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Cheminée hydrothermale ou source hydrothermale : Définition et formation

 
Par Antoine Decrouy. 17 août 2022
Cheminée hydrothermale ou source hydrothermale : Définition et formation

Est-ce que vous nous croyez si on vous dit qu'il y a plusieurs types de volcans sous la mer ? et si on vous disait que certains organismes sont capables de survivre dans ces environnements ? Eh bien... OUI, c'est le cas ! Il s'agit d'un type de source hydrothermale qui se trouve dans les profondeurs océaniques. Même si la première a été découverte en 1977, il y a une théorie selon laquelle la vie sur la planète Terre est apparue dans ces écosystèmes. Vous vous demandez ce que sont les cheminées hydrothermales ou les sources hydrothermales ? Ça tombe bien, c'est justement de ça dont nous allons vous parler dans ce nouvel article de ProjetEcolo !

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Définition et caractéristiques d'une cheminée hydrothermale

Les sources hydrothermales sont des endroits fissurés dans lesquels passe de l'eau à température géothermale. Ces fissures se forment dans des endroits caractérisés par des activités volcaniques où le magma est proche de la croûte et élève la température de l'eau.

Lorsque le fluide hydrothermal émane de ces fissures, il forme une sorte de colonne appelée cheminée hydrothermale. Voyons quelques-unes des caractéristiques des cheminées hydrothermales sous-marines :

  • Pas de lumière solaire : il n'y a donc pas d'organismes photosynthétiques.
  • L'eau qui sort de ces fissures est extrêmement chaude.
  • Les fluides hydrothermaux ont une haute concentration de métaux lourds, sulfures et acides issus des roches.
  • Faible taux d'oxygène.
  • La pression dans ces endroits est très élevée.
  • S'y trouve un fort degré d'endémisme : car les espèces qui vivent dans ces endroits sont extrêmement bien adaptées à ces caractéristiques si spéciales.
  • Elles se forment et se distribuent tout au long des système de dorsales médio-océaniques, qui sont des chaînes de montagnes sous-marines, longues de 46 000 kilomètres.

 

Cheminée hydrothermale ou source hydrothermale : Définition et formation - Définition et caractéristiques d'une cheminée hydrothermale

Animaux des cheminées hydrothermales

Malgré les caractéristiques étranges de ces environnements, on décompte plus de 550 espèces d'organismes vivants dans ces espaces. Comme vous vous en doutez très certainement, afin de survivre dans ces environnements, ces animaux doivent être capable de très bien s'adapter et l'une de leur technique est qu'ils peuvent s'associer avec des bactéries ou des symbiotes.

Découvrons ensemble quelques animaux des sources hydrothermales :

  • Ver tubulaire géant (Riftia pachyptila) : c'est un invertébré marin qui peut atteindre 2 mètres de long. Il n'a pas de système digestif, mais il a un trophosome, un organe où s'abritent les bactéries qui nourrissent le ver.
  • Crabe Yéti (Kiwa tyleri) : il est petit et de couleur blanche. Il vit dans un espace relativement confiné car, s'il s'approche trop des bouches d'aération, il grille et, s'il s'en éloigne trop, il gèle. Le fait qu'il possède des poils lui permet de "cultiver" des bactéries spécialisées dans le prélèvement des métaux et d'autres substances qui se trouvent dans les fluides thermiques comme source d'énergie, servant ainsi de principale source de nourriture au crabe qui les héberge.
  • Ver de Pompéi (Alvinella pompejana) : annélide, il construit des tubes sur les flancs des cheminées des fumerolles où la température peut dépasser 80°C. Il peut résister à ces températures extrêmes grâce aux bactéries qui le recouvrent d'une épaisse couche, l'isolant de la chaleur et se nourrissant du mucus qu'il sécrète.

Dans les cheminées hydrothermales, on trouve aussi :

  • Éponges de mer
  • Poisson
  • Crevettes
  • Mollusques
  • Crustacés
  • Moules
  • Méduse
  • Escargots
  • Palourdes

 

Cheminée hydrothermale ou source hydrothermale : Définition et formation - Animaux des cheminées hydrothermales

Types de sources hydrothermales

Selon l'endroit où elles se forment, il est possible de trouver différents types de sources hydrothermales. A la surface se forment des geysers et des fumeroles alors que dans le fond des océans se trouvent d'autres types de sources hydrothermales.

