Une implosion a permis de mesurer Challenger Deep, le point le plus profond du monde

L’implosion d’un instrument scientifique dans la fosse des Mariannes a permis à des chercheurs d’effectuer une des mesures les plus précises de son point le plus profond, Challenger Deep.

De Maya Wei-Haas
Publication 10 févr. 2022, 17:14 CET, Mise à jour 12 févr. 2022, 20:53 CET
Map of the Mariana Trench

Carte de la fosse des Mariannes indiquant Challenger Deep, l’endroit le plus profond du globe.

PHOTOGRAPHIE DE National Geographic Atlas of the World, 11e Edition

Un petit bruit sec a interrompu le vacarme des vagues qui déferlaient. Premier indice que quelque chose allait de travers.

Au mois de décembre 2014, alors qu’il était assis à bord du R.V. Falkor, David Barclay a entendu un bruit dans ses écouteurs reliés à un microphone sous-marin accroché à la coque de son bateau. Son esprit s’est immédiatement braqué sur les deux sondes qu’il venait d’envoyer sombrer sous ses pieds vers un abysse de l’océan Pacifique : Challenger Deep. Situé à près de 11 kilomètres sous le niveau de la mer (environ deux kilomètres de plus que l’Everest), il s’agit de l’endroit le plus profond sur Terre.

En 1872, la corvette britannique HMS Challenger a mis les voiles à l’occasion de la première expédition organisée pour aller étudier les profondeurs de l’océan. Dévié de son cap, le navire (qu’on voit ici sur une gravure colorée manuellement) est tombé sur un gigantesque canyon sous-marin désormais connu sous le nom de fosse des Mariannes. L’équipage a alors mesuré la profondeur de sa pointe sud : 8 140 mètres. Lors d’une deuxième expédition dans les années 1950, l’équipage du HMS Challenger II a découvert dans les Mariannes une dépression encore plus importante qui s’est avérée être l’endroit le plus profond du monde, baptisée « Challenger Deep » en référence aux deux navires.

PHOTOGRAPHIE DE COLLECTION PJ / ALAMY STOCK PHOTO

Les deux instruments en question faisaient partie d’un protocole mis en place par David Barclay pour créer un médium compact et moins cher qui lui permettrait d’enregistrer le paysage sonore des profondeurs. Il travaillait dessus depuis son doctorat à l’Institut d’océanographie Scripps. L’étude des murmures de l’océan peut non seulement permettre aux chercheurs de mieux comprendre sa structure mais aussi les aider à identifier des mélodies particulières, qu’elles proviennent de baleines ou de sous-marins.

Le voyage aller-retour jusqu’à Challenger Deep devait prendre environ neuf heures aux deux sondes. Mais une seule des deux est revenue de ce voyage dans les profondeurs.

David Barclay ne s’en aperçu qu’après coup, le bruit sec a été causé par l’implosion du boîtier en verre d’un des instruments, une sphère de 38 centimètres protégeant ses composants électroniques. Bien que la sonde ait été détruite, David Barclay et ses collègues ont tout de même pu débusquer quelques refrains utiles dans la cacophonie de la destruction. L’équipe a exploité les échos de l’implosion, enregistrés par l’appareil rescapé, et a établi une des mesures les plus précises jamais réalisées à Challenger Deep.

Les précédentes mesures se situaient pour la plupart entre 10 900 et 10 950 mètres, mais la nouvelle estimation est l’une des plus profondes à ce jour (et elle est exorbitante) : 10 983 mètres.

En décembre 2014, des scientifiques ont déployé deux instruments de mesure (nommés Deep Sound) censés couler en chute libre et enregistrer les bruits des profondeurs. Mais après 2 500 mètres, une des deux sondes (Deep Sound Mark III) a implosé. L’autre sonde (Deep Sound Mark II), qu’on voit ci-dessus, a enregistré l’implosion et les nombreux échos qui se sont répercutés entre la surface et le plancher océanique.

PHOTOGRAPHIE DE Dieter Bevans

Les scientifiques savent depuis bien longtemps que Challenger Deep est l’endroit le plus profond du globe mais cela fait des décennies qu’ils essaient d’identifier précisément où et à quelle distance se trouvait son point le plus profond.

« Nous aimons découvrir les extrêmes de la planète », affirme Scott Loranger, auteur de l’étude et océanographe acousticien de l’Institut océanographique Woods-Hole. « Quelle est la montagne la plus élevée ? Le désert le plus aride ? Le piment qui pique le plus ? » Ce sont des entreprises comme celles-ci qui permettent de repousser les limites de la connaissance humaine, ajoute-t-il. « Au plus profond, c’est ce que chaque scientifique essaie de faire. »

 

PARANOÏA PROFESSIONNELLE

David Barclay, qui est désormais professeur agrégé à l’Université Dalhousie, en Nouvelle-Écosse, dit qu’il est un « paranoïaque professionnel » (un tempérament naturel après une carrière passée à balancer du matériel hors de prix par-dessus bord). Cette paranoïa le pousse à des préparatifs méticuleux. La veille de chaque déploiement important il rédige une liste répertoriant tout ce qui pourrait mal tourner.

