Ocean view

Les fonds marins en gros plan

Le réseau NEPTUNE Canada offrira aux chercheurs et au public une vue sans précédent sur notre monde sous-marin
12 août 2009
Chris Barnes, directeur du projet NEPTUNE Canada,
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Chris Barnes, directeur du projet NEPTUNE Canada, à l'intérieur d'une capsule dont le cadre est conçu pour résister au chalutage.
NEPTUNE Canada

En ce début de juillet, le treuil à l’arrière du navire abaisse lentement dans les eaux calmes une capsule en acier de 13 tonnes, soit à peu près la taille de trois fourgonnettes. Le cadre de la capsule, peint en jaune vif, est conçu pour résister au chalutage et faire dévier les filets de pêche. C’est qu’une fois en place, cette capsule aura avant tout pour fonction de protéger les instruments de communication et d’alimentation perfectionnés qu’elle renferme. Imaginez une prise de courant installée au fond de l’océan afin d’alimenter un réseau électrique et un système Ethernet.

À la cale sèche d’Esquimalt, près de Victoria, en Colombie-Britannique, l’équipage du câblier Lodbrog, un traversier converti appartenant à une division de la société de télécommunications Alcatel-Lucent, montre comment la capsule, appelée un noeud, sera mise en place dans l’océan au cours de l’été. La manoeuvre se fait sans peine, mais le navire est amarré sur une jetée dans une base navale. Il faudra sans doute un peu plus d’adresse pour l’exécuter sur les eaux houleuses du Pacifique.

L’installation des noeuds, qui sont en fait des stations d’observation, représente l’une des étapes finales des travaux menant à la réalisation de l’observatoire océanique le plus vaste au monde, connu sous le nom de NEPTUNE Canada (pour North East Pacific Time-series Undersea Networked Experiments). En tout, cinq de ces noeuds doivent être ancrés à un câble optique en boucle, alimenté sur une longueur de 800 kilomètres, qui a été déposé sur le fond marin il y a deux ans.

Plan du tracé du câble relié
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Plan du tracé du câble relié à l'observatoire océanique NEPTUNE Canada.
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Par la suite, l’équipage du navire de recherche Thompson prendra le relais et raccordera une centaine d’instruments aux câbles de prolongement qui hérissent les noeuds. D’ici la fin de l’année, les chercheurs seront en mesure d’observer la croûte océanique en temps réel. Et cette vue imprenable sur le fond des océans sera aussi accessible au public grâce à Internet. 

« Jusqu’à maintenant, de gros navires déposaient des instruments sur le plancher océanique, ce qui leur permettait de recueillir une photographie », affirme Peter Phibbs, codirecteur de l’ingénierie et de l’exploitation de NEPTUNE Canada. « Au fil des ans, ils ont surtout obtenu des instantanés. Mais si vous êtes là-dessous tout le temps, vous pouvez observer les changements au moment même où ils se produisent. »

Essentiellement, c’est ce qui fait la différence entre un album de photographies et un film haute définition.

À la cale sèche d
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À la cale sèche d'Esquimalt, le 3 juillet 2009, l'équipage du Lodbrog montre comment un noeud sera mis en place.
NEPTUNE Canada

NEPTUNE permettra d’étudier en temps réel les plaques tectoniques, le mouvement des fluides sur le fond océanique et les effets du changement climatique sur les écosystèmes marins. Il aidera à localiser avec précision les tremblements de terre et à observer le stress sismique qui en résulte.

Les sondes de pression posées sur le plancher océanique devraient aider les chercheurs à comprendre le mouvement des tsunamis dans les grands fonds et les zones côtières, alors qu’une meilleure connaissance des courants marins pourrait servir en cas de catastrophes causées par l’homme, comme les collisions entre navires ou les déversements de pétrole.

Il n’est pas facile de construire un observatoire sous-marin. Certains instruments seront installés sur un pinacle rocheux, à 17 mètres de profondeur, tandis que le noeud placé le plus en profondeur sera déposé sur une plaine abyssale à 2,7 kilomètres sous la surface.

Le noeud Barkley Canyon est suspendu au treuil du
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Le noeud Barkley Canyon est suspendu au treuil du Lodbrog, prêt à amorcer sa descente vers le plancher océanique, à 650 mètres de profondeur.
NEPTUNE Canada

Pendant la planification du projet NEPTUNE, les chercheurs ont dû faire face au dilemme que connaît toute personne qui a été mise en garde contre le danger de laisser tomber son séchoir à cheveux dans la baignoire. Comment alimenter en électricité un noeud sous-marin? La réponse : grâce à un connecteur dans lequel de l’huile végétale déplace de l’eau salée afin de créer une connexion électrique sécuritaire. Les composantes des noeuds et des instruments sont en plus recouvertes de matériaux résistants à la corrosion, comme le titane.

