WP3 : modélisation du panache hydrothermal et dispersion des éléments biogéochimiques principaux.

Le devenir de ces éléments chimiques est mal connu. On sait qu’ils peuvent être transportés sur des longues distances par les courants marins (ex. sur des milliers de kilomètres à travers l’océan Pacifique), être utilisés comme nutriments par la biosphère, c’est-à-dire les êtres vivants, ou encore sédimenter jusqu’au fond de l’océan. L’étude de leur transport et de leurs transformations à l’échelle de la planète, appelé cycle biogéochimique, mérite donc qu’on s’intéresse de près aux rôles particuliers des sources hydrothermales.

Notamment, il nous faut mieux comprendre le devenir à court et moyen terme des composés (géo)chimiques émis par ces sources. Où sont-ils transportés ? Dans quelle proportion sédimentent-ils ? Sont-ils utilisés (consommés) par certains organismes vivants et comment ?

Plusieurs études préliminaires de physique de l’océan nous ont permis de montrer que des tourbillons de plusieurs dizaines de kilomètres de diamètre peuplaient l’océan profond. Ils peuvent piéger des éléments présents sur le fond des océans et les transporter sur de longues distances. Les courants de marée, eux aussi, qu’on pensait initialement importants uniquement dans les eaux peu profondes, semblent jouer un rôle pour générer des échanges verticaux même à de grandes profondeurs. Ces questions de transport physique n’ont néanmoins pas été abordées dans le cas des sources hydrothermales et des composés chimiques qui en sont issus.

Distribution du fer dissous (nmol kg-1) dans l’océan Atlantique obtenue à partir du produit intermédiaire de données GEOTRACES (Schlitzer, 2014). Les panaches présentant des anomalies de concentration en fer au niveau des dorsales sont très visibles

 

Distribution du fer dissous (nmol kg^-1) dans l’océan Atlantique obtenue à partir du produit intermédiaire de données GEOTRACES (Schlitzer, 2014). Les panaches présentant des anomalies de concentration en fer au niveau des dorsales sont très visibles

Pour y répondre, ce WP3 va s’attacher à mettre en place un outil, appelé modèle numérique de circulation régionale, qui permet de simuler le devenir de quelques éléments chimiques majeurs émis par les sources hydrothermales. Ce modèle peut se représenter comme une piscine virtuelle sur laquelle on ferait souffler du vent pour générer les courants marins, et qu’on chaufferait par le haut pour créer une stratification entre de l’eau chaude en surface et de l’eau froide au fond. On ajoute ensuite des montagnes sous-marines réalistes qui contraignent les courants, créant ainsi des chenaux particuliers, et on secoue le tout pour générer des courants oscillants de la marée ! Pour finir, on rajoute des éléments géochimiques au niveau des sources hydrothermales, qui seront donc transportés par les courants. Comme on connait certaines des transformations qui vont affecter ces éléments chimiques, le modèle va nous permettre de représenter l’évolution de leur concentration au fur et à mesure qu’ils sont transportés. Cette expérience numérique va être réalisée suffisamment longtemps pour avoir une vision statistique du devenir des composés biogéochimiques. Nous espérons donc mieux connaître le rôle des sources hydrothermales dans les cycles biogéochimiques globaux du fer, du manganèse et du méthane.