Vulgarisation scientifique - Les océans

Cela peut sembler futile, mais ce qui se cache sous les océans, lieu où l'on estime que pour la première fois de l'histoire de la Terre, la vie est apparue, est vraiment spectaculaire !

Apparition des océans :

La Terre n'est pas la seule planète à avoir de l'eau. En réalité, beaucoup des planètes de notre Système Solaire en ont, mais elle est principalement sous forme de glace, hormis, par exemple, l'une des lunes de Jupiter (Europe), qui a probablement sous sa surface tout un océan liquide.

L'avantage qu'a la Terre pour garder toute son eau à sa surface est sa position relative au Soleil. On dit qu'elle se situe dans la "zone habitable" de notre Système Solaire car elle se situe dans une "zone" où l'eau à la surface peut rester sous forme liquide.

L'eau (dont la molécule est fondamentalement simple : H₂O) est ainsi un élément commun dans l'Univers.

Selon l'hypothèse la plus prisée des scientifiques, des météorites et des comètes qui contiendraient de l'eau se seraient abattues sur Terre. Ce qui a permis à la Terre d'avoir une atmosphère riche en eau, et donc, lorsque la Terre s'est refroidie suffisamment, de rendre possible la condensation de l'eau contenue dans celle-ci (pluie). C'est en plusieurs millions d'années que ces pluies abondantes auraient immergé la croûte terrestre, formant ainsi les premiers océans. Aujourd'hui, ils recouvrent 70% de la surface de la planète.

Récemment, une sonde qui a survolé la comète Hartley 2 a découvert qu'elle avait une composition chimique similaire à celle des océans terrestres. Conservant donc cette théorie en tête de liste.

Les marées :

Cela peut sembler étonnant, mais c'est pourtant vrai : la Lune est responsable des marées. Mais comment ? Et bien c'est la force d'attraction gravitationnelle (plus précisément la force de marée) de notre satellite naturel qui engendre cela, mais seulement d'un côté de la Terre : là où la Lune est au-dessus de la Terre, les océans vont "suivre" la Lune, ce sont les marées hautes. De l'autre côté, c'est la force centrifuge (tendance à s'éloigner du centre) engendrée par la rotation de la Terre par rapport au centre de rotation du "couple Terre-Lune" qui va engendrer les mêmes marées. C'est donc aux autres extrémités que se produisent les marées basses.

Les courants marins et liens avec le climat :

Les courants sont des déplacements d'eau de mer. On en distingue deux types principaux : la circulation océanique de surface, et celle globale.

La circulation océanique globale crée un cycle appelé : la circulation thermohaline. Elle est à l'échelle planétaire, faisant circuler des volumes d'eau énormes à travers tous les océans de la planète. Ce type de circulation est à la base d'un transfert de chaleur massif d'un point à l'autre de la planète. En outre, l'eau chaude des tropiques, entraînée par des écarts de température, de densité, et de salinité, est poussée vers le pôle nord. Mais d'ici là, elle a le temps de se refroidir, de se densifier et plonge en conséquence vers le fond. Et une fois plus froide, plus lourde, elle retourne vers le pôle sud. L'eau froide et dense se refroidit encore en se mélangeant à l'incessant courant d'eau circumpolaire permanent (autour des pôles). Ce courant, étant le plus puissant au monde, est un mécanisme crucial dans la régulation climatique des océans. La dérive nord atlantique peut absorber des millions de tonnes de dioxyde de carbone atmosphérique. Il est dissous dans les eaux de surface, puis est envoyé pour très longtemps dans le fonds des mers.

Les courants de surface, quant à eux, sont générés principalement par la forces des vents. Ils peuvent influencer l'eau jusqu'à une profondeur d'environ 300 mètres. Leurs localisations peuvent changer en fonction des vents dominants et des saisons. Ils sont soumis à la force de Coriolis, provoquée par la rotation de la Terre, selon laquelle toute chose en mouvement dans l'hémisphère nord est déviée vers la droite, c'est vers la gauche dans l'hémisphère sud. Cela crée des gyres océaniques, c'est-à-dire de gros tourbillons d'eau formés par les courants marins de surface. Un exemple fréquent de ce genre de courant est le Gulf Stream, qui est un courant chaud de surface de l'Atlantique nord, qui prend de la chaleur grâce aux rayonnements solaires des tropiques. Puis il monte en direction de l'Europe avec les vents. C'est ce courant qui permet à l'Europe d'avoir ce climat actuel (il serait plus froid sinon).

Les fonds marins :

Les fonds marins désignent l'ensemble des fonds immergés dans des mers ou des océans. On y retrouve plusieurs sous-parties :

• Le plateau continental : constitue le prolongement du continent sous la surface d'un océan (de l'ordre de 100 à 200 mètres).
• Le talus continental : forme la liaison entre le plateau continental et la plaine abyssale, d'une profondeur généralement située entre 3000 et 5000 mètres.
• La plaine abyssale (grands fonds) : est en général située entre 5000 et 6000 mètres de profondeur. Elle peut être constituée d'une dorsale océanique (comme des montagnes sous-marines) et de fosses océaniques encore plus profondes. Étonnamment, la vie est effectivement possible à cette profondeur de l'océan. On y a retrouvé un grand nombre d'espèces distinctes.

