Un submersible chinois réalise une descente historique vers une dorsale arctique inexplorée

Une première historique dans l’exploration polaire

Des scientifiques à bord du submersible chinois Fendouzhe ont accompli ce que beaucoup jugeaient impossible : plonger à plus de cinq kilomètres sous l’épaisse banquise arctique pour explorer une partie jusqu’alors intacte de la dorsale de Gakkel. Cette chaîne de montagnes volcaniques sous-marines s’étend entre le Groenland et la Sibérie et fait partie du système mondial des dorsales océaniques, où les plaques tectoniques s’écartent lentement et où se forme une nouvelle croûte océanique. L’expédition a atteint une profondeur maximale de 5 277 mètres, marquant la première observation directe par des humains de cette région isolée et d’une grande importance géologique.

La mission, menée depuis le navire de recherche Tan Suo San Hao, a réalisé 43 plongées au cours d’une expédition d’environ trois mois qui a repoussé les limites de l’exploration polaire. La dorsale de Gakkel fascine depuis longtemps les scientifiques en raison de son expansion exceptionnellement lente, qui crée des conditions géologiques et biologiques uniques susceptibles de bouleverser notre compréhension de la survie de la vie dans des milieux extrêmes. Xiaoxia Huang, géophysicienne marine à l’Institut des sciences et de l’ingénierie des grands fonds et cheffe scientifique de l’expédition, a décrit la partie orientale de la dorsale comme la dernière pièce du puzzle de la recherche géologique en Arctique.

« C’est vraiment un privilège de pouvoir étudier les grands fonds en personne », a déclaré Huang, soulignant le caractère inédit de la mission.

Des expéditions précédentes avaient cartographié certaines parties de la dorsale à l’aide de sonars et de véhicules sans équipage, mais aucun submersible habité n’avait jamais atteint la partie orientale de la dorsale de Gakkel. Une étude publiée dans Nature en 2003 avait révélé la présence de sources hydrothermales sur le versant occidental, mais le secteur oriental était resté totalement inexploré jusqu’à présent. Le succès de cette mission ouvre une fenêtre rare sur l’un des derniers fonds marins vierges de la planète, susceptible de révéler des formes de vie inhabituelles des grands fonds et d’éclairer les effets du réchauffement rapide de l’Arctique.

Relever les défis de la banquise arctique

Faire fonctionner un submersible habité sous la banquise arctique présente des défis extraordinaires qui exigent des solutions innovantes. L’équipe de l’expédition a mis au point une méthode inédite de « coordination entre navire et submersible », qui a permis d’intervenir dans des eaux où la glace de mer couvrait plus de 80 % de la surface. Dans ces conditions, un submersible ne peut pas simplement remonter à la surface n’importe où. S’il refait surface directement sous une épaisse couche de glace, ses occupants risquent de se retrouver piégés, sans moyen de sortir ni de recevoir une assistance d’urgence.

Avant chaque plongée, le navire de recherche brise-glace Tan Suo San Hao devait ouvrir temporairement la banquise, en creusant en quelque sorte un bassin dans l’océan gelé pour permettre au submersible d’entrer et de sortir en toute sécurité. Cette opération exigeait une coordination et un minutage précis, car la glace se déplace constamment sous l’effet des courants océaniques et des vents. L’équipe a passé 56 jours à travailler dans l’océan Arctique et parcouru près de 2 000 milles marins dans des eaux couvertes de glace pour atteindre les zones visées.

Le retour depuis les profondeurs s’est révélé particulièrement difficile. Une fois son travail sur le fond marin terminé, le Fendouzhe s’immobilisait sous la surface et utilisait un sonar et des caméras pour repérer des eaux libres ou une glace plus mince qui permettraient de remonter sans danger. Dans certains cas, le submersible devait attendre que le navire d’appui ouvre un passage dans la glace. Cette délicate chorégraphie entre brise-glace et submersible constitue une avancée technique majeure dans l’exploration polaire.

Christopher German, géochimiste marin à la Woods Hole Oceanographic Institution, qui n’a pas participé à la mission, a souligné l’importance d’atteindre un lieu aussi isolé.

« Il est si difficile de s’y rendre que tout ce que l’on y fait a presque toutes les chances d’être passionnant, différent et nouveau », a déclaré German.

Des technologies de pointe pour les milieux extrêmes

Le submersible Fendouzhe, dont le nom signifie « celui qui persévère », est une prouesse d’ingénierie conçue spécialement pour l’exploration des grands fonds dans des conditions extrêmes. Construit en Chine, il peut atteindre au moins 7 000 mètres de profondeur et a déjà démontré ses capacités en plongeant à 10 909 mètres dans le Challenger Deep, dans la fosse des Mariannes, le point le plus profond connu des océans terrestres. Pour cette mission arctique, le submersible a été adapté aux températures proches du point de congélation et à la menace constante des mouvements de la glace de mer.

