Le 23 janvier 2003, le Marion-Dufresne II s'éloigne des côtes australiennes pour rejoindre le continent Antarctique. À son bord, une cinquantaine de scientifiques - chercheurs internationaux, doctorants et étudiants - et autant de personnels techniques. Ils ont un but bien précis : extraire de sous la mer de longues carottes sédimentaires (60 mètres) dans une zone encore méconnue.

Mission accomplie. Aujourd'hui revenus de leur périple sur les mers australes, Xavier Crosta et Élisabeth Michel, deux jeunes chercheurs¹ en paléoclimatologie ont encore des icebergs plein les yeux. Lui, à l'origine du programme de recherche, elle, un vrai loup de mer, ont été les responsables d'une importante mission internationale en paléo-océonagraphie pour l'étude de la régulation des climats récents (-10 000 ans) : la mission Cado². Durant cinq semaines, les scientifiques ont relevé des carottes de sédiments marins contenant des boues à diatomées en différents points du plateau continental au large de la terre Adélie. Ces carottes une fois analysées permettront une connaissance précise du climat de ces derniers millénaires. Pourquoi ? « Au cours des derniers siècles, le climat a connu des changements suffisamment importants pour qu'ils aient eu un impact sur les activités humaines. Du XIV^e au XVI^e siècle par exemple, on sait que l'Europe a connu ce que l'on appelle son "petit âge glaciaire" et les lacs de Hollande étaient alors couverts par des glaces. Nous ne connaissons pas les origines de ces accidents climatiques. Ils se produisent brutalement en quelques décennies et l'on ne sait pas s'ils peuvent survenir à nouveau. » Grâce à cette mission, les chercheurs espèrent également en savoir un peu plus sur le réchauffement observé au cours du dernier siècle autour de la péninsule Antarctique. S'agit-il vraiment de l'influence des activités humaines ou d'une variabilité climatique naturelle ? On mesure donc mieux ici l'importance de comprendre les mécanismes du climat passé à des époques préindustrielles.

C'est en s'inspirant d'une précédente mission américaine que Xavier Crosta et Élisabeth Michel ont proposé ce programme scientifique à l'Ifremer et à l'Institut polaire français Paul-Émile-Victor (Ipev). Ils savaient en effet que le plateau continental antarctique contenait des couches de sédiments uniques au monde de 200 mètres d'épaisseur. Constitués de boues à diatomées, ils se sont ici accumulés au fond de l'océan au rythme incroyable d'un à deux centimètres par an, alors qu'ailleurs la moyenne est d'un centimètre tous les cent ans. « Dans cette région, il devenait possible de reconstituer le climat passé sur 5 000 ans avec une précision annuelle, au pire décennale si l'on parvenait à récupérer des carottes de 60 mètres de long », explique Xavier Crosta.

Une première et un record du monde

Grâce à la taille du Marion-Dufresne II (MD II) affrété par l'Ipev³ (120 mètres), les treuils dont il dispose, les câbles ultralégers en kevlar et les carottiers à pistons lestés (voir encadré), cet exploit a été possible. Il détient d'ailleurs le record de longueur de carotte prélevée lors d'une précédente mission sur les fonds marins avec 64,5 mètres.
Pour le compte de la mission Cado, le MD II a relevé 350 mètres de carottes en différents points dans des conditions parfois extrêmes. Vent, froid, houles, tempêtes. Le travail à bord a été parfois très difficile pour récupérer et découper huit carottes de longueur variant entre 32 et 60 mètres. Sans compter les échecs, les carottiers vides, les conditions climatiques empêchant toute manœuvre, les casses de matériels⁴...
Une fois les carottes récupérées, les premières mesures physiques ont été directement effectuées à bord : études stratigraphiques préliminaires pour évaluer la qualité et la périodicité de la carotte et descriptions visuelles pour repérer les types d'organismes qu'elle contient. L'analyse poussée des sédiments s'effectuera à terre en laboratoire et prendra du temps, quatre à cinq ans. Les diatomées qu'ils contiennent seront traquées par Xavier Crosta. Organismes unicellulaires, ces phytoplanctons meurent et s'accumulent dans les sédiments marins. Pour chaque centimètre de sédiment, les chercheurs vont compter les diatomées et repérer les différentes espèces. Ils savent qu'à la présence de telle ou telle espèce correspondent des conditions climatiques très précises. Ils peuvent ainsi recréer année par année le climat passé en interprétant les assemblages de diatomées et en déduire pour chaque période des informations comme l'étendue de la banquise ou la température de l'eau de surface.
Élisabeth Michel, elle, préfère étudier dans le cadre de ses recherches sur les changements de circulation des courants océaniques, les foraminifères.
Les différentes espèces de ces animaux unicellulaires marins entourés d'une coquille calcaire vivent en surface et dans les fonds marins. En analysant la composition chimique des coquilles présentes dans les carottes, elle obtient des données sur la salinité des eaux, la température et les courants d'eau profonde. Elle espère en déduire des pistes nouvelles sur la circulation de ces courants et plus particulièrement sur le fait qu'ils peuvent changer plus vite que l'on ne pense, à l'échelle de quelques dizaines d'années et modifier par la même occasion le climat.
D'ici quatre à cinq ans, les chercheurs espèrent avoir dépouillé et synthétisé toutes les données de la mission Cado pour caractériser les dynamiques et les variations climatiques sur une période de 5 000 ans environ. Pour comprendre comment cela s'est passé et mieux anticiper l'avenir.
Fabrice Impériali

Climat et océan : étroites relations La mission Cado s'inscrit dans un programme de recherche plus général1 sur la compréhension des relations entre le climat et les océans. Les climatologues et les océanographes pensent en effet que le rôle des océans qui concentrent soixante fois plus de dioxyde de carbone que l'atmosphère est essentiel dans la régulation des climats. De nombreux processus physiques et biologiques de l'océan - étendue de la banquise, circulation des courants d'eau profonde, accumulation de la matière organique dans les fonds marins - peuvent, s'ils sont perturbés, avoir des influences directes sur la variation des teneurs atmosphériques en CO2 et donc sur le climat en général. Reste à savoir lesquelles et à comprendre tous ces processus. Notamment le rôle du plancton dans le transfert de CO2 entre l'océan et l'atmosphère : plus il y a de matière organique, plus elle utilise le CO2 de l'océan et plus l'océan puise alors le dioxyde de carbone dans l'atmosphère. 1. Programme International Marine Global Change Study (IMAGES).