La quasi-totalité du fond des océans demeure un mystère pour l’humanité, mais des flotteurs robotiques pourraient bientôt remédier à ce manque d’information. Dans une découverte révolutionnaire, un petit flotteur robotisé est revenu avec des données issues des profondeurs situées sous le nord du Pacifique—ouvrant la voie à la détection de substances chimiques jusque-là cachées dans les zones les plus inaccessibles des océans.
Les zones de minimum d’oxygène (ZMO) désignent des couches dans la colonne d’eau où les concentrations en oxygène sont faibles. Pendant longtemps, les scientifiques pensaient que ces zones étaient globalement stagnantes, avec de faibles niveaux tant d’oxygène que d’azote, un autre élément crucial pour l’écosystème marin. Or, un ensemble de données détaillées sur le profil chimique des ZMO, recueilli par un flotteur robotisé sur une période de trois ans, a révélé que les choses étaient bien plus complexes — ce que l’on appelle des anomalies montraient aussi une interaction robuste et dynamique entre les composants organiques et inorganiques du fond marin.
Les chercheurs à l’origine de l’étude, une équipe de biologistes marins basée aux États‑Unis, ont publié leurs résultats hier dans Communications Earth & Environment.
« Cette recherche nous a montré que le cycle de l’azote dans des parties de l’océan où l’oxygène est très faible est bien plus dynamique que ce que l’on pensait auparavant », a déclaré Ken Johnson, auteur principal de l’étude et chercheur à l’Institut de recherche sur l’aquarium de Monterey Bay (MBARI), dans un communiqué de l’institut. « Nous disposons désormais d’une nouvelle perspective importante sur la chimie cachée de l’océan, qui aidera les scientifiques à évaluer et suivre la santé des océans. »
Une mer de flotteurs
Voici quelque chose que vous ignorez probablement. Depuis 2016, une collaboration internationale de scientifiques a déployé une flotte entière de flotteurs robotiques autonomes dans l’océan Pacifique nord‑est. La mission Biogéochimique Argo, ou BCG‑Argo pour faire court, envoie ces petits flotteurs à environ 6 600 pieds (2 000 mètres) sous la surface.
Tous les environ dix jours environ, les flotteurs renvoient des données d’échantillons sur la température de l’océan, la salinité, l’oxygène, l’acidité et bien d’autres paramètres. Au cours de la dernière décennie, cela a donné lieu à des centaines de milliers de points de données sur la santé globale de nos océans.
Repérer la fracture azotée
Par ailleurs, les scientifiques ont longtemps compris l’importance des ZMO en ce qui concerne la perte d’azote. Selon Mariana Bif, l’auteure principale de l’étude, les niveaux d’azote « gouvernent la productivité océanique, le cycle mondial du carbone, et même l’équilibre des gaz à effet de serre dans l’atmosphère ».
Bif, biologiste marine à l’Université de Miami, a écrit dans une chronique d’Eos que, tels des « vastes déserts des eaux médianes », les ZMO finissent par se transformer en ZDO, ou zones dépourvues d’oxygène, lorsque la vie microbienne qui prospère dans un faible niveau d’oxygène remplit progressivement la région de dioxyde de carbone, consommant l’oxygène encore présent auparavant.
Les ZDO constituent les « hotspots » de perte d’azote dans l’océan, a ajouté Bif, et les ZMO et les ZDO s’étendent et s’intensifient avec le réchauffement des océans. Les scientifiques recherchent des données pour aider à prédire comment de telles dynamiques fonctionnent, mais la « chimie invisible qui les conduit » a été « pratiquement impossible à mesurer à travers les saisons, les années et de vastes zones de l’océan », écrivait Bif.
Envoyez les flotteurs
Sur ce front, les nombreux flotteurs BCG-Argo offraient une opportunité unique d’explorer ces régions insaisissables. Les flotteurs sont équipés d’un spectrophotomètre ultraviolet, capteur avancé qui signale de légères variations de lumière ultraviolette afin d’identifier une variété de substances chimiques dissoutes dans l’eau de mer.
« C’est l’un de ces coups de pouce fortuits qui font avancer la science », a déclaré Johnson. « Ces flotteurs permettent de réunir des données à haute résolution sur des zones plus vastes et sur des périodes plus longues que les clichés sporadiques pris à bord des navires par le passé. »
Dans une étude antérieure, l’analyse statistique effectuée par Bif sur le fonctionnement du capteur l’avait convaincue que le flotteur pouvait faire davantage — par exemple, détecter des composés nitrite pour aider à caractériser les voies d’azote entrantes et sortantes des ZMO. Ses intuitions se sont avérées exactes; le flotteur a rapporté des informations détaillées qui ont permis à l’équipe de suivre le cycle de l’azote et de quantifier la dynamique microbienne dans les eaux à faible teneur en oxygène, selon un communiqué de l’Université de Miami sur les résultats.
La nature déçoit rarement
La nouvelle analyse a confirmé quelque chose à la fois attendu et surprenant. Les résultats démontrent que même dans des zones relativement pauvres en ressources comme les ZMO, les dynamiques de la nature sont rarement statiques dans l’espace et dans le temps. Par ailleurs, il est logique que les écosystèmes marins soient généralement régis par des conditions océanographiques plus vastes — et, par extension, par des dynamiques climatiques plus larges.
« C’est une perspective passionnante sur l’interaction dynamique entre les processus microbiens qui ne peut pas être capturée par les approches d’échantillonnage traditionnelles », a déclaré Johnson. « Ce travail souligne comment GO-BGC et d’autres efforts collaboratifs font progresser notre capacité à surveiller la santé des océans et à révéler des processus cachés, mais importants, à travers les océans du globe. »
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