Océan, historique des mesures et observations

La connaissance de l’océan était très faible au début du XIXième siècle. Les premières expéditions et études abordant le milieu océanique d’une manière directe datent des années 1830 lors du voyage autour du monde effectué par Charles Darwin à bord du Beagle, qui servira de base à son ouvrage sur l’origine des espèces.
Le premier ouvrage dédié à l’océan en tant que tel a été rédigé par un lieutenant de la Marine américaine en 1855, M. F. Maury, sur les courants marins. En fait, la naissance de l’océanographie, en tant que nouvelle science, est généralement associée à l’expédition effectuée sur quatre ans autour du globe à bord de navire britannique le « Challenger », de 1872 à 1876 : c’est en effet la première fois que des observations systématiques en physique, chimie, géologie et biologie de l’océan sont effectuées avec une instrumentation dédiée.

Au cours de la première moitié du XXième siècle, les nouvelles connaissances de ce milieu encore hostile et mal connu ont été portées par des objectifs technologiques, militaires, politiques (expéditions dans les zones polaires, en particulier arctiques) et économiques, et se sont appuyées sur des progrès techniques, permettant un essor important de l’observation (communication par radio, hydro acoustique, nouvelles méthodes d’analyse en chimie – eau de mer, sédiments marins). Après la deuxième guerre mondiale, l’exploration de l’océan a pris un nouvel envol, motivé par la volonté d’utiliser au mieux les ressources et de mieux comprendre et prévoir le climat et le comportement de notre planète.

remarque Remarque

A l’heure actuelle, les outils d’observation sont extrêmement variés et s’appuient sur une batterie importante d’instruments. Les mesures classiques basées sur l’analyse de l’eau recueillie dans les bouteilles fixées le long d’un câble remontant des échantillons d’eau de mer restent l’approche universelle de l’observation de l’océan (figure 1).

Mise à l'eau d'une rosette (Figure 1)

Crédits: Campagne WOCE Section A17 - Cither février/mars 1997

Sur un bâti en métal, appelé rosette, deux étages de 16 bouteilles (ouvertes à la mise à l’eau) sont plongés jusqu’au fond de l’océan. A la base de ce bâti, des sondes mesurant pression, température, conductivité (salinité), oxygène en continu transmettent leur signal par l’intermédiaire d’un câble électro porteur, signal traité en temps réel à bord. A la remontée du système, les bouteilles sont fermées à des profondeurs prédéfinies. Les échantillons d’eau de mer sont ensuite récoltés à bord soit pour être mesurées directement durant la campagne océanographique, soit pour être conditionnées en vu de mesures ultérieures en laboratoire.

Cependant, au cours des dernières décennies, l’autonomie, la miniaturisation et l’acquisition à haute fréquence ont modifié totalement la description de l’océan, en particulier profond, la vision de la variabilité de la circulation océanique et la compréhension des échelles de temps associés à certains processus fondamentaux au sein de l’océan.

remarque Remarque

Les progrès les plus spectaculaires et les plus médiatisés proviennent de l’utilisation de véhicules sous marins qui ont permis l’exploration des abîmes océaniques, avec en particulier la découverte de l’activité géologique et biologique très spécifique et originale des sources hydrothermales au niveau des dorsales médio océaniques actives (figure 2).

Fumeurs noirs et cheminées de sources hydrothermales (Figure 2)

Ces sources hydrothermales sont des geysers de l’océan profond. Elles existent au niveau des dorsales océaniques, créées par la tectonique des plaques et résultent de l’infiltration de l’eau de mer dans les fissures de la croûte terrestre. En s’infiltrant ces eaux se rapprochent du magma et leur température augmente pour atteindre des valeurs nettement supérieures à 100°C (jusqu’à 350°C). En outre, elles s’enrichissent en minéraux dissous et finissent par être expulsées de nouveau dans l’océan profond, dont la température est à peine supérieure à 0°C. Le contraste de température entraîne la précipitation de nombreux constituants sulfurés, responsable de la formation très rapide de cheminées, comme on peut le voir sur la photo.
Crédits: Wikipedia
Définition

La théorie darwinienne propose que les espèces évoluent naturellement par l’intermédiaire de deux facteurs : la variabilité organique individuelle et la sélection, basée sur la survie et la reproduction sexuelle. Le mécanisme de base de l’évolution est la lutte pour l’existence (struggle for life) qui effectue une sélection naturelle dont le principal effet est la survie des plus aptes. Référence : On the origin of species by means of natural selection, or the preservation of favoured races in the struggle for life, 29 novembre 1859. Texte intégral en français disponible sur le site internet de l'Association de Bibliophiles Universels : http://abu.cnam.fr/cgi-bin/donner_html?espece1

Définition

La rosette est constitué du support métallique soutenant les bouteilles de prélèvement d’eau de mer et certains capteurs automatisés permettant d’acquérir la température, la salinité, la concentration d’oxygène dissous et d’autres paramètres physiques.
Elle est mise à l’eau lorsque le navire océanographique est en station, c’est à dire qu’il essaie de garder une position stable et fixe.
Elle est fixée au bout d’un câble électro porteur permettant d’envoyer les signaux de fermeture des bouteilles, lors de la remontée de la rosette, et de transmettre les signaux des capteurs en temps réel à bord.

Définition

La conductivité caractérise la résistance au passage du courant ou de la chaleur dans un matériau.
Dans le cas de l’eau de mer, la salinité est difficile à mesurer directement, car elle demande des étapes de séchage et de pesée du résidu solide. En fait, cette salinité est fortement associée à la teneur en ions dissous (en particulier du chlorure de sodium) : ces ions permettent au courant électrique d’être transporté. Par suite, on peut relier empiriquement la mesure de la conductivité électrique de l’eau de mer, facile à mesurer, et la salinité.

Définition

Les dorsales médio-océaniques (ou dorsales océaniques) désignent des chaînes sous-marines existant dans tous les bassins océaniques.
Elles délimitent les plaques lithosphériques s'écartant au milieu des océans.

Définition

La tectonique des plaques est une théorie scientifique planétaire unificatrice qui propose que les déformations de la lithosphère (qui représente la partie superficielle et rigide du manteau terrestre) sont reliées aux forces internes de la terre et que ces déformations se traduisent par le découpage de la lithosphère en un certain nombre de plaques rigides qui bougent les unes par rapport aux autres en glissant sur l'asthénosphère (partie du manteau ayant la capacité de se déformer).

Définition

Réaction chimique au cours de laquelle des ions précédemment en solution forment un sel ou cristal solide.