jaccardsamuel_300Samuel Jaccard est professeur à l’université de Berne, plus précisément à l’institut des Sciences de la Terre et au Centre des recherches sur les changements climatiques.

Samuel est géologue et géochimiste.

° Le géologue est un scientifique qui étudie la composition de la planète, à travers les roches et les sédiments qui la constituent, leur structure, leur disposition.

° Le géochimiste étudie la composition des roches, leur nature même. Il « joue » avec les atomes, les molécules, c’est à dire l’infiniment petit.

Samuel est donc capable de raconter l’histoire de tout ce qui compose notre planète, de ce qui fait évoluer ses reliefs, mais aussi l’histoire de la matière première qui sert de support et de nutriments* pour les formes les plus simples de la vie.

Samuel sera à bord du bateau russe Akademik Treshnikov qui effectue actuellement un tour du continent Antarctique, pour une expédition scientifique réunissant 22 équipes de chercheurs du monde entier.

Pour cette étude, Samuel collabore avec Christel Hassler, une scientifique microbiologiste qui travaille à l’université de Genève.

Il est courant et nécessaire que les scientifiques collaborent entre universités au niveau international, les résultats des recherches des uns servent aux travaux des autres, c’est une collaboration intéressante et nécessaire pour progresser.

Son sujet de recherche concerne le gaz carbonique contenu dans l’eau de nos océans. *

La question posée, ou le but de ses recherches : « Comment le phytoplancton * utilise-t-il le CO2, et quelle part de ce CO2 est recyclée pour être réutilisée en surface ? »

Le CO2* est une toute petite molécule composée d’1 atome de Carbone (C) et de 2 atomes d’Oxygène (O).

On le trouve sur la Terre, sous forme gazeuse, on l’appelle gaz carbonique. C’est un gaz incolore, inodore, à saveur piquante.

En respirant nous participons à sa création. C’est en effet un gaz que nous évacuons de nos poumons à chaque expiration. Les végétaux absorbent ce gaz et l’utilisent pour croître et se développer, par un processus appelé photosynthèse.

Présent dans l’atmosphère terrestre dans une proportion d’environs 0,04% seulement, cette molécule est en partie responsable de la constitution d’une couche dans l’atmosphère qui empêche que l’énergie du Soleil qui arrive sur la Terre n’en reparte aussi vite qu’elle est arrivée. C’est grâce à ce gaz carbonique que nous avons des températures agréables et propices à la vie. Il nous protège suffisamment pour que l’eau se trouve sur la Terre dans ses 3 états : solide, liquide et gazeux.

Pour résumer, la présence de CO2 dans l’atmosphère est indispensable au développement de la vie. En revanche, trop de CO2 conduit à l’accumulation plus importante de chaleur issue du soleil et l’atmosphère se réchauffe, faisant fondre les glaciers et les calottes polaires et rendant l’eau des océans un peu plus chaude chaque année.

Une partie du CO2 de l’atmosphère se dissout dans les océans où il est ensuite consommé par le phytoplancton, des organismes végétaux microscopiques que l’on trouve en immense quantité dans les eaux. Ce phytoplancton sert de nourriture à de très nombreux organismes vivant dans les océans. Ces algues sont à la base de la chaîne alimentaire ou réseau trophique des océans et jouent ainsi un rôle très important dans l’équilibre des écosystèmes.

Samuel et son équipe cherchent à comprendre et à quantifier la proportion de CO2 recyclé en surface grâce à l’activité du phytoplancton, et celle qui échappe à ce processus*.

Les scientifiques estiment que 1 à 5 % du carbone organique issu du phytoplancton échappe à ce recyclage. Il coule et reste ainsi stocké dans les eaux à des profondeurs diverses, on parle de sédimentation*. Une fois stocké dans les grandes profondeurs des océans, le carbone peut y résider durant des décennies voire des siècles, contribuant ainsi à diminuer, ou du moins à réguler, l’accumulation de CO2 dans l’atmosphère.

L’océan austral présente quelques caractéristiques de première importance et qui diffère des autres océans.

1° : il est froid, très froid même. Les eaux froides sont plus denses que les eaux chaudes, elles vont donc plonger dans les profondeurs abyssales de l’océan entraînant avec elles de grandes quantités de carbone dissous.

2° : il y a beaucoup de vent qui brasse les eaux de surface, augmentant ainsi la surface d’échange avec l’atmosphère, permettant ainsi l’absorption du CO2 atmosphérique.

