Un mini-Yellowstone d’un autre monde découvert dans les profondeurs marines

Des paysages spectaculaires, des forêts tropicales luxuriantes aux imposantes chaînes de montagnes, parsèment la surface de notre planète. Mais certains des monuments les plus emblématiques de la Terre – ceux qui pourraient receler des indices sur l’origine de la vie sur Terre et peut-être ailleurs – se cachent au fond de l’océan. Les scientifiques ont récemment découvert l’un de ces trésors dans les eaux équatoriennes : un mini Yellowstone submergé appelé Sendero del Cangrejo.

Ce royaume extraterrestre brumeux couve dans les profondeurs de la mer dans une zone appelée Centre de propagation des Galápagos occidentaux, une chaîne de montagnes sous-marine où les plaques tectoniques s’éloignent lentement les unes des autres. Le magma jaillit du manteau terrestre ici pour créer une nouvelle croûte océanique dans un processus qui a donné naissance aux îles Galápagos et à de plus petites formations sous-marines, comme des sources hydrothermales. Ces évents, qui pompent de l’eau chauffée et riche en minéraux dans l’océan sous forme de panaches ondulants, pourraient offrir des indices sur l’origine de la vie sur Terre. L’étude des sources hydrothermales de la Terre pourrait également offrir une porte d’entrée vers la découverte de la vie, ou du moins de ses éléments constitutifs, sur d’autres mondes.

Le Sendero del Cangrejo, récemment découvert, contient une chaîne de sources hydrothermales qui s’étend sur près de deux terrains de football. Il abrite des sources chaudes et des cheminées de geysers qui abritent toute une gamme de créatures, des vers tubicoles géants ressemblant à des spaghettis aux crabes Galatheid en albâtre.

Les crabes, également connus sous le nom de homards trapus, ont aidé à guider les chercheurs vers le Sendero del Cangrejo. Les observateurs équatoriens ont choisi le nom du site, qui se traduit par « Sentier des crabes », en leur honneur.

« C’était comme si les homards trapus nous conduisaient comme des miettes de pain, comme si nous étions Hansel et Gretel, jusqu’au site de ventilation », a déclaré Hayley Drennon, assistante de recherche principale à l’observatoire terrestre Lamont-Doherty de l’université de Columbia, qui a participé à l’expédition. .

L’équipe de recherche conjointe américaine et équatorienne a embarqué à bord du Schmidt Ocean Institute Falkor (aussi) navire de recherche à la mi-août à la recherche de nouvelles sources hydrothermales. Ils ont effectué des travaux de cartographie et d’échantillonnage en route vers leur emplacement cible, à environ 300 milles au large de la côte ouest des Galápagos.

L’équipe a utilisé une technique « Tow-Yo » pour collecter et transmettre des données en temps réel à l’équipage à bord du navire. « Nous avons abaissé des capteurs attachés à un long fil jusqu’au fond marin, puis avons remorqué le fil de haut en bas comme un yo-yo », a expliqué Roxanne Beinart, professeure agrégée à l’Université de Rhode Island et scientifique en chef de l’expédition. « Ce processus nous a permis de surveiller les changements de température, de clarté de l’eau et de composition chimique pour aider à identifier les emplacements potentiels des évents hydrothermaux. »

Lorsqu’ils atteignirent une région qui semblait prometteuse, ils déployèrent le véhicule télécommandé SuBastian pour mieux voir. Moins de 24 heures plus tard, l’équipe a commencé à voir de plus en plus de crabes Galatheid, qu’ils ont suivis jusqu’à ce qu’ils trouvent les évents.

Les crabes étaient des guides particulièrement utiles puisque les fluides de ventilation y sont clairs, contrairement aux « fumeurs noirs » qui créent des panaches faciles à voir. SuBastian a exploré la zone pendant environ 43 heures d’affilée lors de la plus longue plongée du robot à ce jour.

Mais le véritable processus de découverte a duré des décennies. Les chercheurs savent depuis près de 20 ans que la région abrite probablement une activité hydrothermale grâce aux signaux chimiques mesurés en 2005. Environ une décennie plus tard, les équipes se sont à nouveau aventurées et ont collecté des échantillons d’animaux. Désormais, grâce à la récente expédition du Schmidt Ocean Institute, les scientifiques disposent de l’ensemble de données le plus complet jamais réalisé pour cet endroit. Il comprend des données chimiques, géologiques et biologiques, ainsi que les premiers échantillons d’eau à haute température.

« Il n’est pas rare qu’une découverte comme celle-ci prenne des décennies », a déclaré Jill McDermott, professeure agrégée à l’Université de Lehigh et co-scientifique en chef de l’expédition. « L’océan est un endroit vaste et les endroits sont très éloignés, il faut donc beaucoup de temps et de logistique pour s’y rendre. » L’équipe poursuivra ses recherches à terre pour nous aider à comprendre comment les sources hydrothermales influencent notre planète.

Genèse de l’enfer ?

Le Sendero del Cangrejo peut se comparer à un Yellowstone à petite échelle à certains égards, mais ce n’est pas une destination touristique. Il fait noir car la lumière du soleil ne peut pas atteindre les fonds marins profonds. Le poids écrasant d’un kilomètre d’eau s’abat depuis le ciel. Et les bouches d’aération sont chaudes et toxiques. Certains d’entre eux ont atteint une température de 290 °C (550 °F), soit une température presque suffisante pour faire fondre le plomb.

Avant que les scientifiques ne découvrent les sources hydrothermales en 1977, ils pensaient que de telles conditions extrêmes excluraient toute possibilité de vie. Pourtant, cette équipe pionnière a vu prospérer plusieurs espèces, y compris les palourdes blanches qui les guidaient vers les évents de la même manière que les crabes Galatheid ont conduit les chercheurs modernes jusqu’au Sendero del Cangrejo.