« Ça a l’air un peu sadique, concède-t-il. Mais c’est vraiment un bon exercice à faire. »

Cette énumération des chemins possibles vers l’échec l’aide à éviter les catastrophes d’origine humaine comme le fait d’oublier de charger un instrument ou d’allumer un appareil. Malgré tout, il y a toujours des choses qui lui échappent.

L’exploration des profondeurs extrêmes de notre planète n’est pas chose aisée. Les kilomètres cubes qui séparent la surface du fond créent une pression écrasante. À Challenger Deep, celle-ci atteint 110 MPa, soit environ 1 000 fois la pression de surface.

En 1960, l’océanographe suisse Jacques Piccard et le lieutenant de la Navy Don Walsh ont manœuvré le Trieste, un bathyscaphe de la marine américaine. La flottaison de ce véhicule automoteur, ici suspendu au-dessus des vagues, est en partie assurée par un réservoir rempli de carburant. Il s’agit des deux premières personnes à s’être rendues à l’endroit le plus profond du globe. À l’époque ils avaient estimé la profondeur de Challenger Deep à 10 911 mètres.Domain

PHOTOGRAPHIE DE Domaine Public

Seuls quelques élus ont eu l’occasion de descendre à Challenger Deep. Les premiers furent l’océanographe Jacques Piccard et le lieutenant de la Navy Don Walsh, qui y sont descendus à bord du bathyscaphe Trieste le 23 janvier 1960. Ce jour-là, à l’approche du fond marin, le plexiglas d’un des hublots du Trieste s’est fissuré à cause d’une chute de température et a provoqué un vacarme assourdissant dans la cabine exigüe. Mais le hublot a tenu. Jacques Piccard et Don Walsh ont atteint Challenger Deep sains et saufs et y sont restés 20 minutes avant d’entamer leur remontée.

D’autres scientifiques y ont envoyé des véhicules pilotés à distance ou ont mesuré ces profondeurs abyssales depuis la surface à l’aide d’un sonar. Les deux appareils de David Barclay faisaient partie de cette longue tradition d’exploration.

Ceux-ci devaient descendre à une certaine profondeur et s’y maintenir pour enregistrer la symphonie océanique avant de remonter en surface. Le premier, le Deep Sound Mark II, devait descendre à 9 000 mètres de profondeur. L’autre, le Deep Sound Mark III, devait atteindre le fond marin. Mais une fois hors du champ de vision, il n’y avait plus vraiment de moyen de suivre leur descente.

« Vous tirez sur la corde pour les libérer et ils s’en vont, commente David Barclay. Vous ne les voyez pas. Vous ne communiquez pas. Vous ne savez pas ce qui leur arrive tout ce temps. »

Le 26 mars 2012, le réalisateur et explorateur National Geographic James Cameron, a réalisé la première descente en solo jusqu’à Challenger Deep à l’intérieur d’un submersible de sa conception, le DEEPSEA CHALLENGER, qu’on voit ici avant une descente test à 8 000 mètres. Durant l’expédition, qui a été réalisée en partenariat avec National Geographic, James Cameron a documenté son expérience en haute résolution et prélevé des échantillons pour qu’ils puissent être étudiés.

PHOTOGRAPHIE DE Mark Thiessen, NatGeo Image Collection

Toujours prêt à tout, David Barclay avait placé un micro sous la coque du bateau pour tendre l’oreille vers les profondeurs et découvrir ce qu’il s’y tramait. C’est là qu’il a entendu le bruit sec. Le soir venu, ignorant encore ce qui s’était passé, lui et l’équipage ont scruté la surface de l’océan à l’heure prévue pour récupérer les instruments. Mais il n’y en avait qu’un seul, qui dansait au gré des vagues.

Les chercheurs ont remonté le Deep Sound Mark II à bord et écouté ce qu’il avait enregistré. Un fatras bruyant a alors brisé le silence : la cacophonie créée par l’implosion du Mark III qui se trouvait sous Mark II. Selon David Barclay, cette implosion pourrait être dû à la défaillance d’un des petits flotteurs en céramique de l’instrument qui aurait causé des dégâts en chaîne.

En pliant sous le poids de huit kilomètres d’eau, le verre qui protégeait l’instrument a libéré une poche d’air qui, sous l’effet de la pression, a fait un mouvement de balancier avant de se disperser en un voile de bulles minuscules. Le bruit provoqué par toute cette agitation s’est propagé dans l’eau, est allé rebondir à la surface et est retourné dans les profondeurs où Mark II se tenait à l’écoute.

« On a tout de suite su que c’en était fini de lui », dit David Barclay au sujet de l’instrument détruit.

