Une lumière dans l’abîme
Le champ hydrothermal de Lost City est un ensemble de sources hydrothermales alcalines situé sur le massif Atlantis, au milieu de l’Atlantique, découvert en 2000. À la différence des sources volcaniques dites « fumeurs noirs », il est alimenté par la serpentinisation, une réaction chimique entre l’eau de mer et la roche du manteau, qui édifie de hautes cheminées de carbonate et produit de l’hydrogène et du méthane dont se nourrit la vie microbienne. Il est actif depuis plus de 120 000 ans et compte parmi les principaux candidats au titre de lieu d’origine possible de la vie sur Terre.
C’était en pleine nuit, le 4 décembre 2000. Le navire de recherche Atlantis roulait sur la houle au milieu de l’Atlantique, à quelque 1 500 miles de la côte est des États-Unis. La plupart des scientifiques avaient regagné leurs couchettes. Dans le poste de contrôle du navire, la géologue Gretchen Früh-Green et la géologue structuraliste Barbara John suivaient un flux vidéo en noir et blanc qui rampait sur la face sud d’une montagne sous-marine, tandis que le traîneau-caméra remorqué Argo II rasait le plancher océanique, quelque 800 mètres plus bas. Puis l’écran se remplit de flèches pâles.
Früh-Green courut réveiller Deborah Kelley. « Je crois que nous avons trouvé ici quelque chose qui ne ressemble à rien de ce que nous avons déjà vu », dit-elle, selon le récit que Kelley en fit plus tard. S’ensuivit une nuit d’« excitation et de folie ». Kelley, géologue marine de l’université de Washington, rejoignit Jeff Karson, de l’université Duke, et le reste de l’équipe, et tous restèrent les yeux rivés sur les écrans jusqu’à l’aube. Des tours blanches surgissaient de l’obscurité, comme les gratte-ciel noyés de quelque métropole engloutie. Ils l’appelèrent Lost City.
L’expédition, dirigée en mer par la géophysicienne Donna Blackman, de la Scripps, n’était pas venue chercher des sources hydrothermales, loin de là. Elle était venue étudier la façon dont la montagne elle-même s’était construite. Le 4 décembre est la date que l’expédition consignerait comme celle de la découverte. Le lendemain, 5 décembre, il n’y eut de place que pour une seule plongée habitée avant que la météo ne se dégrade. Kelley et Karson se plièrent en deux pour entrer dans le submersible Alvin, avec le pilote Pat Hickey, et plongèrent à travers l’eau noire et froide jusqu’au plancher océanique. Par des hublots larges de six pouces à peine, ils virent des falaises drapées de carbonate, des champs de fins doigts minéraux et un fluide tiède qui miroitait au-dessus de la roche. « Si ce champ hydrothermal se trouvait sur terre », déclara Karson aux journalistes par la suite, « ce serait un parc national ».
Introduction
Le champ hydrothermal de Lost City est un ensemble d’environ 30 cheminées de carbonate pâles, perchées en hauteur sur la paroi d’une montagne sous-marine, au milieu de l’océan Atlantique. Ce n’est pas le feu volcanique qui l’alimente, mais une réaction chimique entre l’eau de mer et les roches du manteau terrestre, un processus appelé serpentinisation. Cette seule distinction bouleverse une bonne part de l’ancienne image de la façon dont un système hydrothermal peut fonctionner, et du temps qu’il peut durer.
C’est un endroit où l’eau qui jaillit du plancher océanique est aussi alcaline qu’un déboucheur de canalisations, où les cheminées sont faites du même minéral que le calcaire des grottes plutôt que des sulfures métalliques des célèbres « fumeurs noirs », et où des molécules simples, essentielles à la vie, sont fabriquées en continu à partir de rien d’autre que de la roche et de l’eau. Les fluides y jaillissent depuis plus de cent mille ans, ce qui en fait l’un des milieux les plus sérieusement envisagés comme lieu d’origine de la vie sur Terre. Et c’est peut-être l’analogue le plus proche que nous ayons sur cette planète de ce qui se passe en ce moment sous la glace d’Encelade, lune de Saturne, et d’Europe, lune de Jupiter.
Cet article retrace l’histoire complète de Lost City : la découverte fortuite, l’étrange chimie qui le construit et l’alimente, la cheminée colossale baptisée Poséidon, les microbes qui prospèrent dans son intérieur caustique, l’hypothèse sur l’origine de la vie qu’il a contribué à inspirer, son lien avec la recherche de vie au-delà de la Terre, l’expédition de 2023, qui a battu des records en forant le manteau à côté et en dessous de lui, et la menace bien réelle que l’exploitation minière des grands fonds fait désormais peser sur un lieu que nous commençons à peine à comprendre.