Avant la découverte de 1977, personne ne savait que la vie pouvait survivre dans un endroit aussi hostile. Les scientifiques savent désormais qu’il existe des microbes appelés thermophiles qui peuvent seulement vivre à des températures élevées (jusqu’à environ 120 ºC ou 250 ºF).

Les bactéries qui entourent les sources hydrothermales ne mangent pas d’autres organismes et ne créent pas d’énergie à partir de la lumière du soleil comme le font les plantes. Au lieu de cela, ils produisent de l’énergie en utilisant des produits chimiques comme le méthane ou le sulfure d’hydrogène qui émanent des évents. Ce processus, appelé chimiosynthèse, a été identifié pour la première fois grâce à la caractérisation des organismes découverts dans ces évents. Les bactéries chimiosynthétiques constituent l’épine dorsale des écosystèmes de sources hydrothermales et servent de source de nutrition aux organismes supérieurs.

Certains chercheurs suggèrent que la vie sur Terre pourrait être née à proximité des sources hydrothermales en raison de leurs conditions chimiques et énergétiques uniques. Bien que cette proposition n’ait pas encore été prouvée, la découverte de la chimiosynthèse nous a ouvert les yeux sur de nouveaux lieux susceptibles d’héberger la vie.

La possibilité de créatures chimiosynthétiques diminue l’importance des zones dites habitables autour des étoiles, qui décrivent les distances orbitales entre lesquelles l’eau de surface peut rester liquide sur une planète ou une lune. La zone habitable de notre propre système solaire s’étend de l’orbite de Vénus jusqu’à celle de Mars.

La mission Europa Clipper de la NASA devrait être lancée à la fin de l’année prochaine pour déterminer s’il existe des endroits sous la surface de la lune glacée de Jupiter, Europa, qui pourraient abriter la vie. Il fait beaucoup plus froid là-bas, bien au-delà de la zone habitable de notre système solaire, mais les scientifiques pensent qu’Europe est chauffée intérieurement. Il subit de fortes forces de marée dues à la gravité de Jupiter, ce qui pourrait créer une activité hydrothermale sur le fond océanique de la Lune.

Plusieurs autres lunes de notre système solaire abritent également des océans souterrains et subissent le même réchauffement de marée qui pourrait potentiellement créer des conditions habitables. En explorant les sources hydrothermales de la Terre, les scientifiques pourraient en apprendre davantage sur ce qu’il faut rechercher dans des environnements similaires ailleurs dans notre système solaire.

« La multivitamine de l’océan »

Même si les sources hydrothermales sont relativement nouvelles pour la science, elles ne le sont certainement pas pour notre planète. « Les évents sont actifs depuis la formation des océans sur Terre », a déclaré McDermott. « Ils sont présents dans nos océans depuis aussi longtemps que nous les avons, soit environ 3 milliards d’années. »

Au cours de cette période, ils ont probablement transformé la chimie et la géologie de notre planète en cyclant les produits chimiques et les minéraux de la croûte terrestre dans les océans.

« Tous les êtres vivants sur Terre ont besoin de minéraux et d’éléments qu’ils tirent de la croûte », a déclaré Peter Girguis, professeur à l’Université Harvard, qui a participé à l’expédition. « Il n’est pas exagéré de dire que toute vie sur Terre est inextricablement liée à l’environnement. les roches sur lesquelles nous vivons et les processus géologiques qui se déroulent au plus profond de la planète… c’est comme la multivitamine de l’océan.

Mais l’ampleur de l’impact des sources hydrothermales sur la planète reste inconnue. Au cours des près de 50 ans qui se sont écoulés depuis la découverte des sources hydrothermales, les scientifiques en ont découvert des centaines d’autres réparties dans le monde entier. Pourtant, personne ne sait combien d’entre eux restent non identifiés ; il y a probablement des milliers d’autres évents cachés dans les profondeurs. Des études détaillées, comme celles que poursuivent les scientifiques de l’expédition à terre, pourraient nous aider à comprendre comment l’activité hydrothermale influence l’océan.

Les observations immédiates de l’équipe offrent un bon point de départ pour la poursuite de leurs recherches scientifiques.

« En fait, je m’attendais à trouver des populations animales plus denses à certains endroits », a déclaré Beinart.

McDermott pense que cela pourrait être lié à la composition des fluides de ventilation. « Plusieurs évents étaient clairs, pas très riches en particules », a-t-elle déclaré. « Ils sont probablement plus faibles en minéraux, mais nous ne savons pas pourquoi. » Désormais, l’équipe va mesurer différents niveaux de métaux dans les échantillons d’eau provenant des fluides des évents pour déterminer pourquoi ils sont pauvres en minéraux et si cela a influencé les animaux hébergés par les évents.

Les chercheurs en apprennent chaque jour davantage sur les sources hydrothermales, mais de nombreux mystères demeurent, comme l’éventuelle influence que l’acidification des océans pourrait avoir sur les sources hydrothermales. En cherchant des réponses, ils trouveront certainement d’autres questions et ouvriront de nouvelles voies d’exploration scientifique.

Ashley écrit sur l’espace en tant qu’entrepreneur pour le Goddard Space Flight Center de la NASA le jour et en freelance en tant qu’écrivain environnemental. Elle est titulaire d’une maîtrise en études spatiales de l’Université du Dakota du Nord et termine une maîtrise en rédaction scientifique à l’Université Johns Hopkins. Elle écrit la plupart de ses articles avec un de ses tout-petits sur ses genoux.