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Expédition IODP 357 – Vie et serpentinisation du Massif Atlantis

Une équipe internationale de 32 scientifiques dont 3 membres de l'IPGP, dirigée par Gretchen Früh-Green de l’ETH de Zurich (Suisse) et Beth Orcutt du Bigelow Laboratory for Ocean Sciences (USA) participe à l'expédition IODP 357 « Atlantis Massif Serpentinization and Life ».

Date de publication : 01/01/2016

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Ce programme planifié et dirigé par le consortium européen ECORD dans le cadre du programme international IODP a pour objectifs d’étudier le massif Atlantis de la dorsale médio Atlantique en intégrant les trois aspects biologique, chimique et tectonique. Après une campagne océanographique à bord du navire britannique James Cook (du 26 octobre jusqu’au 11 décembre 2015), tous les scientifiques sont actuellement réunis à Brème pour l’étude des carottes.

En direct de Brême : des signes de vie identifiés au sein de roches du manteau hydraté !

Une première étude préliminaire d’une séquence inédite d’échantillons prélevés dans des roches d’origine mantellique a permis à l’équipe internationale d’identifier des signes pouvant indiquer la présence d’écosystèmes actifs dans ces roches dont on cherche également à comprendre comment elles sont exhumées au niveau du plancher océanique aux dorsales lentes.

Le massif Atlantis est une montagne sous marine haute d’environ 4000 m et située à proximité de la dorsale médio-atlantique, au sein d’une des plus longues chaînes de montagne du monde, qui s’étend de l’océan Arctique à l’Atlantique sud. Ce massif est issu d’un contexte tectonique particulier qui a permis, à la différence des autres massifs de la dorsale constitués de roches volcaniques, de faire affleurer au fond de l’océan des roches provenant du manteau terrestre.

Ces roches se distinguent chimiquement et minéralogiquement de la plupart des autres roches du plancher océanique, en particulier elles s’altèrent en présence d’eau de mer, au cours d’un processus appelé la serpentinisation, qui produit notamment de l’hydrogène, du méthane, et de la chaleur.

Ce sont ces réactions qui intéressent particulièrement les scientifiques de l’expédition, car elles représentent un possible moteur d’apparition et de développement de la vie en l’absence de lumière, et les conditions qui règnent dans ces environnements profonds pourraient être similaires à celles rencontrées sur d’autres planètes, ou au début de l’histoire de la Terre.

Ces processus bio/géo/chimiques sont aussi à l’origine du spectaculaire site sous-marin de « Lost city » avec de grandes tours de carbonates blanches, mesurant jusqu’à 60 m de haut, formées par l’émission d’eaux hyperalcalines tièdes ayant percolées à travers les roches du manteau. Ces structures représentent aussi un « oasis » des profondeurs et hébergent des microorganismes uniques qui tirent leur énergie de l’hydrogène et/ou du méthane émis.

Les objectifs scientifiques de l’expédition IODP 357

Les principaux objectifs scientifiques de l’expédition IODP 357 sur le Massif Atlantis s’articulent autour de trois grands thèmes (biologique, chimique et tectonique) et devront tenter de répondre à de nombreuses questions dont les suivantes :

  • Quelle est la nature et la structure des communautés microbiennes hébergées par les serpentines et jusqu’à quelle profondeur cette activité microbienne peut-elle avoir lieu ?
  • En quoi ces communautés diffèrent ou interagissent-elles avec les communautés des sédiments ou de la croûte océanique basaltique de même âge ?
  • Quelles sont les conséquences des processus de serpentinisation pour les grands cycles (bio)géochimiques ?
  • Comment les phases carbonées sont-elles réparties localement et régionalement ? Quels sont les taux de fixation du carbone, sous forme de biomasse ou de carbonate solide, dans les roches de la croûte pendant lors de l’activité hydrothermale  de basse température ? Quel est le rôle de la serpentinisation dans la séquestration du carbone ?
  • Comment les roches dérivées du manteau sont-elles exhumées au niveau du plancher océanique aux dorsales lentes et quel rôle jouent les failles d’exhumation dans l’hydrothermalisme et la serpentinisation

Le déroulement du programme

Neuf membres de l’équipe scientifique ont embarqué avec les scientifiques et ingénieurs de ECORD Science Operator (ESO) à bord du navire britannique James Cook pour 6 semaines d’exploration du Massif Atlantis (du 26 octobre au 11 décembre) lors la phase en mer de l’expédition. Pendant cette période, l’équipe a collecté les roches du Massif Atlantis en utilisant deux types de foreuses, mises en œuvre par le British Geological Survey (BGS, Royaume-Uni) et le MARUM (Allemagne). C’est la première expédition IODP à utiliser ce type de technologie de forage opérée à distance. Seules quelques mesures initiales ont été effectuées à bord sur les carottes ainsi que l’archivage des échantillons destinés à l’écologie microbienne, plus sensibles à la dégradation et à la contamination.

La totalité des membres de l’équipe scientifique et de l’ESO est actuellement réunie pour la phase « à terre » de l’expédition, depuis le 20 janvier, dans les locaux de la carothèque IODP et du laboratoire MARUM, à Brème, Allemagne. Les carottes sont alors entièrement décrites et échantillonnées pour différentes analyses et les résultats initiaux de l’expédition seront publiés dans des journaux à comités de lecture et dans les comptes rendus d’IODP. Après une période d’un an, les carottes pourront être utilisées par tout scientifique souhaitant les étudier pour de nouvelles recherches.

 

Les chercheurs de l’IPGP impliqués dans la mission IODP 357

Mathilde Cannat s’intéressera plus particulièrement aux relations entre le manteau et le magma exhumé le long du Massif Atlantis. Son but est de comprendre le magmatisme et le volcanisme de la dorsale pendant l’exhumation du manteau.

Javier Escartin étudiera la zone d’affleurement et les mécanismes déformation le long des failles. Il travaillera sur les liens entre les déformations fluides et la biosphère.

Bénédicte Ménez cherchera à caractériser l’origine biologique ou abiotique (sans intervention du vivant) du carbone organique retrouvé dans ces roches. Cela permettra de mieux comprendre les processus capables de synthétiser des molécules d’intérêt prébiotique dans ces environnements mais également d’identifier les sources de carbone utilisées par les écosystèmes chimiosynthétiques tirant leur énergie de la réaction de serpentinisation, loin de toute source de lumière.

 

Pour en savoir plus :

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