Les fumeurs noirs du volcan Brothers (Arc Tonga-Kermadec) // The black smokers of Brothers Volcano (Tonga-Kermadec Arc)

Les bouches hydrothermales au fond des océans se forment généralement le long des dorsales telles que la dorsale est-Pacifique et la dorsale médio-atlantique. Ce sont des lieux où deux plaques tectoniques s’écartent et où une nouvelle croûte se forme. Ces bouches hydrothermales apparaissent souvent sous forme de « fumeurs noirs ». Les zones qui les entourent sont riches d’un point de vue biologique et hébergent souvent des communautés complexes qui trouvent leur nourriture dans les éléments chimiques dissous dans les fluides émis par les bouches.
À l’aide d’un véhicule télécommandé équipé d’une caméra vidéo haute définition et d’instruments de mesure, une équipe scientifique internationale a pu observer des filons riches en cuivre dans les parois du cratère du volcan Brothers, dans l’Arc des Kermadec, à 1550 mètres de profondeur.
Les observations ont été effectuées au cours d’une mission de 21 jours par des scientifiques des États-Unis et de Nouvelle-Zélande sur ce volcan situé à environ 400 km au nord-est de White Island. La mission était financée par la National Science Foundation, en collaboration avec la Woods Hole Oceanographic Institution, la  Portland State University et GNS Science.
Le système hydrothermal du volcan Brothers est très actif. Il représente un domaine encore inexploré où se développe une vie microbienne extrêmophile dans des fluides à haute température, riches en acides et en métaux. Les scientifiques ont pu étudier comment un volcan sous-marin envoie dans l’océan de la chaleur, des éléments chimiques et des métaux, et comment ces derniers affectent la vie autour du volcan.
Sur l’Arc des Kermadec, des volcans comme le Brothers se forment là où deux plaques tectoniques, en l’occurrence la plaque Pacifique et la plaque australienne, entrent en collision. Des fractures à la surface du volcan permettent à l’eau de mer de s’enfoncer à l’intérieur de la croûte terrestre. L’eau est chauffée par la chambre magmatique et les réactions chimiques entre l’eau de mer et les roches donnent naissance à des sources chaudes qui laissent échapper des fluides riches en minéraux. Selon les scientifiques, ils peuvent fournir des indications importantes sur l’évolution des volcans, sur la formation des dépôts de minéraux, et sur la vie proprement dite. Une partie de la mission consistait à échantillonner les fluides à haute température qui sortent des bouches hydrothermales afin d’évaluer la quantité de métaux et des divers autres éléments chimiques.
Le système hydrothermal du volcan Brothers héberge des formes de vie abondantes. A ce jour, environ 50 espèces d’êtres vivants comme des crevettes, des crabes, des vers et diverses espèces de poissons ont été identifiés.
D’un point de vue chimique, le système hydrothermal du volcan Brothers comprend deux types de sources d’eau chaude très différents. L’un d’eux produit des fluides riches en métaux à une température atteignant 318°C tandis que l’autre émet des fluides riches en gaz et pauvres en métaux qui sont extrêmement acides. Les scientifiques ont pu voir des dizaines de fumeurs noirs jusqu’à 20 mètres de hauteur, perchés sur les parois abruptes du cratère. Les fluides riches en métaux contiennent beaucoup de fer, de cuivre, de zinc et d’or qui se déposent sur le plancher océanique en formant les hautes structures en forme de cheminées.
Les connaissances recueillies par les scientifiques sur les métaux présents dans le volcan et la manière dont ils sont répartis permettront de mieux comprendre la formation de grands gisements de minerais. Des missions scientifiques comme celle-ci fournissent des indications précieuses à une époque où la demande mondiale en faveur de technologies vertes s’accélère et où l’on se tourne vers l’océan pour trouver de nouvelles ressources en métaux rares.
Source: New Zealand Herald.

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Hydrothermal vents in the deep ocean typically form along the mid-ocean ridges, such as the East Pacific Rise and the Mid-Atlantic Ridge. These are locations where two tectonic plates are diverging and new crust is being formed. Hydrothermal vents may form features called black smokers. The areas around submarine hydrothermal vents are biologically quite productive, often hosting complex communities fuelled by the chemicals dissolved in the vent fluids.

Using a remotely operated vehicle equipped with a high-definition video camera and an array of scientific measuring equipment, an international scientific team observed copper-rich veins in the inner crater walls of Brothers volcano in the Kermadec Arc, at a depth of 1550 metres.

The observations were made during a 21-day US-New Zealand mission at the volcano which lies about 400, km northeast of White Island. The voyage was a US National Science Foundation-funded project involving Woods Hole Oceanographic Institution and Portland State University, in collaboration with GNS Science

The Brothers volcano hydrothermal system is very active.. It represents an unexplored frontier for new extremophilic microbial life that thrives in acid and metal-rich, high-temperature fluids. The scientists investigated how an undersea volcano releases heat, chemicals, and metals into the ocean and how they affect the life around it.