Le navire de recherche Tan Suo San Hao constitue une autre avancée technologique majeure. La Chine le présente comme le premier navire de recherche scientifique polyvalent au monde conçu spécialement pour l’exploration des grands fonds à l’échelle mondiale et doté de capacités brise-glace. Cette combinaison d’un brise-glace et d’un navire d’appui aux opérations en grande profondeur permet de mener des opérations toute l’année dans des régions polaires qui n’étaient auparavant accessibles que pendant les brèves périodes estivales, lorsque la couverture de glace était minimale.

Elmar Albers, géoscientifique marin à l’Institut Alfred-Wegener en Allemagne, a souligné que les prouesses techniques de l’expédition dépassaient le simple transport.

« La mission chinoise est en passe d’apporter de nouveaux éclairages importants sur les habitats sous-marins les plus extrêmes de la Terre », a déclaré Albers.

L’expédition a également donné lieu à la première opération sous-marine conjointe menée par la Chine avec deux submersibles habités. Le Fendouzhe a travaillé aux côtés du submersible Jiaolong, les deux engins coordonnant leur positionnement, l’échange de balises et les prises de vue sous-marines. Cette approche à deux submersibles permet des relevés plus complets et renforce la sécurité grâce à un moyen de secours supplémentaire. Le Jiaolong a également effectué, pendant la mission, la première plongée habitée chinoise sous la banquise arctique, illustrant les capacités croissantes du pays dans les opérations polaires en grande profondeur.

L’importance géologique de la dorsale de Gakkel

La dorsale de Gakkel revêt une importance particulière pour les géologues, car elle constitue l’un des exemples les plus extrêmes de dorsale océanique à expansion ultra-lente. Alors que la plupart des dorsales océaniques s’étendent de plusieurs centimètres par an, la dorsale de Gakkel progresse si lentement que la nouvelle croûte s’y forme moins vite que les ongles humains ne poussent. Cette vitesse d’expansion exceptionnellement faible engendre des formations géologiques uniques et pourrait influer sur les types de systèmes hydrothermaux qui se développent le long de la dorsale.

En tant que partie intégrante du système mondial des dorsales océaniques, la dorsale de Gakkel joue un rôle essentiel dans la tectonique des plaques et les échanges d’éléments entre l’intérieur et la surface de la Terre. Elle se forme à l’endroit où la plaque nord-américaine et la plaque eurasiatique s’écartent, permettant au magma de remonter et de créer une nouvelle croûte océanique. Comprendre ce processus aide les scientifiques à modéliser aussi bien l’activité volcanique que l’évolution des bassins océaniques à l’échelle des temps géologiques.

L’équipe de l’expédition a ciblé des zones présentant un intérêt géologique, notamment des monts sous-marins, des falaises ainsi que des collines et des canyons sous-marins. Elle a utilisé des caméras et des sonars pour remplacer les contours flous des cartes antérieures par des images détaillées du fond marin réel. Ces images à haute résolution aideront les chercheurs à comprendre la structure et la formation de cet atypique système de dorsales.

L’un des principaux objectifs scientifiques consistait à déterminer s’il existe des sources hydrothermales sur la partie orientale de la dorsale de Gakkel. Ces sources chaudes sous-marines se forment lorsque l’eau de mer circule dans des roches volcaniques récemment formées, se réchauffe au contact du magma sous-jacent, puis jaillit dans l’océan en transportant des minéraux dissous. Les sources découvertes en 2003 sur le versant occidental de la dorsale de Gakkel ont révélé des communautés d’organismes inhabituels qui prospèrent dans l’obscurité totale grâce à l’énergie chimique plutôt qu’à la lumière du soleil.

À la recherche de la vie dans des milieux extrêmes

La recherche de sources hydrothermales sur la partie orientale de la dorsale de Gakkel va bien au-delà de la simple curiosité scientifique. Ces systèmes abritent des écosystèmes uniques, susceptibles de fournir des indices sur les formes de vie qui pourraient exister sur d’autres mondes. Les organismes vivant autour des sources hydrothermales tirent leur énergie de réactions chimiques faisant intervenir des minéraux comme le sulfure d’hydrogène, totalement indépendamment de la lumière du soleil. Ce type de métabolisme rappelle celui que les scientifiques supposent pouvoir exister sous les croûtes glacées de lunes comme Europe, en orbite autour de Jupiter, et Encelade, en orbite autour de Saturne.

