent. L'eau émise est donc de l'eau douce, de pH neutre à alcalin, dont la température est d'environ 75 à 95°C.
Ces régions hydrothermales littorales abritent de nombreux procaryotes thermophiles. Nous citerons, par exemple, certaines espèces de bactéries du genre Thermus (T. aquaticus), Thermotoga (T. maritima et Rhodothermus marinus) ainsi que diverses archéobactéries telles que Thermococcus littoralis, Pyrococcus furiosus.
En profondeur. On parle de sites hydrothermaux sous-marins profonds. Ils sont situés sur l'axe des dorsales océaniques, zones dite d'accrétion :
- Le long de la dorsale médio-Atlantique
- Le long de la dorsale est du Pacifique et du rift des Galapagos
- Au niveau de l'équateur (-2600 m)
- Au niveau de diverses autres fissures océaniques : dans le bassin Guaymas situé dans le golfe de Californie (-2 000 mètres de profondeur)...
La suite >>>
Retour à la liste des dossiers documentaires >>>