La montagne qui s’est construite sans feu
Pour comprendre Lost City, vous devez d’abord comprendre la montagne sur laquelle il repose. Le massif Atlantis est une montagne sous-marine en forme de dôme, centrée près de 30°07′ N, 42°07′ O, juste à l’est de l’endroit où la dorsale médio-atlantique rencontre une grande fracture de la croûte, appelée faille transformante Atlantis. Le champ lui-même se trouve à environ 15 kilomètres à l’ouest de l’axe d’expansion de la dorsale. Le massif mesure environ 16 kilomètres de large et s’élève d’environ 4 000 mètres au-dessus du plancher océanique, ce qui lui donne, selon une comparaison que les scientifiques eux-mêmes affectionnent, à peu près la taille du mont Rainier.
La plupart des grandes montagnes du plancher océanique sont des volcans, édifiés par la lave qu’ils ont émise. Le massif Atlantis est un objet plus étrange. C’est ce que les géologues appellent un core complex océanique, et il s’est constitué non pas en ajoutant de la lave par-dessus, mais en décollant la croûte par en dessous. Au cours des 1,5 à 2 derniers millions d’années, tandis que la dorsale médio-atlantique, à expansion lente, écartait le plancher océanique, une seule faille énorme à faible pendage, une faille de détachement, a ouvert la croûte comme une fermeture éclair et fait remonter l’intérieur profond de la planète jusqu’à la surface. Le résultat est une fenêtre ouverte sur des roches qui gisent normalement à des miles de profondeur : du gabbro issu de chambres magmatiques figées et, surtout, de la péridotite, la roche verte et dense du manteau supérieur de la Terre.
Cette roche du manteau mise à nu est le moteur de tout ce qui suit. La péridotite est riche en olivine, et l’olivine est chimiquement instable au contact de l’eau de mer. La montagne est donc faite d’un combustible qui se met à réagir dès que l’océan la touche. Comme Kelley l’a formulé dans l’annonce de la découverte par la National Science Foundation : « Il est rare qu’une chose comme celle-ci nous rappelle avec autant de force tout ce qu’il nous reste à apprendre sur notre propre planète. Nous devons, en un sens, nous défaire de nos idées préconçues sur ce que nous croyons déjà savoir. »
Le champ lui-même repose sur une terrasse affaissée, sorte de replat structural situé à environ 70 mètres sous le sommet du massif, à une profondeur d’eau le plus souvent citée autour de 780 mètres. Les cheminées les plus grandes et les plus actives forment une ligne à peu près est-ouest, longue de plus de 200 mètres. L’ensemble est régi par des failles : des fractures à fort pendage qui font office de tuyauterie, conduisant l’eau de mer vers le bas, dans la roche chaude, et le fluide tiède vers le haut, jusqu’aux tours.
Pas un fumeur noir : pourquoi Lost City a brisé les règles
Lorsque les scientifiques ont commencé à explorer les sources hydrothermales des dorsales médio-océaniques, dans les années 1970, ils y ont découvert les fumeurs noirs : des cheminées de fer et de minéraux sulfurés qui crachaient un fluide assez chaud pour faire fondre le plomb, noirci par la précipitation des métaux, regroupées le long de l’axe volcanique, là où du magma frais se trouve tout près sous le plancher océanique. Pendant trois décennies, ce fut le modèle de référence. Qui disait source hydrothermale disait chaleur volcanique, fluides acides, sulfures métalliques et spectaculaires écosystèmes chimiosynthétiques de vers tubicoles et de palourdes qui s’en nourrissent.
Lost City n’entrait dans aucune de ces cases. Les différences commençaient par la taille et la couleur. Les fumeurs noirs étudiés depuis les années 1970 plafonnent pour la plupart à 80 pieds ou moins. La plus haute flèche de Lost City, baptisée Poséidon, s’élève à environ 60 mètres, soit quelque 200 pieds, la hauteur d’un immeuble de 18 étages. Et là où les fumeurs noirs sont sombres et métalliques, les structures de Lost City sont faites de carbonate presque pur, le même matériau que le calcaire des grottes, dans des teintes allant du blanc franc au crème et au gris.
