À 4 000 mètres sous le niveau de la mer, des scientifiques ont découvert un spectaculaire « oxygène sombre »

A 4 000 mètres de profondeur, dans une plaine abyssale du Pacifique entre Hawaï et le Mexique, des rochers de la taille d'une pomme de terre semblent faire quelque chose que l'on attribuait jusqu'à présent presque uniquement aux plantes. Ils produisent de l'oxygène dans l'obscurité totale. La découverte, publiée dans la revue Nature Geoscience, a été faite dans la région de Clarion-Clipperton, le grand « eldorado » de nodules polymétalliques que de nombreuses entreprises souhaitent exploiter pour fabriquer des batteries et des technologies renouvelables.

Les chercheurs ont baptisé ce processus oxygène sombre. Non pas parce qu’elle est mystérieuse, mais parce qu’elle est générée sans lumière. Et cela pose deux questions inconfortables sur la table. Quel rôle joue cet oxygène dans la vie des fonds marins. Et que se passerait-il si l’on dévastait l’habitat qui semble le produire pour en extraire les métaux qui alimentent la transition énergétique ?

Qu'est-ce que «l'oxygène noir»

La majeure partie de l'oxygène terrestre est produite par des organismes photosynthétiques, depuis les forêts jusqu'au phytoplancton marin. Cependant, ces dernières années, il a été démontré que l'oxygène peut également être produit dans l'obscurité par des réactions chimiques et microbiennes qui ne dépendent pas du Soleil. Cet ensemble de processus est appelé « oxygène sombre ».

Un exemple déjà décrit est sous nos pieds. En 2023, une équipe internationale a analysé 138 échantillons d’eau souterraine provenant d’aquifères canadiens et a découvert des quantités appréciables d’oxygène dissous dans des eaux très anciennes, là où presque rien n’était censé rester. Les analyses isotopiques et ADN ont mis en évidence des microbes capables de générer de l'oxygène à partir de composés tels que le chlorite ou l'oxyde nitrique, soutenant des communautés très actives dans des aquifères sans lumière.

Autrement dit, nous savions déjà que la planète possède de petits « évents » d’oxygène cachés dans l’obscurité terrestre. Ce qui est nouveau, c'est que les scientifiques ont désormais observé quelque chose de similaire au fond de l'océan, associé à des roches très spéciales.

Des roches qui fonctionnent comme un tas

La zone Clarion-Clipperton (CCZ) est une plaine abyssale d'environ 4,5 millions de kilomètres carrés entre Hawaï et le Mexique, à des profondeurs comprises entre 4 000 et 5 500 mètres. Le fond marin est parsemé de milliards de nodules polymétalliques de la taille d’une pomme de terre, riches en manganèse, nickel, cobalt, cuivre, zinc et autres métaux considérés comme essentiels pour les batteries des voitures électriques, le stockage d’énergie et l’électronique. Ce n’est pas un hasard si certaines entreprises ont popularisé l’expression « batterie dans un roc ».

L'équipe dirigée par Andrew Sweetman de l'Association écossaise pour les sciences marines a installé des chambres d'incubation sur le fond marin dans une zone de concession minière connue sous le nom de NORI-D. L'idée était simple. Mesurez la quantité d’oxygène consommée par les sédiments, les microbes et la faune des fonds marins. La logique était de voir comment l’oxygène diminuait avec le temps à l’intérieur de la chambre. C’est le contraire qui s’est produit. Dans certaines expériences, la concentration a triplé en seulement deux jours.

Au début, ils pensaient qu'il s'agissait d'une panne de capteur. Ils les ont recalibrés à plusieurs reprises, répété les campagnes et apporté sédiments et nodules au laboratoire. Ils ont même ajouté du chlorure de mercure pour tuer les microbes, mais l'oxygène a continué à augmenter. Lorsqu’ils ont mesuré le potentiel électrique à la surface des nodules, ils ont trouvé une tension moyenne d’environ 0,95 volt, suffisante pour diviser les molécules d’eau en hydrogène et oxygène dans des conditions semblables à celles du fond marin.

