Dans une surprise du fond marin, des morceaux riches en métaux pourraient produire de l'oxygène en haute mer

Dans un tournant inattendu, des nodules riches en métal trouvés sur le fond marin génèrent de l'oxygène, suggère une nouvelle recherche. Cette maigre mais constante source de ce gaz vital pourrait aider à soutenir les écosystèmes marins dans les zones actuellement ciblées pour l'exploitation minière en eaux profondes, affirment les scientifiques.

Les scientifiques ont longtemps présumé que la plus grande partie de l'oxygène dissous en haute mer provenait des eaux de surface. Il peut être généré en surface par la vie végétale via la photosynthèse ou diffuser de l'atmosphère en raison de l'action des vagues, explique Andrew Sweetman, écologiste des profondeurs marines à l'Association écossaise des sciences marines à Oban.

Mais de nouvelles expériences, réalisées à la fois dans des chambres abaissées sur le fond marin de l'océan Pacifique et en laboratoire, indiquent qu'il peut y avoir d'autres sources pour cet oxygène, rapportent Sweetman et ses collègues le 22 juillet dans Nature Geoscience.

Sweetman étudie depuis des années les écosystèmes marins situés à des milliers de mètres de profondeur dans le Pacifique. Dans de vastes zones, des nodules riches en métal contenant des minéraux précieux - et donc cibles d'exploitation minière - jonchent le fond marin. Lors de plusieurs expéditions, les capteurs d'oxygène dissous de l'équipe montraient étrangement que la substance, au lieu d'être simplement consommée par les organismes, était en réalité en cours de production dans son ensemble. Les chercheurs ont rejeté les lectures comme erronées, puis recalibré les instruments pour leur prochaine expédition.

Après plusieurs expéditions ayant donné des lectures semblables, l'équipe a mis au point une méthode différente de mesure de l'oxygène dissous - qui a également montré que le gaz était généré.

Les données de l'équipe ont montré que l'oxygène rebelle ne provenait ni des bulles piégées dans leur équipement, ni ne s'infiltrait dans le matériau polymère utilisé pour fabriquer les chambres de test. Ce n'était pas non plus le résultat de la radioactivité naturelle des métaux dans les nodules qui scindent les molécules d'eau, ni la décomposition des minéraux d'oxyde de manganèse des nodules. Des tests en laboratoire dans des conditions imitant l'obscurité glaciale du fond marin du Pacifique ont également indiqué que les concentrations d'oxygène dissous augmentaient, et non pas diminuaient, en présence des nodules.

« C'est à ce moment-là que nous avons dit 'Mon dieu, nous avons une autre source d'oxygène' », dit Sweetman.

Lorsque les membres de l'équipe ont testé plus avant les nodules, ils ont découvert que les amas agissaient comme de petites batteries, produisant jusqu'à 0,95 volts entre certains points sur les surfaces des nodules. Bien qu'il faille un peu plus de 1,5 volts pour scinder l'eau de mer en hydrogène et en oxygène, Sweetman suggère que dans certaines conditions, des regroupements de nodules peuvent ensemble produire suffisamment de tension pour y parvenir.

La production d'oxygène semble se produire sur les surfaces des nodules, selon Sweetman. Dans les tests de l'équipe, le taux de production d'oxygène semble être corrélé à la surface moyenne des nodules, rapportent les chercheurs.

« Dans le plus grand cadre, il s'agit simplement d'un des nombreux processus dans les profondeurs marines que nous découvrons seulement maintenant », explique Lisa Levin, océanographe biologique à l'Institution Scripps d'océanographie à La Jolla, en Californie. Plus de la moitié de la biodiversité dans ces écosystèmes vit sur les nodules, profitant des surfaces dures pour y trouver appui, mais peut-être aussi pour accéder à l'oxygène généré là-bas. Il n'est pas clair, note-t-elle, si les organismes vivant dans les sédiments sous-jacents dépendent également de cette source locale d'oxygène.

« C'est surprenant que nous n'ayons pas été au courant de ce [processus] auparavant, que nous l'ayons négligé », dit Beth Orcutt, géomicrobiologiste au Laboratoire Bigelow pour les sciences océaniques à East Boothbay, dans le Maine.

L'exploitation minière en eaux profondes des nodules métalliques pourrait remuer des panaches de sédiments qui pourraient se réaccumuler et étouffer les zones environnantes non exploitées. Si c'est le cas, l'exploitation minière pourrait réduire la production d'oxygène là-bas, ajoute Orcutt, bien qu'il ne soit pas clair ce que cela pourrait entraîner pour l'écosystème global. Cette réduction s'ajouterait à celle résultant de l'enlèvement des nodules eux-mêmes.

« À ce stade », note-t-elle, « nous ne savons pas si la production d'oxygène a un impact au-delà de la zone entourant les nodules. »