Les températures ne collaient pas non plus. Les fluides des fumeurs noirs peuvent atteindre environ 400 °C. Ceux de Lost City sont tièdes plutôt que brûlants, entre environ 40 et 91 °C. Et la chimie était presque une image inversée. Les fumeurs noirs sont acides ; les fluides de Lost City sont intensément alcalins, avec des valeurs de pH mesurées entre 9 et 11, que Kelley a décrites à plusieurs reprises comme presque aussi caustiques que du Liquid-Plumr. Les fumeurs noirs sont chargés de métaux dissous et de dioxyde de carbone ; les fluides de Lost City renferment du fer en deçà des limites de détection, pratiquement pas de dioxyde de carbone et sont, en revanche, extraordinairement riches en hydrogène et en méthane dissous.
La différence la plus fondamentale tient à l’origine de la chaleur. Un fumeur noir est chauffé par du magma. Lost City n’a aucun magma à proximité ; la croûte y a plus d’un million d’années et elle est froide à l’échelle du volcanisme. La chaleur, comme la chimie, vient de la roche elle-même qui réagit avec l’eau.
Serpentinisation : comment la roche boit la mer et exhale du combustible
La réaction commence lorsque l’eau de mer s’infiltre à travers la roche du manteau fracturée du massif Atlantis et rencontre l’olivine, le minéral riche en fer et en magnésium qui constitue l’essentiel de la péridotite. L’eau l’attaque. L’olivine se décompose et se reforme en une série de nouveaux minéraux hydratés, principalement de la serpentine, le minéral verdâtre et tendre qui donne son nom au processus, accompagnée de brucite et de magnétite. La roche gonfle, se fissure et absorbe de l’eau, passant d’un manteau dense et sec à une serpentinite hydratée et glissante.
Trois choses sortent de cette transformation, et toutes les trois comptent. La première est la chaleur. La serpentinisation est fortement exothermique ; d’après une estimation publiée, l’altération d’un seul mètre cube de roche peut libérer de l’ordre de plusieurs centaines de mégajoules d’énergie thermique, de quoi entretenir la circulation tiède qui maintient le champ en vie sans la moindre aide volcanique.
La deuxième est l’hydrogène. Quand le fer ferreux de l’olivine est oxydé en fer ferrique et piégé dans la magnétite, l’eau est dissociée et du dihydrogène gazeux (H₂) envahit le fluide. Les fluides de Lost City figurent parmi ceux qui contiennent les plus fortes concentrations d’hydrogène jamais mesurées à une source sous-marine ; selon Kelley et ses collègues, l’hydrogène va de moins de 1 à environ 15 millimoles par kilogramme, les fluides du pôle hydrothermal pur (end-member), exempts de magnésium, analysés par Seyfried et ses collaborateurs affichant quant à eux environ 9,4 à 12 millimoles par kilogramme, pour un pH d’environ 10,1 à 10,6.
La troisième, ce sont les hydrocarbures. Avec beaucoup d’hydrogène et une source de carbone, des réactions de type Fischer-Tropsch peuvent produire du méthane (CH₄) et toute une série de molécules organiques un peu plus grosses sans que la moindre biologie n’intervienne. En 2008, Giora Proskurowski, Kelley et leurs collègues ont publié dans Science une étude montrant que les hydrocarbures des fluides de Lost City ne portent aucune signature de radiocarbone issue de la biosphère éclairée par le soleil et correspondent au contraire à une origine profonde, abiotique. Lost City, ont-ils constaté, produit 10 à 100 fois plus d’hydrogène et de méthane qu’un fumeur noir typique. « La production d’hydrocarbures a été la toute première étape », a déclaré Proskurowski à propos de cette découverte ; « sans cela, la Terre serait restée sans vie ».
La portée de ce constat est considérable. La serpentinisation prend deux des ingrédients les plus communs du cosmos, la roche et l’eau, et produit spontanément à la fois les briques chimiques et l’énergie chimique dont la vie peut se nourrir. Pas besoin de lumière du soleil, de volcan ni de biologie préexistante.
Poséidon et la cathédrale de carbonate
Les cheminées elles-mêmes sont bâties par une sorte d’accident géochimique à la frontière entre deux eaux. Le fluide chaud qui s’échappe de la roche est alcalin, dépourvu de magnésium, et transporte du calcium dissous. Lorsqu’il rencontre l’eau de mer ordinaire, froide, pleine de carbonate et de magnésium, le calcium et le carbonate se percutent et précipitent sous forme de minéraux solides de carbonate de calcium, d’abord surtout de l’aragonite et de la brucite. Partout où les deux eaux se mélangent, du minéral se construit. Les tours sont pour l’essentiel des archives figées de ce front de mélange.