En termes simples, ces roches se comportent comme de petites « géobatteries » qui pourraient réaliser une électrolyse naturelle de l’eau de mer et libérer de l’oxygène dans un endroit où la lumière n’atteint jamais.

Une découverte aussi surprenante que controversée

Un résultat comme celui-ci suscite les passions scientifiques. D'autres chercheurs ont averti que davantage de données sont nécessaires pour confirmer que la source de l'oxygène provient bien des nodules et non des effets des instruments ou de l'eau environnante. Une analyse critique publiée dans Science et des commentaires sur les serveurs de prépublication soulignent que le mécanisme exact reste à prouver et que les premières estimations pourraient être optimistes.

En science, les objections d’autres groupes ne sont pas une mauvaise nouvelle. Cela fait partie du processus normal. Ce qui semble clair, c’est le message sous-jacent. On sait très peu de choses sur ce qui se passe dans ces plaines abyssales que, dans le même temps, nous mettons en avant l’exploitation minière sous-marine.

L'exploitation minière sous-marine avec plus de questions

La CCZ est soumise à la réglementation de l'Autorité internationale des fonds marins, l'organisme des Nations Unies qui accorde les licences d'exploration dans les eaux internationales. Des dizaines de contrats d'exploration ont déjà été attribués dans cette région et certaines entreprises poussent à passer à la phase d'exploitation commerciale.

Face à cette course, plus de 25 pays et un nombre croissant de scientifiques et d’organisations appellent à un moratoire ou à une pause de précaution sur l’exploitation minière en haute mer. Ils soutiennent que les impacts sur les écosystèmes qui mettent des millions d’années à se former et dans lesquels la plupart des espèces n’ont même pas été décrites ne sont pas bien connus. Le co-auteur Franz Geiger lui-même l'a résumé avec une phrase claire : « nous devons repenser la manière d'extraire ces matériaux afin de ne pas épuiser une éventuelle source d'oxygène nécessaire à la vie dans les profondeurs ».

En pratique, la question peut se poser ainsi. Les mêmes nodules qui concentrent les métaux dans la batterie de votre téléphone portable ou d’une voiture électrique peuvent fournir de l’oxygène et du substrat à des communautés entières d’organismes qui vivent dans l’obscurité. Si nous les arrachons sans comprendre leur fonction, c'est comme démonter les fondations d'une maison tout en continuant à vivre à l'intérieur.

Ce que nous devons prendre en compte en tant que société

Cette découverte ne signifie pas que les profondeurs océaniques « nous sauveront » du changement climatique ni que l’oxygène sombre compensera la perte d’oxygène dans les eaux plus superficielles due au réchauffement et à l’acidification. L’étude elle-même reconnaît que l’ampleur réelle de ce flux d’oxygène, comparée aux grands courants océaniques, reste inconnue.

Ce que cela nous rappelle, c'est autre chose. Que la transition écologique et la mobilité électrique ont besoin de métaux, mais la manière de les obtenir compte autant que l’objectif de décarbonation. Échanger des mines à ciel ouvert contre des mines dans la « nuit éternelle » de l’océan n’est pas gratuit. Il y a du bruit, des sédiments en suspension, une perte possible d'oxygène et une destruction d'habitats que nous commençons seulement à décrire.

Pour des pays comme l’Espagne et l’Union européenne, qui parlent d’économie bleue et d’autonomie stratégique dans le domaine des minéraux critiques, le message est clair. Avant d’ouvrir la porte à l’exploitation des fonds marins, une science beaucoup plus indépendante est nécessaire sur des processus tels que l’oxygène noir et le rôle écologique des nodules. Le principe de précaution n’est pas un frein capricieux. C’est une manière de ne pas hypothéquer un écosystème dont on ne sait même pas encore comment il respire.

Le fond du Pacifique ne vote ni ne proteste. Mais chaque fois que nous regardons la facture d’électricité ou que nous pensons à changer de voiture, nous réfléchissons également à l’avenir de ces plaines abyssales. Le défi consiste désormais à évoluer vers une économie à faibles émissions de carbone sans quitter les lieux où la vie a appris à respirer dans l’obscurité totale, sans air.

L'étude a été publiée dans la revue Nature Geoscience, où les données et la méthodologie de cette découverte sont détaillées.