On y observe de grandes quantité d'hydrates de méthane susceptibles de fortement accentuer et accélérer le réchauffement climatique s'ils venaient à fondre. En raison des risques de conflits en ce qui concerne l'exploitation de ces fonds (éviter la surpêche notamment), l'ONU a déclaré les fonds marins : patrimoine mondial de l'humanité.  

Actuellement, le plus profond point connu dans l'océan s'appelle la Fosse des Mariannes, de 10 971 mètres. Elle se situe dans la partie nord-ouest de l'océan Pacifique, à l'est des Îles Mariannes.

Plus précisément, l'océan (ou plus globalement : les grandes étendues d'eau salée), sont subdivisées en d'autres parties distinctes :

• La zone photique : également nommée zone euphotique ou zone épipélagique, est une zone aquatique comprise entre la surface et la profondeur maximale d'un lac ou d'un océan, mais exposée à une lumière suffisante pour que la photosynthèse se produise. Elle s'étend donc jusqu'à une profondeur à laquelle l'intensité lumineuse résiduelle est de 1% de celle de la surface (profondeur euphotique). Elle constitue la première couche de la zone pélagique. Elle est composée des couches suivantes :
• La zone altiphotique : de 0 à 40 mètres. 
• La zone mésophotique : partie inférieure de la zone photique, zone où pénètre la lumière. Elle débute à environ 30 mètres (ou 40) de profondeur jusqu'à 150 mètres.
• La zone rariphotique (zone crépusculaire) : située entre 130 et 309 mètres sous la surface, bénéficiant de très peu de luminosité.
• La colonne d'eau est un concept utilisé en écologie aquatique. Cela désigne, représente et étudie des compartiments représentatifs de différents "types" d'espèces aquatiques. En outre, elle divise l'océan en étages, à partir des espèces que l'on y trouve. Elle est composée des couches suivantes caractérisées par :
• Les espèces pélagiques, vivent en haute mer (on les désigne sous le nom de pelagos). On y retrouve notamment : les requins, les espadons, les planctons, les sardines...
• Les espèces démersales, vivent près du fond, mais n'en sont pas dépendantes, elles peuvent circuler dans la colonne d'eau pour s'alimenter. On y retrouve : le colin, la morue...
• Les espèces benthiques, dépendantes du fond.

• La zone pélagique : elle correspond à la partie des lacs, des mers ou océans comprenant la colonne d'eau (contrairement à la zone démersale), mais sans la plaine abyssale et les côtes. Elle est divisée en sous-zones, définies par la profondeur marine (ou plus précisément en fonction de leurs caractéristiques écologiques) :
• Épipélagique (surface -> 200m) : espace où la lumière est suffisante pour permettre la photosynthèse. Cette zone est également appelée la zone photique.
• Mésopélagique (200m -> 1000m) : lumière insuffisante pour la photosynthèse. Cette zone est également appelée la zone aphotique.
• Bathypélagique (1000m -> 4000m) : l'océan est presque entièrement sombre (il y a toutefois les organismes bioluminescents). Aucune plante vivante ne peut s'y trouver. La plupart des animaux présents se nourrissent des détritus tombant des zones au-dessus (la neige marine), ou par la chasse d'autres organismes. 
  
• Abyssopélagique (4000m -> croûte océanique) : il est impossible pour la lumière d'y accéder. La majorité des êtres vivants sont aveugles et albinos.
• Hadopélagique (failles océaniques -> 11000 m) : cette zone est très méconnue, et très peu d'espèces y ont été répertoriées.

Caractéristiques des océans actuels :

Il est possible d'appelé "océan Mondial" l'ensemble des océans de la planète, ou encore "Océan" (avec la majuscule). Mais plus distinctement, on a les océans suivants :

Les océans disparus :

La Terre ne ressemblait pas du tout à ce qu'elle ressemble aujourd'hui, en raison de la tectonique des plaques ayant reconfiguré la physionomie de la Terre au cours des ères géologiques. Voici une petite liste (incomplète) des océans "disparus" :

• Panthalassa (-900 à -650 millions d'années) : vaste océan qui entourait le supercontinent de la Pangée, dont l'océan Pacifique est le reste.
• Océan Lapétus (-630 à -450 millions d'années) : précurseur de l'Atlantique.
• Océan Centralien (-440 à -410 millions d'années) : océan situé sur l'actuelle Europe de l'Ouest et notamment la France.
• Téthys (-250 à -55 millions d'années) : précurseur de la Méditerranée.

Des océans extraterrestres :

Il est actuellement envisagé que Mars possède, ou a possédé, un océan sur l'hémisphère nord. Des découvertes récentes réalisées par la mission Mars Exploration Rover indiquent que Mars a possédé de l'eau en au moins un endroit.

