Des chercheurs ont documenté la production d’oxygène dans les fonds abyssaux du Pacifique, en l’absence totale de lumière, par des nodules polymétalliques : des cailloux métalliques de la taille d’une pomme de terre qui tapissent certains fonds océaniques. Publiés en juillet 2024 dans la revue Nature Geoscience, ces travaux remettent en cause le dogme selon lequel seule la photosynthèse produirait de l’oxygène sur Terre.
Le phénomène, baptisé « oxygène noir », a été observé dans la plaine abyssale de la zone de fracture de Clarion-Clipperton, entre Hawaï et le Mexique, à plus de 4 000 mètres de profondeur, là où la lumière du soleil ne parvient jamais.
Une chambre à oxygène qui ne se vide pas
L’écologue marin Andrew Sweetman, premier auteur de l’étude, ne cherchait pourtant pas cela. Il voulait mesurer la consommation d’oxygène du plancher océanique, en plaçant des sédiments sous des cloches appelées chambres benthiques. Il s’attendait à voir la concentration en oxygène diminuer, du fait de la consommation par les organismes vivant à ces profondeurs.
Les capteurs indiquaient l’inverse : l’oxygène augmentait. L’équipe a d’abord suspecté une panne d’instrument, hypothèse qu’elle a fini par écarter. Le déclic serait venu, selon plusieurs récits de l’équipe, d’une soirée dans un bar d’hôtel à São Paulo : en regardant un reportage sur l’exploitation minière sous-marine, Sweetman aurait repéré des images de nodules et relié ses mesures de tension électrique à cette production de gaz inexpliquée.
Des nodules comme des piles électriques
Les chercheurs avancent l’hypothèse d’une pile électrique naturelle. Des potentiels de tension allant jusqu’à 0,95 volt ont été mesurés à la surface des nodules. Les différences de charge électrique entre les métaux qui les composent, manganèse, fer, cobalt et nickel, suffiraient à casser des molécules d’eau et à libérer de l’oxygène, comme lors d’une électrolyse de laboratoire, mais sans électricité fournie de l’extérieur.
Franz Geiger, professeur de chimie à l’université Northwestern et coauteur de l’étude, décrit ces nodules comme des « geobatteries » naturelles, capables de séparer l’eau de mer en hydrogène et en oxygène par une réaction électrochimique se produisant à leur surface.
Une théorie de l’évolution à revoir
La découverte oblige à élargir les théories sur la trajectoire évolutive de la vie. Jusqu’ici, les scientifiques supposaient que la vie complexe avait évolué après que les cyanobactéries photosynthétiques avaient produit assez d’oxygène sur la Terre primitive. L’existence d’un oxygène généré sans lumière questionne cette origine.
Sa portée dépasse la Terre. Sur les lunes glacées de Jupiter et Saturne, Europe et Encelade, recouvertes d’une croûte de glace sous laquelle on soupçonne des océans liquides, des mécanismes similaires pourraient exister. Cela ouvrirait la voie à une recherche de vie extraterrestre qui ne dépendrait plus uniquement de la lumière du Soleil.
Une étude contestée par une partie de la communauté scientifique
Ces résultats font l’objet de discussions contradictoires. Une équipe a publié une analyse critique estimant qu’aucune autre étude n’a, à ce jour, observé de manière indépendante cette production d’oxygène noir. La revue Nature Geoscience a ajouté une note aux lecteurs précisant que certains aspects de l’article font l’objet d’un examen par les éditeurs.
Matthias Haeckel, biogéochimiste au Centre Helmholtz de recherche océanique GEOMAR, pointe l’absence de « preuves irréfutables corroborant les observations et l’hypothèse avancées ». Le chercheur en géochimie de l’Ifremer Olivier Rouxel s’interroge de son côté sur une incohérence temporelle : comment des formations géologiques âgées de plusieurs dizaines de millions d’années pourraient maintenir une activité électrochimique suffisante sur une aussi longue durée. D’autres critiques évoquent une possible contamination des échantillons par des bulles d’air piégées dans les instruments.
The Metals Company, qui vise l’exploitation de ces nodules, se montre sceptique. Son responsable environnemental Michael Clarke attribue les résultats à une méthodologie défaillante et à une science approximative qu’à un phénomène jamais observé auparavant. Cinq articles contestant les conclusions de Sweetman ont déjà été soumis pour publication. L’écologue marin promet une réponse formelle, assurant que « ces échanges contradictoires constituent le moteur même de l’avancement scientifique ».
Des métaux convoités par l’industrie minière
Les nodules polymétalliques sont aussi la cible de plusieurs entreprises, car ils contiennent des métaux indispensables aux batteries de véhicules électriques : cobalt, nickel, cuivre, lithium et manganèse. 16 entreprises détiennent actuellement des concessions minières dans la zone de Clarion-Clipperton, où ces concrétions recouvrent par endroits plus de 70 % du fond marin.
Draguer ces fonds reviendrait à retirer d’un coup l’essentiel des générateurs d’oxygène d’un environnement dont on commence à peine à percer les secrets. Franz Geiger appelle à repenser la manière de les extraire pour ne pas épuiser cette source d’oxygène dont dépend la vie des grands fonds.
Greenpeace s’est saisie de ces résultats pour renforcer son plaidoyer en faveur d’un moratoire sur l’exploitation minière en eaux profondes. L’organisation milite depuis longtemps pour l’arrêt de ces activités dans le Pacifique, redoutant des dégâts irréversibles aux écosystèmes fragiles des abysses, estimant que cette découverte stupéfiante ne fait que renforcer l’urgence de son appel à un moratoire.
Juressa Lee, une des porte-parole de l’organisation, va plus loin, estimant que la seule attitude responsable est de stopper net les ambitions des entreprises comme The Metals Company, prêtes à saccager cet environnement primordial avec leurs machines.