Au cours des près de cent jours passés en mer, l’équipe de l’expédition a prélevé des carottes de sédiments, des roches, des échantillons d’eau de mer et des spécimens biologiques le long de la dorsale. Ces échantillons attendent désormais d’être analysés en détail en laboratoire, où les scientifiques rechercheront des signatures chimiques d’activité hydrothermale et des indices de la présence d’organismes uniques adaptés à des conditions extrêmes. Huang et son équipe sont restées discrètes sur la découverte éventuelle de systèmes hydrothermaux actifs, laissant entendre qu’il faudrait plusieurs mois de travaux minutieux en laboratoire pour obtenir des réponses définitives.

Les échantillons biologiques recueillis pendant la mission pourraient révéler de nouvelles espèces ou des adaptations inhabituelles à la vie dans des milieux profonds, froids et obscurs. L’équipe a observé divers poissons et espèces des grands fonds vivant, selon les mots de Huang, dans l’obscurité, le froid, la pression et les roches. Ces organismes ont développé des stratégies de survie remarquables dans l’un des milieux les plus inhospitaliers de la Terre. Les comprendre pourrait faire progresser des domaines allant de la médecine aux biotechnologies.

L’étude de la vie dans les milieux extrêmes, appelée astrobiologie, établit un lien direct entre l’exploration des grands fonds et la recherche de vie extraterrestre. Si des organismes peuvent prospérer autour de sources hydrothermales dans l’océan Arctique, des formes de vie similaires pourraient exister dans les océans souterrains des lunes glacées de notre système solaire. Les échantillons de la dorsale de Gakkel pourraient contribuer à affiner les modèles de ces écosystèmes extraterrestres.

Les liens entre le climat et les grands fonds arctiques

Bien que la mission se soit déroulée à des milliers de mètres sous la surface et loin des sociétés humaines, ses résultats sont directement liés au changement climatique et à ses répercussions sur les populations. L’Arctique se réchauffe à un rythme deux à trois fois supérieur à la moyenne mondiale, avec des conséquences profondes pour les régimes météorologiques, le niveau des mers et les écosystèmes partout dans le monde. Ce qui se passe sur les fonds marins arctiques s’inscrit dans le même système climatique qui façonne les vagues de froid intense ou les hivers exceptionnellement doux des régions tempérées.

Les dorsales océaniques comme celle de Gakkel jouent un rôle essentiel dans la circulation de la chaleur et des substances chimiques dans les grands fonds. Lorsque l’eau circule dans la croûte océanique près de ces dorsales, elle échange de la chaleur et des minéraux avec le milieu environnant. Ce processus influe sur la chimie et la circulation océaniques, qui à leur tour influencent le climat mondial. Des données détaillées sur la dorsale de Gakkel peuvent aider les scientifiques à affiner les modèles climatiques qui orientent la planification à long terme des collectivités côtières, le développement des infrastructures et la préparation aux catastrophes.

La région arctique est également un indicateur précoce du changement climatique mondial. Les variations de la température, de la composition chimique et des écosystèmes océaniques dans l’Arctique annoncent souvent des changements plus vastes qui finiront par toucher d’autres régions. En établissant dès maintenant des données de référence sur le milieu arctique profond, les scientifiques se dotent d’un point de comparaison pour mesurer les évolutions futures. Ces informations sont essentielles pour comprendre comment l’ensemble du système terrestre réagit à la poursuite du réchauffement.

L’équipe de l’expédition a recueilli de nombreuses données d’observation qui contribueront à la recherche sur le changement climatique rapide en Arctique. Elles comprennent des informations sur la température de l’eau, la salinité, la composition chimique et les communautés biologiques dans toute la colonne d’eau. Ces données aident les scientifiques à comprendre l’évolution de l’océan Arctique et la manière dont ces changements pourraient se répercuter dans le système climatique mondial.

Les ambitions polaires croissantes de la Chine

Cette mission représente bien plus qu’une réussite scientifique. Elle témoigne aussi de l’expansion rapide des capacités de la Chine en matière de recherche polaire et de sa présence grandissante dans la région arctique. La Chine se définit comme un « État proche de l’Arctique » et a intensifié ses activités polaires au cours de la dernière décennie, en envoyant dans la région des brise-glaces, des navires de recherche et des submersibles sans équipage. Pékin présente ses activités dans l’Arctique comme relevant d’une stratégie de « développement scientifique pacifique », axée sur la recherche climatique, l’étude de la biodiversité marine et la cartographie des ressources sous-marines.