De plus, il est possible que Vénus ait ressemblé à la Terre. C'est aujourd'hui la planète la plus chaude du Système Solaire, aucun océan ne peut s'y trouver.

Toutefois, de l'eau liquide existe effectivement sous la surface de plusieurs satellites naturels (lunes), protégée du vide spatial et du froid. Comme Europe, probablement Callisto et Ganymède. Sur Titan, des "océans" (ou du moins de mers liquides) de méthane et d'éthane s'y trouvent à la surface, contrairement à toutes les autres planètes du Système Solaire (sauf bien sûr la Terre).

Les vagues :

Les vagues peuvent être créées par de multiples moyens : passage d'un objet dans l'eau (bateau), rencontre de courants et le vent soufflant à la surface. Les caractéristiques principales des vagues (hauteur, période et longueur) vont dépendre de la force du vent, la distance sur laquelle il souffle et bien sûr la durée pendant laquelle il souffle.

La forme des vagues dépend de son milieu. Le mouvement des vagues est circulaire en eau libre, son amplitude se réduit alors que la profondeur augmente. En eau peu profonde, le mouvement s'aplatit : il devient elliptique. Les vagues approchant d'une côte finissent donc par s'aplatir sur une pente douce (comme les plages). Mais elles se cambrent (courber en arc) et finissent par déferler lorsque les fonds remontent plus brutalement.

La biologie marine :

La biologie marine désigne la science qui étudie la vie marine sous toutes ses formes. Les océans représentent un habitat plus vaste que les habitats terrestres. C'est cette particularité qui fait que les 3 dimensions de l'espace sont beaucoup plus occupées que sur terre. La profondeur joue un rôle très important dans la répartition des espèces.

Les scientifiques ont divisé l'ensemble des espèces aquatiques en deux grandes parties : le pélagos (intégralité des organismes aquatiques vivant dans la colonne d'eau), et le benthos (ensemble des organismes occupant les fonds marins ou leur surface). Le pélagos est subdivisé en plancton et necton. Les nectons désignent l'ensemble des organismes qui peuvent nager de telle façon à se déplacer contre les courants, les organismes du plancton n'en sont pas capables.

Mais ce genre de classification a des limites. Certains organismes peuvent être benthiques durant une partie de leur existence, puis devenir pélagiques.

La pollution :

On estime à environ 4% la superficie de l'océan Mondial épargnée par les activités humaines, mais 40% de sa superficie serait fortement affecté, essentiellement dans l'hémisphère Nord, près des pays industrialisés.

Cela entraîne forcément de la pollution. De très nombreuses sources de pollution existent : forages pétroliers, extractions de sables, granulats, algues, déchets, dégazages, sédiments, munitions immergées (certaines contenant du gaz toxique pourrait engendrer énormément de dommage à l'échelle locale), les accidents (notamment les marées noires)...

Une étude du Global Ocean Oxygen Network (GO2NE) révèle qu'au cours des 50 dernières années, la proportion de zones de haute mer dépourvues de tout oxygène a plus que quadruplé et que les sites à faible teneur en oxygène situés près des côtes ont été multipliés par 10 depuis 1950. Les scientifiques estiment que la teneur en oxygène va continuer à chuter dans ces deux types de zones au fur et à mesure que la Terre se réchauffera. Pour mettre un terme à ce déclin, il est nécessaire de limiter le changement climatique et la pollution par les nutriments, en particulier les engrais et les eaux usées.

On estime à plusieurs centaines de millions de tonnes la masse de tous les déchets accumulés dans les océans (principalement du plastique). Cette quantité ne fait qu'augmenter de façon très inquiétante.

Cela a d'énormes conséquences (pas uniquement dans les océans, mais cela en fait partie) : des études de plus en plus nombreuses mettent en évidence la disparition importante d'espèces à un rythme élevé, laissant entendre que la sixième extinction de masse* serait en cours (la 6e). Les changements de climat et la perte d'habitat sont mis en cause.

*Lors d'une extinction de masse, un nombre important d'espèces disparaissent dans le monde sur une période de temps relativement courte à l'échelle des temps géologiques.

La pollution des océans est un bel exemple de ce qui se produit aujourd'hui.

Cette pollution des océans est telle que l'on retrouve une zone de pollution tellement vaste qu'on a attribué à cette zone le nom de 7e continent, d'une profondeur de 30 mètres. Sous l'effet des courants, des milliards de fragments de plastique sont réunis dans les mers. Ils ont été multipliés par 100 dans le Pacifique en 40 ans ! Ce "continent" a la taille d'un tiers des États-Unis. On y retrouve des sacs plastiques, des bouteilles, des filets, des bidons... mais surtout de petits fragments. Cela se forme à cause des gyres océaniques (vortex), qui les attire à des endroits précis, et d'où ils ne peuvent pas sortir par eux-mêmes.

Plus généralement, le nombre très important de plastics dans l'océan fait que les animaux présents en avalent. Or, on sait tous que manger du plastique n'est pas une bonne idée, il y a donc encore plus de morts.