La plus grande d’entre elles est Poséidon. Elle s’élève à plus de 60 mètres, soit presque 200 pieds, et l’ensemble plus vaste de tours qui se soudent les unes aux autres s’étend sur environ 100 mètres de large, Poséidon elle-même mesurant environ 50 mètres de large à sa base. Lors de l’expédition de 2005, le géochimiste organicien Mitch Schulte a décrit le sommet comme formé de quatre grands pinacles, dont l’un émettait activement un fluide à environ 59 °C, tandis que des points plus chauds, dans un col entre deux pics, atteignaient 75 °C. Le fluide le plus chaud de tout le champ, autour de 91 °C pour un pH d’environ 10,7, s’échappe d’une cheminée en forme de ruche, haute d’environ un mètre, sur Poséidon.
Tout autour de Poséidon, et à partir d’elle, poussent des structures plus délicates. Une formation spectaculaire, la cheminée IMAX, s’élève sur trois étages depuis sa face nord, garnie de corniches qui retiennent des mares miroitantes de fluide à 55 °C, comme des cascades à l’envers. Ailleurs dans le champ, du carbonate blanc tout frais suinte des fissures de la falaise en grappes d’excroissances à plusieurs pointes, qui ressemblent aux doigts de mains tournées vers le haut. Le matériau le plus récent est d’un blanc éclatant ; à mesure que le carbonate vieillit, l’aragonite métastable se transforme en calcite, la brucite se dissout et les surfaces foncent, virant au gris et au brun doré.
Ce vieillissement est aussi une horloge. En datant le carbonate, les scientifiques ont établi l’étonnante longévité du champ. Un article de 2003 paru dans Science, mené par Früh-Green, a documenté au moins 30 000 ans d’activité hydrothermale, ce qui faisait déjà de Lost City un système plus ancien, de plusieurs ordres de grandeur, que n’importe quel système de fumeurs noirs connu. Des datations ultérieures à l’uranium-thorium et au radiocarbone ont repoussé le record encore plus loin : les cheminées les plus anciennes, aujourd’hui éteintes, situées sur le bord sud du champ, ont livré des âges bien supérieurs à 100 000 ans, et le chiffre consensuel qui circule aujourd’hui est que Lost City laisse échapper ses fluides depuis plus de 120 000 ans. Les fumeurs noirs, liés au pouls capricieux du volcanisme, durent en général de quelques décennies à quelques siècles. Lost City a le battement lent et patient d’une réaction chimique dans la roche solide, et il peut tenir ce rythme, estiment les chercheurs, potentiellement pendant des centaines de milliers d’années.
La vie dans l’obscurité caustique
Qu’est-ce qui peut bien vivre dans un endroit pareil ? À première vue, pas grand-chose. On n’y trouve ni forêts de vers tubicoles, ni bancs denses de palourdes géantes. La vie animale visible est clairsemée : des gastéropodes et des amphipodes accrochés aux corniches poreuses et tièdes, des polychètes, des nématodes et de minuscules crustacés, avec des crabes, des coraux, des anguilles et, de temps en temps, un cernier dans l’eau froide environnante. Pourtant, lorsque l’expédition de 2003 a aspiré l’eau autour des sources et procédé à un comptage minutieux, elle a trouvé quelque chose de surprenant. La diversité de ces petits animaux est aussi élevée que sur n’importe quel site de fumeurs noirs de la dorsale médio-atlantique, voire plus élevée. La biomasse est faible, mais la variété est riche. Ces créatures sont simplement petites, translucides et faciles à manquer.
L’essentiel de l’action est microbien, et il se cache à l’intérieur des parois des cheminées. Le carbonate poreux est parcouru de canaux où le fluide tiède, riche en hydrogène et en méthane, se mélange à l’eau de mer, et ces interfaces sont tapissées de biofilms denses. Selon Kelley et ses collègues, ces biofilms renferment près de 10⁸ à 10⁹ cellules par gramme de minéral carbonaté, dominés par un seul phylotype. Ce qui est remarquable, c’est le peu de diversité qu’on trouve dans les zones les plus chaudes. À l’intérieur de cheminées baignées par un fluide à plus de 80 °C, des travaux de William Brazelton, Matthew Schrenk, Kelley et John Baross ont montré, comme ils l’ont rapporté dans Applied and Environmental Microbiology, que ces organismes « forment d’épais biofilms et représentent près de 100 % de la communauté d’archées ». L’équipe a baptisé l’organisme dominant Lost City Methanosarcinales, ou LCMS.