Volcanoes like Brothers form where two of the Earth’s tectonic plates, in this case the Pacific Plate and the Australian Plate, are colliding. Cracks at the surface of the volcano allow seawater to circulate deep into the Earth’s crust. The water is heated up by the underlying magma chamber and chemical reactions between the seawater and rocks result in hot springs that vent mineral-rich fluids from the seafloor. According to the scientists, the fluids can hold important clues about the formation and evolution of volcanoes and how significant mineral deposits can be formed, and about life itself. Part of the mission was to sample the hot fluids coming out of hydrothermal vents to see how much metal and various other chemicals are contained within them.

The Brothers volcano hydrothermal system harbours a vast array of life. So far, around 50 species of animals, including shrimp, crabs, worms, and various species of fish have been identified.

From a chemical point of view, the Brothers volcano hydrothermal system features two very different types of hot springs. One expels metal-rich fluids up to 318°C and the other gas-rich, metal-poor fluids that are extremely acidic. The scientists could see dozens of black smokers up to 20 metres tall, perched on the steep walls of volcano’s crater. The fluid coming out of the metal-rich fluid is rich in iron, copper, zinc, and gold that precipitate on the seafloor, forming the tall chimney structures.

The knowledge the scientists gleaned about what metals were being transported within the volcano and how they are distributed provide insights into the formation of large mineral deposits. Investigations such as this provide valuable insights as world demand for green technologies gathers pace and explorers look to the ocean for new supplies of critical metals.

The voyage was a US National Science Foundation-funded project involving Woods Hole Oceanographic Institution and Portland State University, in collaboration with GNS Science

Source : New Zealand Herald.

Vue de l’arc des Kermadec avec le volcan Brothers.

Fumeurs noirs sur le site du volcan Brothers (Source : GNS Science)

Vers une exploitation commerciale des « fumeurs noirs » ? // Toward a commercial exploitation of the « black smokers » ?

Le Japon a commencé à exploiter avec succès un gisement de ressources minérales en eaux profondes au large de la côte d’Okinawa. C’est, à ce jour, la plus grande extraction de ce type sur des monts hydrothermaux. Elle soulève des inquiétudes dans le monde scientifique car cette nouvelle ruée vers l’or pourrait affecter les créatures uniques qui vivent sur ces gisements.
Les gisements d’Okinawa, situés à plus de 1 500 mètres sous la surface de la mer, sont dus à la présence de bouches hydrothermales. Ces cheminées, connues sous le nom de «fumeurs noirs», émettent des panaches à haute température riches en zinc, nickel, cuivre et autres éléments rares. Lorsque les panaches entrent en contact avec l’eau de mer froide, les métaux retombent et s’accumulent sur le fond marin.
Depuis  des années, les compagnies d’extraction minière à travers le monde entier sont impatientes d’exploiter ces trésors sous-marins qui détiennent de nombreux éléments essentiels à la fabrication des smartphones et des ordinateurs. Le gisement exploité par le Japon est censé contenir une quantité de zinc équivalente à la consommation annuelle du pays. Il produit également de l’or, du cuivre et du plomb.
Le Japon exploite le gisement au large d’Okinawa depuis un mois. Il s’agit en fait davantage de tester des robots miniers sous-marins plutôt qu’une opération commerciale. Malgré tout, c’est un pas en avant vers une exploitation minière des fonds marins à grande échelle.
Les sources hydrothermales sur les fonds océaniques ont été découvertes dans les années 1970 et fascinent les scientifiques depuis cette époque. Chaque source est unique et peuplée par des créatures différentes qui se nourrissent à partir des fluides hydrothermaux toxiques qui jaillissent dans l’océan.
L’un des problèmes auxquels les scientifiques sont confrontés est que ces systèmes hydrothermaux sont très dynamiques. Ils peuvent apparaître et disparaître au cours des décennies, voire des siècles. On sait que certains systèmes ont été affectés par une éruption volcanique, recouverts de lave, mais sont redevenus actifs au bout d’une dizaine d’années.
Les « fumeurs noirs » recèlent également des substances chimiques toxiques comme le plomb et l’arsenic et on ne sait pas trop ce qui se passerait si une exploitation minière rencontrait des problèmes entraînant leur épanchement dans la mer. Les animaux qui vivent sur les fonds marins ou sur la source hydrothermale seraient-ils blessés? Que se passerait-il si un épanchement de fluides toxiques se produisait dans les eaux proches du rivage, dans une région où vivent les gens?
L’International Seabed Authority (ISA), organisme dépendant des Nations Unies pour la gestion des fonds marins, a accordé plus de 25 contrats à certains pays, parmi lesquels le Japon, pour explorer des gisements. Toutefois, aucune opération minière à des fins commerciales n’a encore lieu. L’ISA veut s’assurer que l’exploitation minière en profondeur se fera en toute sécurité. L’agence s’est engagée à élaborer des réglementations environnementales d’ici 2020, ce qui signifie que les robots sous-marins destinés à l’exploitation des gisements hydrothermaux seront commercialement opérationnels vers 2025. Si un État membre de l’ISA devait exploiter les gisements à des fins commerciales, sans attendre la diffusion des conditions environnementales de l’ISA, il y aurait des répercussions diplomatiques.
Pour le moment, le Japon se contente d’explorer les sources hydrothermales dans ses eaux côtières. Le Ministère de l’Économie, du Commerce et de l’Industrie envisage l’exploitation commerciale des gisements hydrothermaux au large d’Okinawa vers le milieu de l’année 2020.
Indépendamment de ce que le Japon fait dans ses propres eaux, les sources hydrothermales et les autres gisements minéraux sous-marins en haute mer seront bientôt ouverts à l’exploitation minière. L’enjeu concerne l’un des écosystèmes les plus rares et les plus méconnus de notre planète. À l’échelle mondiale, on pense que les sources hydrothermales dans les profondeurs des océans couvrent environ 30 kilomètres carrés, soit moins d’un pour cent de la superficie du Parc National de Yellowstone. Il ne faudrait pas oublier que les êtres vivant qui peuplent ces sources ont déjà permis de grandes découvertes. Par exemple, l’un de ces petits organismes contient un composé qui pourrait aider à traiter la maladie d’Alzheimer. Il n’est pas impossible que les « fumeurs noirs » hébergent des communautés d’organismes susceptibles de donner naissance au prochain grand médicament.
Source: Presse japonaise, en particulier The Japan Times.