  • Geyser : ils sont intermittents et synchroniques et ils commencent avec l'expulsion rapide et violente d'une colonne d'eau et de vapeur qui peut atteindre entre 30 et 60 mètres de hauteur. S'ensuit un bruit de tonnerre et l'expulsion d'une colonne de vapeur. Vient enfin une période de calme avant que le cycle se répète.
  • Fumerole : c'est une expulsion constante d'un mélange de vapeurs et de gaz. Sa composition dépendra en partie de la température à laquelle les fluides sont émis, on peut trouver des fumerolles acides, alcalines, froides et sèches.
  • Cheminées hydrothermales sous-marines ou fumerolles sous-marines : elles ont été découvertes en 1977 sur la dorsale des îles Galápagos. Elles peuvent être peu profondes si elles se trouvent à une profondeur de moins de 200 mètres, tandis que les profondes se trouvent généralement à plus de 2 000 mètres. Ces derniers peuvent atteindre 400°C et les cheminées qu'ils forment peuvent mesurer jusqu'à 60 mètres de haut.
Cheminée hydrothermale ou source hydrothermale : Définition et formation - Types de sources hydrothermales

Formation des cheminées hydrothermales

Dans des endroits qui se trouvent au dessus des systèmes de subduction des plaques tectoniques ou dans des fractures corticales ou dorsales océaniques, en raison de la haute pression, se produisent des fissures profondes. La formation des cheminées hydrothermales est basée sur :

  • L'eau marine froide et dense s'infiltre par ces fissures et se chauffe pour la haute température du magma, qui peut atteindre presque 1.200 ºC
  • En chauffant, l'eau dissout et lixivie les roches basaltiques de la croûte océanique, libérant ainsi des éléments minéraux dans les fluides hydrothermaux. Ce fluide remonte ensuite à la surface du plancher océanique, transportant et libérant ces minéraux sous la forme d'une cheminée.
  • Au contact de l'eau froide, les minéraux précipitent, ce qui donne lieu à une sorte de fumée blanche ou noire selon leur composition chimique. Pour exemple, si le sulfure d'hydrogène précipite, il forme des sulfures métalliques, principalement du fer, ce qui donne aux colonnes une couleur noire.
  • Les minéraux dépendront des roches avec lesquelles l'eau a été en contact, généralement de la silice, des sulfures métalliques, des argiles, des oxydes et des carbonates. Finalement, les fluides de la cheminée se mélangent et se dissolvent avec l'eau de mer où ils se neutralisent.

 

Cheminée hydrothermale ou source hydrothermale : Définition et formation - Formation des cheminées hydrothermales

L'hypothèse des cheminées hydrothermales

Nous avons planté au début de l'article la problématique sur les cheminées hydrothermales mais, si on vous disait que les sources hydrothermales ont un étroit lien avec l'origine de la vie, est-ce que vous nous croyez ? Eh oui, sachez que les sources hydrothermales sont très importantes dans l'histoire de la vie de la Terre et dans son évolution.

La théorie de la "soupe prébiotique ou primordiale" explique l'origine de la vie dans ces environnements. Il y a 4 millions d'années, l'atmosphère et les océans ne contenaient pas d'oxygène. On estime donc que la vie a commencé avec des organismes capables d'utiliser des substances inorganiques (principalement CO2, H2, CH4, SH2) comme source de nourriture.

Considérant que les cheminées hydrothermales sont un bouillon d'éléments dissous, de gaz réactifs, d'un environnement chaud et d'énergie thermique, elles auraient été le scénario parfait où se seraient formés les premiers composants organiques, qui auraient ensuite donné naissance aux premiers organismes vivants de la planète Terre. Il existe ainsi des organismes capables de prospérer dans un environnement aussi hostile que les cheminées hydrothermales.

 

Importance des cheminées hydrothermales

Comme nous l'avons vu précédemment, en dépit du fait que c'est un endroit inhospitalier pour les êtres humains, les systèmes hydrothermaux sont un écosystème unique pour de nombreuses raisons. Voyons-en quelques-unes :

  • Ce sont des oasis de nutriments : dans des endroits où les ressources sont très rares, à des milliers de mètres de profondeur dans les océans.
  • Ils sont l'habitat d'espèces endémiques : celles-ci dépendent de ces écosystèmes, et lorsqu'un évent est définitivement éteint, tous les animaux et les êtres vivants qui y vivaient meurent.
  • Ils sont la base des chaînes trophiques : ils sont peuplés de bactéries chimioautotrophes capables d'utiliser des composés inorganiques comme source d'énergie, qui servent à leur tour de nourriture à de nombreux consommateurs primaires. Découvrez qu'est une chaîne trophique !

En plus, compte tenu des conditions dans lesquelles les systèmes hydrothermaux sont générés, il est probable qu'ils ont existé ou existent sur d'autres planète du système solaire, ce qui se traduirait par la possibilité de trouver des preuves de vie extraterrestre !

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Bibliographie
  • Alor JP y Caballero JAG. (2004). Los sistemas hidrotermales y el origen de la vida. Ciencia 75: 14- 22
  • Paz NS. (2012). Ambientes termales: evidencias de actividad biológica en sistemas termales fósiles (vetas epitermales) y actuales en la laguna Incachule, Puna Salteña.Revista Temas BGNOA 2(2): 54-63.
  • Covacevich TS. (s.f). Antártica y sus fuentes hidrotermales. Instituto Antártico Chileno.

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