Quelles sont les fosses océaniques?
Les fosses océaniques sont des gouffres dans les fonds marins qui se forment du fait de l’activité des plaques tectoniques de la Terre qui, lorsqu'elles convergent, sont poussées sous l’autre.
Ces dépressions en forme de V, longues et étroites, sont les parties les plus profondes de l'océan et se rencontrent dans le monde entier, atteignant des profondeurs d'environ 10 kilomètres sous le niveau de la mer.
Dans l’océan Pacifique se trouvent les fosses les plus profondes et font partie de la soi-disant "ceinture de feu" qui comprend également les volcans actifs et les zones sismiques.
La fosse océanique la plus profonde est la fosse Mariana, située près des îles Marinas, avec une longueur de plus de 1580 milles ou 2, 542 kilomètres, 5 fois plus longue que le Grand Canyon dans le Colorado, aux États-Unis, et en moyenne seulement 43 milles ( 69 kilomètres) de large.
C'est là que se trouvent les Abysses du Challenger qui, à 10 911 mètres d'altitude, constituent la partie la plus profonde de l'océan. De même, les tombes de Tonga, des Kouriles, de Kermadec et des Philippines ont plus de 10 000 mètres de profondeur.
En comparaison, le mont Everest culmine à 8 848 mètres d'altitude, ce qui signifie que la fosse des Mariannes, dans sa partie la plus profonde, mesure plus de 2 000 mètres.
Les fosses océaniques occupent la couche la plus profonde de l'océan. La pression intense, le manque de soleil et les températures glaciales de cet endroit en font l'un des habitats les plus uniques de la planète.
Comment se forment les tranchées océaniques?
Les fosses sont formées par subduction, un processus géophysique dans lequel deux ou plusieurs plaques tectoniques de la Terre convergent et la plus ancienne et la plus dense est poussée sous la plaque plus légère, provoquant ainsi le fond marin et la croûte externe (la lithosphère). il courbe et forme une pente, une dépression en forme de V.
Zones de subduction
En d’autres termes, lorsque le bord d’une plaque tectonique dense rencontre le bord d’une plaque tectonique moins dense, la plaque plus dense s’incline vers le bas. Ce type de limite entre les couches de la lithosphère est appelé convergent. L'endroit où la plaque la plus dense est soumise est appelé zone de subduction.
Le processus de subduction rend les fosses plus dynamiques comme éléments géologiques, étant responsables d’une part importante de l’activité sismique de la Terre et constituant souvent l’épicentre de grands séismes, y compris certains des plus importants séismes enregistrés.
Certaines tranchées océaniques sont formées par subduction entre une plaque portant une croûte continentale et une plaque portant une croûte océanique. La croûte continentale flotte toujours plus que la croûte océanique et celle-ci sera toujours subductée.
Les fosses océaniques les plus connues sont le résultat de cette frontière entre des plaques convergentes. La fosse Pérou-Chili sur la côte ouest de l'Amérique du Sud est formée par la croûte océanique de la plaque de Nazca qui se sous-achemine sous la croûte continentale de la plaque sud-américaine.
La fosse Ryukyu, qui s'étend du sud du Japon, est formée de telle sorte que la croûte océanique de la plaque des Philippines se subductue sous la croûte continentale de la plaque eurasienne.
De rares fossés océaniques peuvent se former lorsque deux plaques portant une croûte continentale se rencontrent. La fosse des Mariannes, dans l'océan Pacifique sud, est formée lorsque l'imposante plaque du Pacifique est soumise à une subduction sous la plaque la plus petite et la moins dense des Philippines.
Dans une zone de subduction, une partie de la matière en fusion, qui était auparavant le fond de la mer, est généralement élevée à travers des volcans situés près de la fosse. Les volcans créent souvent des arches volcaniques, une île de chaîne montagneuse parallèle à la fosse.
La fosse des Aléoutiennes est formée à l'endroit où la plaque du Pacifique se sous-transforme sous la plaque de l'Amérique du Nord dans la région arctique, entre l'état de l'Alaska aux États-Unis et la région russe de la Sibérie. Les îles Aléoutiennes forment un arc volcanique qui quitte la péninsule de l'Alaska et se situe juste au nord de la fosse des Aléoutiennes.
Toutes les tranchées océaniques ne se trouvent pas dans le Pacifique. La fosse de Porto Rico est une dépression tectonique complexe partiellement formée par la zone de subduction des Petites Antilles. Ici, la croûte océanique de l’énorme plaque de l’Amérique du Nord est subductée sous la croûte océanique de la plus petite plaque des Caraïbes.