 

DES ONDES QUI REBONDISSENT

Six ans plus tard, Scott Loranger était assis à son bureau en train d’écouter les réverbérations de l’onde de choc. La pandémie empêchait tout travail de terrain et il espérait apprendre quelque chose d’utile en écoutant l’enregistrement. Après une mélasse sonore initiale, on y entend plusieurs échos distincts, chacun plus calme que le précédent jusqu’à ce qu’ils se fondent dans le silence.

« J’ai oublié de mettre sur pause et je continuais à taper sur mon clavier », explique-t-il. Soudain, il a entendu quelque chose d’étrange. Environ 25 secondes après l’implosion, un « pan ! » à peine perceptible s’immisce dans l’enregistrement. L’écho avait en fait parcouru près de 40 kilomètres en rebondissant entre la surface et le point le plus profond de l’océan plusieurs fois de suite. « Bon sang, se rappelle-t-il avoir pensé. Je ne m’attendais pas à ça du tout. »

La mesure d’ondes sonores est une des méthodes les plus fréquentes pour cartographier les fonds marins, le principe est semblable à celui de l’écholocation dont les chauve-souris se servent pour se repérer dans le noir. Durant de nombreuses années, des chercheurs ont fait détonner des explosifs à la surface ou près de celle-ci pour produire des ondes sonores allant se répercuter au fond de l’océan. Mark Rognstad, spécialiste de la cartographie des fonds marins à l’Institut de géophysique et de planétologie de Hawaï n’ayant pas pris part à cette expédition, indique que les chercheurs sont passés à des méthodes plus sûres pour générer du bruit, ils utilisent par exemple de l’air comprimé.

Plus l’eau est profonde, plus le bruit doit être intense et sa fréquence basse pour pouvoir atteindre le fond. En 2014, c’est une source sonore de ce type qui a été générée par l’implosion. Selon Mark Rognstad, la fracturation de boîtiers en verre mis sous pression peut être assez violente. À l’occasion d’une expédition financée par National Geographic, il était parti à la recherche d’épaves coulées lors la bataille de Midway pendant la Seconde Guerre mondiale. Il se souvient de l’implosion similaire d’une sphère en verre se trouvant à l’intérieur d’un véhicule piloté à distance qui avait mis les recherches sens dessus dessous. « On m’a décrit ça comme si un bâton de dynamite avait explosé. »

L’intensité de l’implosion du Mark III a propagé des ondes de choc qui ont fait des allers-retours à toute vitesse entre la surface et le plancher océanique. Si ce n’était pas arrivé, l’équipe n’aurait pas pu effectuer une mesure aussi précise. En se servant des caractéristiques acoustiques d‘un des échos comme témoin, Scott Loranger et ses collègues ont pu dater l’heure à laquelle est survenu le gros bruit initial et chacun de ses échos. Les chercheurs ont ensuite modélisé le chemin suivi par les différentes ondes sonores en prenant soin d’ajuster les variations subies par la vitesse du son selon la température, les conditions de pression et la salinité des différentes profondeurs.

C’est ainsi qu’ils ont obtenu leur mesure de la profondeur de Challenger Deep : 10 983 mètres, à plus ou moins six mètres.

 

LA MAGIE DU SON

Si les mesures de la profondeur de Challenger Deep ne concordent pas tout à fait, c’est parce que les méthodes sont différentes. Mais grâce aux avancées technologiques, il ne fait aucun doute que nous assisterons à de nouvelles tentatives d’exploration des abysses. Une analyse méthodique publiée l’an dernier a calculé une profondeur de 10 935 mètres grâce à des mesures acoustiques et de pression réalisées lors des descentes de Victor Vescovo à l’intérieur du Limiting Factor. Il est normal qu’il y ait certaines variations selon les méthodes utilisées. En effet, chacune d’entre elle comporte ses propres défis et incertitudes.

« On ne peut pas poser une règle et mesurer exactement », déclare Rochelle Wigley, géologue de l’Université du New Hampshire n’ayant pas pris part à l’expédition. Elle attire l’attention sur le fait que la différence entre les deux dernières valeurs obtenues est inférieure à 0,5 %.

Au fond, peu importe la profondeur exacte de Challenger Deep, le charme réside plutôt dans les péripéties et dans les nombreuses merveilles inconnues qui seront découvertes en chemin. L’implosion en elle-même est un bel exemple de sérendipité et a fourni aux chercheurs des données qu’ils n’avaient pas prévu d’obtenir.

Selon David Barclay, l’enregistrement est également pour chacun l’occasion de découvrir un endroit que peu de personnes auront la chance de visiter. Comme lorsqu’on crie dans le Grand Canyon pour écouter son propre écho, l’enregistrement est « une façon d’être vraiment présent dans la fosse [des Mariannes], dit-il. Et ça, je pense, c’est vraiment magique. »

Quant à son plan initial d’aller écouter le paysage sonore dans les profondeurs même de Challenger Deep, lui et ses collègues y sont finalement parvenus. En 2021, ils ont réussi à poser un appareil à l’endroit le plus profond de notre planète et à enregistrer le rythme paisible de l’océan pendant quatre heures.

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.

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