Au total, c’est un courant continu de 10 000 volts qui circulera dans le câble, ce qui fait pas mal de courant si l’on considère qu’une prise résidentielle moyenne fournit 120 volts. Dans des conditions normales, un tel système surchaufferait rapidement, mais dans le fond des océans, où l’eau se maintient à une température de 2 °C, les noeuds restent au frais. Chaque noeud modifiera la tension afin d’alimenter sans risque de court-circuit des instruments soigneusement calibrés : hydrophones, séismomètres, caméras vidéo et appareils photographiques haute résolution. D’autres instruments mesureront la salinité, le dioxyde de carbone et même le mouvement des organismes dans les sédiments. Les scientifiques auront la possibilité d’ajouter des instruments à mesure que les données recueillies soulèveront de nouvelles questions. Dès qu’un événement sous-marin surviendra, les chercheurs de NEPTUNE voudront en connaître le lieu, la cause et l’envergure et observer les modifications qui se produisent au fil du temps.

La multitude de données colligées sera transmise par fibre optique à la station de Port Alberni, sur l’île de Vancouver, qui les communiquera par une connexion Internet à large bande à l’Université de Victoria. Elles seront accessibles à partir du site Web neptunecanada.ca.

Le noeud Barkley Canyon est mis à l
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Le noeud Barkley Canyon est mis à l'eau pour une descente de 650 mètres vers le fond de l'océan.
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Le système d’archivage et de gestion des données utilisé par NEPTUNE recueille aussi les renseignements provenant de VENUS (pour Victoria Experimental Network Under the Sea), un réseau côtier d’observatoires sous-marins reliés par câble. VENUS a été mis en service à Inlet Saanich près de Victoria en 2006, puis dans le détroit de Georgie, qui sépare l’île de Vancouver du continent, en 2008. Plus de 200 chercheurs d’une douzaine de pays se servent des données de VENUS qui les renseignent sur des sujets aussi pointus que la migration nocturne ascendante du zooplancton.

Lors d’une démonstration du projet NEPTUNE, en juillet, on a demandé à Phibbs pourquoi le grand public devrait se sentir concerné par ce qui se passe au fond du Pacifique. « Pourquoi s’y intéresser? Parce que les océans couvrent une énorme partie de la planète, a-t-il répondu. Les changements océaniques ont un effet sur ce qui se passe sur la terre ferme. »

Mais beaucoup de phénomènes sous-marins nous sont encore peu connus. L’océan est la dernière frontière inexplorée sur Terre. Le père du projet, l’océanographe John Delaney, décrit NEPTUNE comme « le télescope Hubble de l’espace intra-atmosphérique ».

La capsule résistant au chalutage Middle
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La capsule résistant au chalutage Middle Valley atteint le plancher océanique à l'endroit prévu.
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En plus d’étudier les tremblements de terre et les tsunamis, les chercheurs de NEPTUNE analyseront les hydrates de gaz, des cages de glace renfermant du méthane. On croit que l’énergie potentielle des hydrates de gaz serait équivalente aux réserves mondiales d’hydrocarbures. Cependant, l’extraction de ces gaz contribuerait au réchauffement climatique. Dans le cadre du projet, des chercheurs allemands ont donc mis au point le premier engin à chenilles sous-marin commandé à distance par Internet. Le véhicule, surnommé « Wally », permet d’étudier les dépôts d’hydrates de gaz en recueillant des données sur les concentrations de méthane et les changements au sein de la distribution des hydrates.

Wally, qui a les dimensions d’un véhicule tout-terrain, est équipé de larges chenilles dont les profils de caoutchouc lui permettent de se déplacer aisément sur le plancher océanique. Il offre aux chercheurs et à tous ceux qui suivent l’aventure sur Internet une vue en direct du fond de l’océan.

Les défis qu’ont eu à surmonter les chercheurs lors de la mise en oeuvre de NEPTUNE ont donné lieu à des innovations qui pourraient se traduire en applications commerciales dans des domaines aussi divers que les communications, l’aquaculture, l’hydro-électricité, la sécurité portuaire et l’extraction de pétrole sous-marin.

« C’est notre planète, soutient Mairi Best, codirectrice scientifique de NEPTUNE. Nous vivons sur une petite parcelle de terre au-dessus de l’eau. Les océans dominent la planète. Pourtant, nous les connaissons très peu. »

NEPTUNE et VENUS offriront des vues sans précédent des fonds océaniques, ce qui pourrait nous donner une meilleure compréhension de notre monde et des façons de le remettre en état.

« Aujourd’hui comme à l’avenir, notre imagination est la seule limite », conclut Mme Best.