La mission satellite Surface Water and Ocean Topography (SWOT) de la NASA a réalisé la carte la plus détaillée à ce jour des fonds océaniques, révélant des milliers de collines et de volcans sous-marins jusqu’à présent non répertoriés. En seulement 1 an, le programme a fourni une cartographie plus détaillée que les 30 années de données recueillies avec les précédents satellites. Ces travaux contribuent à améliorer notre compréhension de la tectonique des plaques, des courants océaniques et de l’histoire géologique des océans.
Bien que les océans couvrent 71% de la surface de la Terre, les fonds marins sont mal cartographiés en comparaison des terres et même de la Lune, de Mars ou de Vénus. La majorité des données utilisées pour cartographier les fonds marins (75 %) provient de l’altimétrie par satellite, tandis qu’une part moins importante (25 %) est issue des sondes embarquées à bord des navires.
L’altimétrie consiste à relever les variations de hauteur à la surface des océans, qui permettent de déduire la topographie des reliefs sous-jacents. Ces reliefs influencent la gravité marine de sorte que l’eau s’accumule davantage à mesure qu’ils sont plus prononcés. Par exemple, le niveau de la mer est plus élevé au-dessus d’un mont sous-marin, tandis qu’il est plus bas au-dessus des fosses sous-marines.
Les données altimétriques fournissent la majorité des topographies sous-marines dans les programmes courants tels que Google Earth. Au cours des 30 dernières années, cette technique a permis de cartographier les fonds marins avec une résolution d’environ 12 à 16 kilomètres. Cependant, ces données sont limitées en matière de résolution spatiale, tandis que celles provenant des navires sont limitées en matière de couverture.
Le projet SWOT vise à combler les lacunes en offrant une résolution satellite de 8 kilomètres. « Les nouvelles observations par satellite ont une résolution environ deux fois supérieure à celle des observations plus anciennes, ce qui offre l’occasion de mieux comprendre les caractéristiques géologiques des fonds marins », écrit Brent Grocholski, qui a édité la nouvelle étude, publiée dans la revue Science.
Bien que cela soit encore loin de la résolution obtenue par les instruments embarqués à bord des navires (dont la résolution est de 200 mètres), la gamme d’instruments du programme permettra, à terme, de couvrir les trois quarts du fond marin qui n’ont pas pu être cartographiés par les navires. « Nous n’avons pas encore atteint ce plateau », explique dans un article de blog du Scripps Institution of Oceanography, de l’Université de Californie, à San Diego, Yao Yu, l’auteur principal de l’étude. « Avec l’accumulation de davantage de données, nous pourrons étudier les variations du champ de gravité marin, notamment celles causées par les éruptions volcaniques sous-marines », indique-t-il.
Des milliers de petits monts sous-marins jusque-là non répertoriés
Développé conjointement par la NASA et le Centre national français d’études spatiales (CNES) et lancé en décembre 2022, le satellite SWOT dispose d’une gamme d’instruments de pointe permettant de mesurer les variations de hauteur de surface des océans en deux dimensions – contrairement aux précédents instruments qui effectuent des mesures en une seule dimension. Cela permet de mesurer l’attraction gravitationnelle au niveau de bandes océaniques spécifiques, fournissant des informations précieuses sur les courants internes. Selon les chercheurs, cela serait comparable à la manière dont un dispositif d’imagerie médicale visualise les organes internes.
Dans le cadre de la nouvelle étude, l’équipe de Yu a utilisé les données SWOT d’avril 2023 à juillet 2024 pour cartographier la gravité marine à une résolution de 8 kilomètres. Les chercheurs se sont particulièrement concentrés sur 3 types de reliefs sous-marins : les collines abyssales, les petits monts sous-marins et les marges continentales. Les collines abyssales sont des crêtes parallèles d’environ quelques centaines de mètres de haut formées par les mouvements tectoniques. Les marges continentales sont des zones sous-marines situées au bord des continents et au niveau desquelles la majeure partie des sédiments issus de l’érosion des continents est transportée.
En comparant les données avec celles obtenues avec les instruments traditionnels au cours des 30 dernières années, les chercheurs ont constaté qu’il y avait de nombreux reliefs au niveau de zones qui ressemblaient auparavant à des taches floues. « Sur cette carte de gravité réalisée à partir d’une seule année de données SWOT, nous pouvons voir des collines abyssales individuelles, ainsi que des milliers de petits monts sous-marins non cartographiés et des structures tectoniques jusque-là cachées et enfouies sous les sédiments et la glace », explique Yu.
En examinant les collines individuelles, l’équipe a relevé des zones où la direction des crêtes a changé, suggérant que les mouvements des plaques tectoniques qui les ont formées ont changé d’orientation à un moment donné. En outre, les chercheurs ont repéré des milliers de petits monts sous-marins (de moins de 1000 mètres de haut) et de volcans sous-marins. Ces derniers influencent les courants marins et constituent généralement des points chauds de la biodiversité.
Par ailleurs, les nouvelles données ont permis d’affiner la carte des frontières des plaques tectoniques et des courants océaniques à proximité des zones côtières. « Nous nous intéressons beaucoup aux marges continentales, car les courants océaniques et les marées apportent des nutriments et des sédiments de la terre à l’océan et influencent la biodiversité et l’écologie de la zone côtière », explique Yu à LiveScience. L’équipe prévoit pour les 3 prochaines années de poursuivre la collecte de données sur les fonds et les courants océaniques, ainsi que sur la disponibilité annuelle mondiale en eau douce.
Vidéo de présentation de l’étude :