Ces microbes tirent leur subsistance des produits de la serpentinisation. Ils recyclent l’hydrogène, le méthane et de petites molécules organiques comme le formiate et l’acétate, ces composés mêmes que la roche fabrique de façon abiotique. Dans les parties plus fraîches du champ, où les émissions sont moins vigoureuses, un autre groupe prend le relais, celui des archées anaérobies oxydant le méthane connues sous le nom d’ANME-1, ce qui suggère une succession écologique qui suit les cheminées à mesure qu’elles refroidissent et vieillissent au fil des siècles. Une étude de 2011 a même mis au jour, dans les biofilms de LCMS, qui ne comptent pourtant qu’une seule espèce, une étonnante complexité physiologique, avec de multiples formes cellulaires et des membranes internes laissant penser qu’un même organisme pourrait assurer tantôt la production, tantôt la consommation de méthane, selon les conditions.
Le point crucial, c’est la source d’énergie. Aux fumeurs noirs, la base du réseau trophique repose en grande partie sur le dioxyde de carbone et le sulfure d’hydrogène. À Lost City, ceux-ci sont rares ou absents, et la vie fonctionne au contraire grâce à l’hydrogène et au méthane que fournit la chimie de la roche. C’est un écosystème qui n’a besoin ni de la lumière du soleil ni du volcanisme, seulement de la lente réaction de l’eau avec l’intérieur de la planète.
L’hypothèse des sources hydrothermales alcalines : un possible berceau de la vie
C’est là que Lost City est devenu l’un des lieux les plus discutés de la recherche sur l’origine de la vie. Le raisonnement est le suivant. La Terre primitive, il y a plus de quatre milliards d’années, était plus chaude, et bien davantage de roche du manteau se trouvait exposée à la surface ou près d’elle, où elle pouvait réagir avec l’océan. Les systèmes de serpentinisation auraient dû être courants. Or un système de serpentinisation fournit, gratuitement et en continu, presque tout ce dont un métabolisme primitif aurait besoin : un apport régulier d’hydrogène comme donneur d’électrons, des composés carbonés simples, des surfaces minérales faisant office de catalyseurs, de la chaleur et un fort gradient chimique.
Ce dernier ingrédient est la clé de voûte d’une hypothèse précise et influente. À partir des années 1990, le géochimiste Michael Russell, rejoint plus tard par les biologistes William Martin et Nick Lane, a soutenu que le premier système énergétique de la vie n’était pas si différent d’une cheminée de Lost City. Les cellules modernes s’alimentent en énergie en pompant des protons à travers une membrane pour établir un gradient électrochimique, puis en laissant ce gradient entraîner la synthèse d’ATP, un processus appelé chimiosmose, commun à tout le vivant. Dans l’hypothèse des sources alcalines, le labyrinthe de pores microscopiques d’une cheminée alcaline offre une version toute prête de ce gradient précis : d’un côté d’une mince paroi minérale, un fluide hydrothermal alcalin riche en hydrogène, de l’autre une eau océanique plus acide, avec une différence de plusieurs unités de pH de part et d’autre de barrières épaisses de quelques micromètres à peine. Ce gradient naturel de protons, dit l’argument, aurait pu entraîner les premières réactions difficiles entre l’hydrogène et le dioxyde de carbone, amorçant un métabolisme primitif de fixation du carbone proche de l’ancienne voie de l’acétyl-CoA, que les méthanogènes et les acétogènes utilisent encore aujourd’hui.
En 2008, Martin, Baross, Kelley et Russell ont exposé cette idée dans une synthèse très citée parue dans Nature Reviews Microbiology, et Lost City en est devenu l’exemple emblématique dans le monde réel : un système de sources alcalines en état de marche, durable, qui produit de l’hydrogène, du formiate, de l’acétate et un gradient de pH soutenu. L’hypothèse n’est pas sans détracteurs, et le débat sur la question de savoir si d’épaisses parois inorganiques de cheminées pourraient réellement tenir lieu de membranes cellulaires, et si les gradients sont assez raides, reste vif et non tranché. Mais la découverte de Lost City a donné à l’idée un lieu concret auquel se référer. Comme Kelley l’a résumé en 2005 : « Dans la plupart des endroits, nous n’avons pas accès aux conditions de la Terre primitive ; si nous parvenons donc à comprendre les réactions chimiques, les sources d’énergie et la façon dont les fluides circulent à Lost City, cela pourrait nous éclairer sur la manière dont la vie a commencé sur cette planète. »
Mondes océaniques : une carte pour Encelade et Europe
Si la serpentinisation n’a besoin que de roche et d’eau, alors n’importe quel endroit du Système solaire qui possède les deux pourrait, en principe, faire tourner la même chimie. Cette prise de conscience a fait de Lost City une pierre de touche pour les planétologues en quête de vie au-delà de la Terre.