3° : lorsque l’hiver arrive, les eaux de surface gèlent, la banquise s’étend. La glace de mer est une glace très légèrement salée, la plus grande partie du sel est rejetée dans les eaux sous la banquise, rendant ces dernières encore plus salées, donc plus denses… elles plongent au fond de l’océan.

4° : les phosphates et nitrates provenant de la dégradation de la matière organique sont très abondants, permettant au phytoplancton de se développer de manière très importante.

5° : en revanche, le Fer habituellement apporté par les vents côtiers (poussières de roches), vient à manquer en Antarctique. Les êtres vivants qui ont besoin de tous ces éléments pour croître, vont être limités par l’élément le moins abondant, ici c’est le Fer.

Résultat : Les eaux profondes sont froides et salines.

Le phytoplancton riche en chlorophylle se trouve principalement dans les 10 à 30 premiers mètres sous la surface de l’eau.

On les trouve encore jusqu’à une profondeur de 60m. A cette profondeur, il reste 1 à 2% de la lumière présente à la surface. Cette lumière est nécessaire pour le processus de photosynthèse dont nous parlions précédemment. Cette énergie est vitale pour que le phytoplancton puisse se développer et produire de la matière organique à partir de CO2 dissous.

Samuel va prélever des échantillons d’eau à différentes profondeurs, de la surface jusqu’à environ 1500 m de profondeur, à raison de 12 échantillons par station, en remontant cet appareil, appelé rosette, muni de 12 bouteilles qui se referment lorsque la rosette remonte à la surface à des profondeurs qu’on aura définies au préalable (cf photo).

Il répètera cet exercice de prélèvements 10 à 12 fois lors de son trajet sur le bateau de ACE. Ses collègues feront de même, ainsi ils auront une vue d’ensemble des eaux australes circumpolaires.

Rosette munie de 12 bouteilles

Les échantillons seront distribués selon leurs besoins à 3 équipes différentes qui participent à l’expédition.

Samuel a, quant à lui, besoin de 1 litre par échantillon, où il va, dans un petit laboratoire aménagé sur le pont du bateau, transférer l’eau échantillonnée dans des bouteilles en plastique. Ce petit laboratoire, appelé salle blanche, permet d’éviter la contamination des échantillons, afin qu’ils puissent être transporté jusqu’en Suisse dans les meilleures conditions. Samuel et ses collaborateurs mesurent d’infimes quantités de fer et d’autre métaux dissous dans l’eau de mer. Il faut imaginer que sur un bateau construit avec des tonnes d’acier, ce n’est pas chose facile de s’assurer que ces échantillons restent propres.

Nous suivrons de près ses expérimentations, les difficultés des prises d’échantillons en pleine mer, ses premiers résultats et interprétations.

Bon voyage Samuel !

Lexique pour tout comprendre :

* Atomes et molécules : constituants de toute la matière, qu’elle soit solide, liquide ou gazeuse, qu’elle soit pure ou plus complexe. Les atomes seraient comme des briques de lego de formes et tailles différentes, les molécules seraient des assemblages de briques de lego utiles à la composition d’ouvrages perfectionnés.

* Nutriments : nourriture directement assimilable par les organismes.

* CO2 gaz carbonique, gaz soluble.

CO2 solide en dessous de -78,48°C, liquide entre -78,48°C et -56,6°C, et gaz au dessus de -56,6°C.

Ce gaz est soluble dans l’eau (un peu comme le sucre ou le sel qui semblent disparaître lorsqu’on les met dans l’eau mais qui modifient le goût et peuvent réapparaitre si l’on évapore l’eau). On peut dissoudre 3,35 g dans 1 kg d’eau à 0°C, 0,973g dans 1 kg d’eau à 20°C, 0,576 g dans une eau à 40°C. Donc le gaz carbonique se dissout en bien plus grandes quantités dans une eau froide que dans une eau chaude.

* Cycle du carbone : utilisation et rôle du CO2 dans le cycle de la vie.

* Phytoplancton : êtres vivants minuscules, apparentés aux plantes. Leur reproduction dans l’eau peut se faire à très grande vitesse. Ils servent de nourriture de base pour de très nombreux autres organismes marins.

* Recyclage : lorsque ces algues meurent, la matière organique qui les compose est réutilisée par d’autres organismes. La matière organique de dégrade et le carbone et les nutriment qui la compose sont dissous, permettant à une nouvelle génération de phytoplancton de se développer, tout comme les feuilles mortes se décomposent en hiver, permettant au cycle végétal de se perpétuer au printemps.

* Sédimentation : Toute matière assez dense (=lourde) coule et se dépose sur le fond des océans, créant des couches qui se superposent, se tassent en sédiments.