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Japan has successfully tapped into a deposit of mineral resources from a deep-water seabed off the coast of Okinawa, the largest such extraction of its type. It is sparking renewed concerns among scientists about how this new gold rush will affect the unique creatures living off these ore deposits.

The Okinawa deposits, located over 1,500 metres below the sea surface, are formed by hydrothermal vents. These chimneys, known as “black smokers”, on the seafloor spew out hot plumes rife with zinc, nickel, copper, and other rare elements; when the plumes collide against the cold seawater, the metals fall out and accumulate on the seafloor.

Mineral extraction companies all over the world have been gearing up for years to tap into these underwater treasure troves which hold many of the rare elements key to power smartphones and computers. The deposit mined by Japan is believed to contain an amount of zinc equivalent to the country’s annual consumption. The ore also includes gold, copper, and lead.

Japan has been working on the deposit off Okinawa for a month. It is still part of an effort to test underwater mining robots rather than a full-blown commercial operation. Still, it’s a step forward in making large-scale seabed mining a reality.

Hydrothermal vents were discovered in the 1970s and have fascinated scientists ever since. Each vent system is unique, with different creatures inhabiting its slopes and feeding off the toxic hydrothermal fluids spewing out into the ocean.

One of the problems scientists are confronted with is that hydrothermal are very dynamic, turning on and off over the span of decades or even centuries. Some hydrothermal vent systems are known to have been completely wiped out by a volcanic eruption, buried by lava, but began spewing out fluids again after about a decade.

Hydrothermal vents also contain toxic chemicals like lead and arsenic and it is unclear what would happen if mining equipment failed, leading to a spill. Will animals on the seafloor or water column be harmed? What if there is a spill in waters close to the shore, where people live?

The International Seabed Authority (ISA), the United Nations’ independent treaty organization, has granted over 25 contracts to countries, including Japan, to explore for minerals. But no large-scale commercial mining operations are taking place just yet. The ISA is still figuring out how to make sure deep-sea mining is done safely. The agency has committed to develop environmental regulations by 2020, which means that big underwater robots mining hydrothermal vents will be commercially operational around 2025. If any ISA member state were to conduct large-scale commercial seabed mining within its own coastal waters without waiting for the production of the ISA environmental code, that would have diplomatic repercussions.

For now, Japan is mining vents in its own coastal water. The country’s Economy, Trade and Industry Ministry then plans to commercialize mining at the sites off Okinawa around the middle of 2020.

Regardless of what Japan is doing in its own waters, hydrothermal vents and other underwater mineral deposits in the high seas will be opened to mining soon. At stake is one of the most unique ecosystems on our planet. Globally, active vents are estimated to cover about 30 square kilometres, less than one percent of the area of Yellowstone National Park. It should not be forgotten that deep-sea animals have yielded big discoveries before, including one small organism that contains a compound that could help treat Alzheimer’s. Maybe hydrothermal vents host communities of organisms that may yield the next big drug. Source: Presse japonaise, en particulier The Japan Times.

« Fumeur noir » dans l’Atlantique (Source : Wikipedia)