Les capacités technologiques démontrées pendant cette expédition, notamment les plongées en grande profondeur sous une épaisse couche de glace et le recours à des navires d’appui brise-glace perfectionnés, ont aussi une portée stratégique. L’Arctique devient de plus en plus accessible à mesure que le changement climatique réduit la couverture de glace, ouvrant de nouvelles routes maritimes et exposant des ressources potentielles. Les compétences techniques croissantes de la Chine dans la région la placent en position de prendre part aux futures possibilités de développement et aux nouvelles voies commerciales arctiques.

L’été dernier, la Chine a dépêché cinq navires de recherche dans l’Arctique, dont un brise-glace. Cette présence importante souligne l’engagement du pays en faveur de la recherche polaire et sa volonté de s’imposer comme un acteur majeur des affaires arctiques. Avec 43 plongées habitées menées à bien dans des eaux couvertes de glace, la Chine est devenue le seul pays capable à ce jour de conduire en continu des plongées habitées en grande profondeur dans l’océan Arctique, fortement couvert de glace.

Selon le ministère chinois des Ressources naturelles, l’expédition a validé les capacités opérationnelles du Fendouzhe et du Tan Suo San Hao dans les zones polaires englacées. La mission a établi des protocoles opérationnels pour les conditions polaires extrêmes et inauguré un modèle mobile de plongée sous la glace, susceptible d’élargir les possibilités d’exploration à l’avenir. Le rôle de premier plan de la Chine dans ce domaine pourrait peser sur les discussions internationales consacrées à la gouvernance de l’Arctique, à la coopération scientifique et à la protection de l’environnement.

Le long chemin de la découverte scientifique

Si l’expédition est terminée, le travail scientifique ne fait que commencer. Les échantillons bruts et les séquences vidéo recueillis pendant la mission nécessiteront probablement des années d’analyses détaillées avant que leur pleine portée apparaisse. Les roches seront examinées pour déterminer leur composition minérale et leur âge, les carottes de sédiments seront étudiées à la recherche de marqueurs chimiques et biologiques, et les spécimens biologiques seront analysés pour établir leurs liens avec d’autres espèces connues.

Les scientifiques accorderont une attention particulière à tout indice d’activité hydrothermale sur la partie orientale de la dorsale de Gakkel. La présence de certains minéraux, d’une chimie inhabituelle de l’eau ou de communautés biologiques particulières pourrait indiquer l’existence de sources actives dans la zone. Une telle découverte compléterait le tableau de la dorsale de Gakkel et apporterait de nouveaux éclairages sur la manière dont la vie se disperse et évolue dans les grands fonds.

Les données géologiques recueillies pendant la mission aideront les chercheurs à comprendre en quoi les dorsales à expansion ultra-lente diffèrent de celles qui s’étendent plus rapidement. Ces informations pourraient affiner les modèles de la tectonique des plaques et améliorer notre compréhension de la formation et de l’évolution de la croûte terrestre. La cartographie détaillée des reliefs sous-marins servira également de base aux recherches futures dans la région.

À mesure que les scientifiques analyseront les données et les échantillons issus de cette mission historique, de nouvelles questions ne manqueront pas d’apparaître. Chaque découverte tend à révéler de nouveaux mystères et à susciter d’autres explorations et recherches. La partie orientale de la dorsale de Gakkel, autrefois dissimulée sous la glace et inconnue de la science, figure désormais sur la carte scientifique. Ses secrets pourraient peu à peu transformer notre vision des grands fonds et de l’Arctique en pleine évolution qui les surplombe.

Points clés

• Le submersible chinois Fendouzhe a effectué 43 plongées au cours d’une expédition arctique de 98 jours et atteint une profondeur maximale de 5 277 mètres.
• La mission a mené la première exploration habitée de la partie orientale de la dorsale de Gakkel, une chaîne volcanique sous-marine entre le Groenland et la Sibérie.
• L’expédition a inauguré une méthode de « coordination entre navire et submersible », permettant d’intervenir dans des eaux couvertes de glace à 80 %.
• La Chine est devenue le premier pays à mener en continu des plongées habitées en grande profondeur dans un océan Arctique fortement couvert de glace.
• L’équipe a prélevé des carottes de sédiments, des roches, de l’eau de mer et des échantillons biologiques dans des profondeurs jusqu’alors intactes.
• La mission a inclus la première opération sous-marine conjointe de deux submersibles chinois habités, le Fendouzhe et le Jiaolong.
• Les recherches pourraient révéler des sources hydrothermales et des écosystèmes uniques, utiles à l’astrobiologie et aux sciences du climat.
• L’expédition témoigne des capacités techniques et de la présence croissantes de la Chine dans la recherche polaire.
• Il faudra des années d’analyse pour comprendre pleinement la portée scientifique des échantillons et des données recueillis.