Un entretien avec Lydéric France

Maître de conférences au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (CRPG, une unité mixte de recherche du CNRS et de l’université de Lorraine), Lydéric France se trouve à bord du navire océanographique américain JOIDES Resolution, qui vogue actuellement dans l'océan Indien en direction d'une dorsale océanique située au sud-est de Madagascar, qu'il atteindra dans quelques jours. Grâce à ce bateau doté d'une tour de forage, la mission scientifique internationale SloMo, coordonnée par l'International Ocean Discovery Program (IODP), compte réaliser une première mondiale : percer la croûte terrestre. Lydéric France a aimablement accepté de répondre à mes questions sur cette expédition que Jules Verne aurait sans doute appréciée...

Quels sont les principaux objectifs de cette mission SloMo ?

L’objectif premier est d’effectuer un forage de plusieurs kilomètres, le plus profond jamais réalisé dans les fonds océaniques, pour atteindre le fameux Moho, un niveau encore jamais échantillonné dans les océans actuels. Au-delà du défi scientifique, SloMo est donc aussi un défi technique. Les roches magmatiques prélevées nous permettront de répondre à de grandes questions scientifiques de premier ordre qui restent à ce jour sans réponse. La discontinuité de Mohorovicic découverte en 1909 – et que l’on nomme en général Moho – est un niveau où la vitesse des ondes sismiques est modifiée par un changement des propriétés physiques des roches se trouvant en profondeur. L’interprétation classique est que le Moho représente la transition entre la croûte en surface et le manteau terrestre en profondeur. Néanmoins des hypothèses alternatives existent : au niveau des fonds océaniques le Moho pourrait plutôt enregistrer la transition entre des roches du manteau altérées par l’eau de mer (les serpentinites), et le manteau non altéré formé de péridotites. C’est cette hypothèse que nous allons tester dans l’océan Indien au niveau de l’Atlantis Bank.

Y a-t-il une raison particulière qui a présidé au choix de ce site ?

L’Atlantis Bank est étudié par les spécialistes de la croûte océanique depuis une bonne trentaine d’années. Pourquoi lui ? Premièrement, l’épaisseur moyenne de la croûte océanique est beaucoup plus faible (5 à 8 km) que celle de la croûte continentale (25 à 60 km), ce qui nous amène à tenter d’atteindre le Moho au niveau des fonds océaniques. Ensuite, l’hypothèse alternative que je viens de citer est associée au Moho de la croûte océanique : il nous fallait donc une cible au fond de la mer. Les nombreuses missions océanographiques de reconnaissance effectuées depuis plusieurs décennies ont permis d’identifier quelques cibles-clés où le Moho serait atteignable tout en apportant une quantité d’informations énorme en forant pour l’atteindre. Parmi elles figurait Atlantis Bank où le Moho est identifié à environ 5 km.

Comment vont se passer les différentes phases de ce programme?

Le projet SloMo comporte trois phases de forage coordonnées par le consortium international IODP. Les deux premières phases de forage seront effectuées par le navire océanographique américain JOIDES Resolution et devraient permettre d’atteindre une profondeur de 3 km. La suite du puits nécessitera une technologie qui permet d’effectuer des forages plus profonds et plus stables encore. Le navire japonais Chikyu sera alors utilisé. L’expédition IODP 360 qui vient de démarrer est la première phase de SloMo et elle se terminera fin janvier 2016. La continuité du projet dépendra évidemment des résultats de cette première phase, et en particulier de si nous arrivons à forer assez profond tout en rapportant de nombreux échantillons témoins des processus magmatiques, d’altération et biologiques qui se produisent dans le manteau et dans la croûte océanique. Des spécialistes de nombreuses nationalités et de très nombreuses disciplines des géosciences sont impliqués dans SloMo. Nous sommes actuellement une trentaine de scientifiques à bord du JOIDES Resolution dont trois sont issus de laboratoires universitaires français (Nancy, Montpellier). Une enseignante française du secondaire est aussi présente et en charge de la diffusion auprès des scolaires et du grand public.

Ce n'est pas la première fois que l'on tente d'atteindre le manteau. En quoi cette expédition a-t-elle plus de chances de réussir ?

Le projet d’atteindre le Moho est apparu pour la première fois en 1957. A l'époque, la tectonique des plaques était une découverte très récente et Harry Hess et ses collaborateurs élaborèrent le projet Mohole. L’expédition fut montée en 1961 et 13,5 m de basaltes furent forés sous une couverture de 183 m de sédiments. Quelques années plus tard le Congrès américain stoppa le projet. Bien qu’infructueuse, cette tentative démontra la possibilité de forer les roches dures de la croûte océanique depuis un navire océanographique ; il ne restait plus qu’à améliorer la technique pour espérer récupérer des carottes de plusieurs kilomètres. Un demi-siècle plus tard, les techniques de forage ont été perfectionnées, expédition après expédition, accroissant nos chances de relever l’un des plus grands défis des géosciences modernes. En ce sens la mise en service du navire japonais Chikyu, capable de forer à très grande profondeur des puits très stables, est un signal très fort.

Quelles sont vos attentes et celles de vos collègues géophysiciens ?

Au-delà du défi d’atteindre le Moho et d’identifier l’origine de cette interface mise en évidence à partir des ondes sismiques, de nombreuses autres énigmes scientifiques majeures pourront être résolues grâce à SloMo. Les pétrologues (ceux qui regardent et analysent les roches), dont je suis, vont étudier comment l’enchevêtrement de poches de magma – les chambres magmatiques – aboutit à la formation de cette croûte océanique. En effet, en étudiant ces roches nous pourrons virtuellement regarder dans une chambre magmatique où du magma à plus de 1 100°C est en cours de cristallisation. Les géophysiciens vont quant à eux étudier la vitesse des ondes sismiques dans chacune des roches récoltées pour mieux comprendre leurs variations avec la profondeur. Les paléo-magnéticiens vont s’intéresser au signal magnétique porté par les roches de la croûte profonde. En effet lors de leur refroidissement, les roches magmatiques enregistrent la polarité du champ magnétique terrestre qui s’inverse très régulièrement. Une série de roche magmatiques étalée dans le temps peut donc enregistrer ces inversions, on parle alors d’anomalie magnétique ; l’une d’entre elles devrait être traversée pour la première fois au sein de la croûte profonde durant cette mission ! Bien que ce soient ces mêmes anomalies magnétiques qui, il y a plus de 50 ans, ont permis de démontrer la théorie de la tectonique des plaques, leur répartition en profondeur reste assez mystérieuse.

En plus des géochimistes, géophysiciens, paléo-magnéticiens, pétrologues et autres géologues, ont embarqué sur le JOIDES Resolution des microbiologistes ? Que viennent-ils faire là ?

Vous avez ici l’image parfaite de ce type de mission océanographique : aux frontières des connaissances, elles sont inévitablement internationales et pluridisciplinaires. Les microbiologistes sont là eux aussi pour repousser les limites de leur domaine ! Ils veulent quantifier jusqu’à quelles conditions extrêmes de pression, de température et d’oxydoréduction la vie peut faire son chemin. Lors de l’altération du manteau en serpentine, de l’hydrogène moléculaire (H 2 ) est relâché. Il permet par différentes réactions avec l’eau de mer de former du méthane et donc des ingrédients nécessaires pour initier ou au moins entretenir la vie. De tels résultats auront forcément des implications sur nos connaissances sur les premiers stades de développement de la vie sur Terre !

Propos recueillis par Pierre Barthélémy (suivez-moi sur Twitter ou Facebook)

Pierre Barthélémy