Caractériser un environnement complexe

Tempo

L'écosystème hydrothermal est difficilement accessible de par sa profondeur, ses forts gradients physico-chimiques et la répartition de sa faune en petits îlots. Son étude nécessite l'utilisation de submersibles dotés de systèmes de navigation et de télé-manipulation très évolués. La mise en œuvre de ces sous-marins par des navires océanographiques est limitée par la météo. Les périodes d'études sont donc restreintes aux saisons clémentes, soit de avril à septembre au large des Açores.

Notre connaissance de cet écosystème se résume ainsi à une fenêtre temporelle réduite. Les informations sur l'évolution annuelle de ces systèmes extrêmement dynamiques sont actuellement insuffisantes. Développé en 2006, Tempo est un système d'observation autonome qui permettra de suivre l'évolution d'un massif de modioles hydrothermales durant douze mois.

Comment ça marche ?

Tempo est construit autour de deux objectifs : acquérir des séquences vidéo, effectuer des mesures physico-chimiques, et ce durant douze mois. Ce module est équipé d'une caméra vidéo associée à deux projecteurs à led. L'optique est protégée des salissures marines par une méthode électrochimique. Un analyseur chimique Chemini et deux sondes de températures complètent le module. Ils permettront de suivre l'évolution de la température et de la concentration en fer dans l'environnement baignant les moules. Ces instruments sont pilotés et alimentés par un système autonome pré-programmé appelé SeaMON.
Tempo sera positionné par Victor en fin de campagne près de l'édifice hydrothermal Tour Eiffel et récupéré en août 2007.

 

Débitmètre : le "Flo"

Le fluide hydrothermal fournit à la faune associée, l'énergie nécessaire à son développement, en particulier par la chimiosynthèse. La mesure du débit de ce fluide permettra d'évaluer les quantités d'éléments chimiques présentes dans l'environnement des organismes, et par conséquent, de mieux comprendre leurs besoins et leurs tolérances.

Comment ça marche ?

Le "Flo" redouble d'astuces avec deux méthodes d'estimation du débit. La première est visuelle et permet d'évaluer le débit en calculant la vitesse de passage des particules dans un cylindre gradué. La seconde méthode utilise le principe du film chaud : un premier capteur mesure la température ambiante du fluide, le second capteur mesure la température du fluide à proximité d'une petite résistance chauffante. La différence entre les deux températures est inversement proportionnelle à la vitesse du fluide. L'utilisation de ces deux méthodes permet de comparer et de valider les mesures obtenues.

 

Cages à faune

Une autre approche pour étendre la fenêtre temporelle de l'étude de l'écosystème hydrothermal consiste à mouiller plusieurs "enclos à moules" durant la période estivale et de récupérer ces enclos pendant le reste de l'année.

Comment ça marche ?

Les enclos sont constitués de grillage sur une armature synthétique. Les enclos sont équipés d'un lest, d'un largueur acoustique et de flottabilité. Ils sont mouillés depuis le navire. Sur le fond, Victor va les repérer, les positionner à proximité d'une zone hydrothermale active colonisée et les remplir de moules. Durant les mois suivants, le navire océanographique Arquipelago de l'IMAR, larguera le lest par acoustique depuis la surface et récupérera les cages. L'étude de ces moules à Horta permettra d’évaluer l'effet de la saison sur la physiologie de ces organismes, par exemple la reproduction. Cette opération est possible sur le site hydrothermal Menez Gwen, car les modioles provenant de ce site survivent à la décompression et peuvent être étudiées en aquarium à pression atmosphérique.

 

Pepito et Chemini

Pepito (à gauche) est l'alter ego de Chemini. A travers une canule, il prélève des échantillons d'eau du milieu marin profond. Cette eau est conservée dans une série de 15 bouteilles, ramenées à la surface en fin de plongée.
L'eau est ensuite analysée en laboratoire, permettant de connaître la composition chimique de ces échantillons.

Comment ça marche ?

Une pompe pour aspirer, des vannes pour diriger les échantillons d'eau et quinze bouteilles pour les conserver. Cela paraît simple, mais à plus de 1000 mètres de fond et dans l'eau de mer, les choses se compliquent !

 

Développé depuis 2004, Chemini (à droite ci-dessus) est un analyseur chimique miniaturisé qui permet de mesurer les concentrations en fer et en sulfure de l'environnement sous-marin.
Il peut travailler jusqu'à 6000 mètres de profondeur et a très peu d'équivalent dans le monde (DPA en est un). Il a été utilisé pour la première fois sur les sources hydrothermales profondes au cours de cette campagne.

Comment ça marche ?

Chemini est installé sous le ventre de Victor. Il aspire l'eau à travers une canule manipulée par le submersible. Cette eau est acheminée vers Chemini, qui analyse immédiatement le fer et l'hydrogène sulfuré au fond comme s'il était dans un laboratoire !

Pour en savoir + sur Chemini

 

METS

Le capteur de méthane en flux METS permet de mesurer la concentration en méthane dans l'eau de mer. Comme le méthane est un gaz a effet de serre, la connaissance de son cycle dans l'océan et l'atmosphère est indispensable pour évaluer sa contribution au réchauffement global.

Le méthane est, comme l'hydrogène sulfuré, une des sources d'énergie utilisée par les microorganismes pour la réalisation de la chimiosynthèse. Ces composés sont retrouvés en fortes concentrations dans certains écosystèmes marins profonds, comme les sources hydrothermales ou les sources de fluide froid.

Comment ça marche ?

Une pompe fixée sur le châssis de Victor prélève des échantillons d'eau en continu. Ces échantillons sont transférés dans une cellule abritant le capteur. Le méthane dissous dans l'eau traverse une membrane microporeuse qui isole la tête du capteur de l'eau environnante. Un capteur spécifique à ce gaz, situé dans l'enceinte du module, mesure directement sa concentration. L'instrument est autonome : ses données sont stockées puis lues en surface après la remontée du submersible.

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