Pourquoi les tranchées océaniques sont-elles importantes?
La connaissance des tranchées océaniques est limitée en raison de sa profondeur et de son éloignement, mais les scientifiques savent qu'elles jouent un rôle important dans notre vie sur le continent.
Une grande partie de l'activité sismique de la Terre a lieu dans des zones de subduction, ce qui peut avoir un effet dévastateur sur les communautés côtières et encore plus sur l'économie mondiale.
Les tremblements de terre sur les fonds marins générés dans les zones de subduction étaient responsables du tsunami de l'océan Indien de 2004 et du séisme de Tohoku et du tsunami au Japon en 2011.
En étudiant les tranchées océaniques, les scientifiques peuvent comprendre le processus physique de subduction et les causes de ces catastrophes naturelles dévastatrices.
L’étude des carrières permet également aux chercheurs de comprendre les formes nouvelles et variées d’adaptation des organismes des profondeurs marines à leur environnement, ce qui pourrait être la clé des progrès biologiques et biomédicaux.
L'étude de la manière dont les organismes des profondeurs de la mer se sont adaptés à la vie dans leurs environnements hostiles peut aider à faire progresser la compréhension dans de nombreux domaines de recherche, des traitements du diabète à l'amélioration des détergents.
Les chercheurs ont déjà découvert des microbes qui vivent dans les bouches hydrothermales des abysses marins et qui pourraient constituer de nouvelles formes d'antibiotiques et de médicaments anticancéreux.
De telles adaptations peuvent également constituer la clé de la compréhension de l’origine de la vie dans l’océan, alors que les scientifiques examinent la génétique de ces organismes afin de reconstituer l’énigme de l’histoire de la façon dont la vie s’étend entre des écosystèmes isolés et finalement les océans du monde.
Des recherches récentes ont également révélé de grandes quantités inattendues de carbone accumulées dans les fosses, ce qui pourrait suggérer que ces régions jouent un rôle important dans le climat de la Terre.
Ce carbone est confisqué dans le manteau de la Terre par subduction ou consommé par des bactéries dans la fosse.
Cette découverte offre des opportunités pour approfondir le rôle des fosses en tant que source (via des volcans et autres processus) et en tant que réservoir dans le cycle du carbone de la planète, pouvant influer sur la manière dont les scientifiques comprennent et prédisent l'impact des gaz à effet de serre produits par l'homme et le changement climatique.
Le développement de nouvelles technologies depuis les profondeurs de la mer, du submersible aux caméras, en passant par les capteurs et les échantillonneurs, offrira aux scientifiques de formidables opportunités d’examiner systématiquement les écosystèmes des fosses pendant de longues périodes.
Cela nous permettra éventuellement de mieux comprendre les séismes et les processus géophysiques, d'examiner comment les scientifiques comprennent le cycle global du carbone, de fournir des pistes de recherche biomédicale et de contribuer potentiellement à de nouvelles connaissances sur l'évolution de la vie sur Terre.
Ces mêmes avancées technologiques créeront de nouvelles possibilités pour les scientifiques d'étudier l'océan dans son ensemble, des rivages éloignés à l'océan Arctique, couvert de glace.
La vie dans les tranchées océaniques
Les tranchées océaniques comptent parmi les habitats les plus hostiles de la planète. La pression est plus de 1 000 fois par rapport à la surface et la température de l'eau est légèrement supérieure au point de congélation. Peut-être plus important encore, la lumière du soleil ne pénètre pas dans les fossés océaniques plus profonds, rendant la photosynthèse impossible.
Les organismes vivant dans les tranchées océaniques ont évolué avec des adaptations inhabituelles dans ces canyons froids et sombres.
Son comportement est un test de la soi-disant "hypothèse d'interaction visuelle" qui dit que plus la visibilité d'un organisme est grande, plus l'énergie qu'il doit dépenser pour chasser ses proies ou repousser ses prédateurs est importante. En général, la vie dans les sombres tranchées océaniques est isolée et au ralenti.
La pression
La pression au fond de l'abysse Challenger, l'endroit le plus profond de la planète, est de 703 kilogrammes par mètre carré (8 tonnes par pouce carré). Les grands animaux marins tels que les requins et les baleines ne peuvent pas vivre dans cette profondeur accablante.
De nombreux organismes qui prospèrent dans ces environnements à haute pression n'ont pas d'organes qui se remplissent de gaz, tels que les poumons. Ces organismes, dont beaucoup sont liés aux étoiles de mer ou aux méduses, sont principalement constitués d’eau et de matériaux gélatineux qui ne peuvent pas être broyés aussi facilement que les poumons ou les os.
Nombre de ces créatures naviguent suffisamment dans les profondeurs pour effectuer chaque jour une migration verticale de plus de 1 000 mètres du fond de la fosse.
Même les poissons dans les fosses profondes sont gélatineux. Par exemple, de nombreuses espèces de poissons-escargots à tête de bulbe vivent au fond de la fosse des Mariannes. Les corps de ces poissons ont été comparés à des mouchoirs jetables.
Sombre et profond
Les tranchées océaniques peu profondes ont moins de pression, mais peuvent rester en dehors de la zone de lumière du soleil, où la lumière pénètre dans l'eau.
De nombreux poissons se sont adaptés à la vie dans ces sombres fosses océaniques. Certains utilisent la bioluminescence, ce qui signifie qu'ils produisent leur propre lumière pour attirer leur proie, trouver un partenaire ou repousser le prédateur.
Réseaux alimentaires
Sans photosynthèse, les communautés marines dépendent principalement de deux sources inhabituelles de nutriments.
Le premier est "neige de mer". La neige de mer est la chute continue de matière organique des hauteurs de la colonne d’eau. La neige de mer est principalement constituée de déchets, notamment d'excréments et de restes d'organismes morts tels que des poissons ou des algues. Cette neige marine riche en nutriments nourrit des animaux tels que les concombres de mer ou les vampires de calmars.
Une autre source d'éléments nutritifs pour les réseaux trophiques provenant de tranchées océaniques ne provient pas de la photosynthèse, mais de la chimiosynthèse. La chimiosynthèse est le processus par lequel des organismes de la tranchée océanique, tels que des bactéries, convertissent des composés chimiques en nutriments organiques.
Les composés chimiques utilisés dans la chimiosynthèse sont le méthane ou le dioxyde de carbone expulsés des cheminées hydrothermales qui libèrent leurs gaz et leurs fluides chauds et toxiques dans des eaux de mer glaciales. Le ver à tube géant est un animal commun qui dépend des bactéries de la chimiosynthèse pour se nourrir.
Explorer les tombes
Les fosses océaniques restent l’un des habitats marins les plus insaisissables et les moins connus. Jusqu'en 1950, de nombreux océanographes pensaient que ces fosses étaient des environnements immuables et presque sans vie. Même aujourd'hui, les recherches dans les tranchées océaniques reposent en grande partie sur des échantillons de fonds marins et des expéditions photographiques.
Cela change lentement alors que les explorateurs creusent profondément, littéralement. Les Abysses du Challenger, au fond de la fosse des Mariannes, se trouvent au fond de l'océan Pacifique, près de l'île de Guam.
Trois personnes seulement ont visité le Challenger Abyss, la fosse océanique la plus profonde du monde: un équipage franco-américain (Jacques Piccard et Don Walsh) en 1960 atteignant une profondeur de 10 916 mètres et l'explorateur en résidence du National Geographic James Cameron en 2012. atteignant 10 984 mètres (Deux autres expéditions sans équipage ont également exploré les Abysses du Challenger).
L'ingénierie des sous-marins pour explorer les tranchées océaniques présente un ensemble de défis uniques.
Les sous-marins doivent être incroyablement forts et résistants pour résister aux forts courants océaniques, à la visibilité nulle et aux fortes pressions de la fosse des Mariannes.
Développer l'ingénierie pour transporter les personnes en toute sécurité, ainsi que le matériel délicat, reste un défi majeur. Le sous-marin qui a emmené Piccard et Walsh vers les Abysses du Challenger, l'extraordinaire Trieste, était un navire inhabituel appelé le bathyscaphe (sous-marin permettant d'explorer les profondeurs de l'océan).
Deepsea Challenger, le submersible de Cameron, a relevé avec succès les défis de l’ingénierie de manière novatrice. Pour lutter contre les courants marins profonds, le sous-marin a été conçu pour tourner lentement au fur et à mesure de sa descente.
Les lumières dans le sous-marin n'étaient pas des ampoules à incandescence ou fluorescentes, mais des arrangements de minuscules LED qui éclairaient une zone d'environ 30 mètres.
Peut-être plus étonnamment encore, le Deepsea Challenger lui-même a été conçu pour être compressé. Cameron et son équipe ont créé une mousse synthétique à base de verre qui a permis de comprimer le véhicule sous la pression de l'océan. Le Deepsea Challenger est revenu à la surface avec 7, 6 centimètres de moins que lorsqu’il est descendu.