La cible la plus évidente est Encelade, une petite lune glacée de Saturne. Sous sa coque gelée se trouve un océan global d’eau liquide en contact avec un noyau rocheux, et par des fissures de son pôle sud, elle projette dans l’espace des panaches de cet océan. La sonde Cassini de la NASA a traversé ces panaches et les a échantillonnés. Elle y a trouvé de l’hydrogène moléculaire, et elle a constaté que l’océan semble alcalin. Ces deux observations correspondent exactement à ce que l’on attendrait si l’eau de mer réagissait avec la roche par serpentinisation sur le plancher océanique en dessous. Comme le planétologue Christopher Glein l’a formulé, la chimie est « exactement ce à quoi nous nous attendrions s’il existait un océan d’eau liquide en contact avec des roches sur le plancher océanique d’Encelade et en dessous ». La comparaison terrestre à laquelle lui et d’autres recourent est, encore et toujours, Lost City.
Europe, la lune de Jupiter, offre une histoire semblable. Sous sa glace se trouve un océan d’eau salée qui enveloppe un intérieur rocheux, avec des fissures qui pourraient exposer de la roche fraîche à l’eau et entretenir la production d’hydrogène. La sonde Europa Clipper de la NASA, lancée en octobre 2024, emporte des instruments conçus pour sonder précisément cette chimie entre océan et roche. Le microbiologiste William Brazelton, qui étudie depuis des années les microbes de Lost City, n’a pas mâché ses mots sur ce lien, déclarant à Smithsonian que Lost City est « un exemple d’un type d’écosystème qui pourrait être actif sur Encelade ou sur Europe en ce moment même. Et peut-être sur Mars, dans le passé. » La roche qui alimente les microbes de Lost City, a-t-il noté, semble très répandue dans tout le Système solaire. Comprendre comment les roches alimentent la vie sur Terre est la première étape pour comprendre comment elles pourraient l’alimenter ailleurs.
Forer le manteau : l’expédition 399 de l’IODP
Pendant deux décennies après la découverte, les scientifiques ont étudié Lost City de l’extérieur : en prélevant ses fluides, en cartographiant ses cheminées, en raclant ses biofilms. Ce qu’ils ne pouvaient pas faire, c’était descendre dans la roche et observer la serpentinisation à l’œuvre en profondeur. Cela a changé au printemps 2023.
D’avril à juin 2023, le navire de forage océanique JOIDES Resolution a mené l’expédition 399 de l’International Ocean Discovery Program, au titre bien choisi : « Building Blocks of Life, Atlantis Massif ». En travaillant sur la montagne même qui abrite Lost City, l’équipe internationale, codirigée par Andrew McCaig, de l’université de Leeds, Susan Lang, de la Woods Hole Oceanographic Institution, et Peter Blum, a accompli ce que l’on tentait en vain depuis le début des années 1960. Dans un nouveau forage sur la paroi sud du massif, le trou U1601C, elle a foré 1 267,8 mètres dans la roche du manteau et remonté pas moins de 71 % de celle-ci sous forme de carotte intacte, avec une récupération dépassant régulièrement 90 % sur de longs intervalles de péridotite serpentinisée.
Pour mesurer l’ampleur d’un tel bond : le précédent record de forage dans la roche du manteau océanique n’était que de 200,8 mètres, établi au trou 920D lors de la Leg 153 de l’Ocean Drilling Program, en 1993. L’expédition 399 n’a pas simplement dépassé cette marque de justesse ; elle l’a pulvérisée, d’un facteur six. Johan Lissenberg, de l’université de Cardiff, premier auteur de l’article, et ses collègues avaient enfin récupéré une longue section continue du manteau supérieur de la Terre, « une coupe de référence pour les décennies à venir », comme l’a dit McCaig, pour tout, de la fusion du manteau à la microbiologie.
Le forage a eu lieu en 2023 ; les premiers grands résultats scientifiques ont été publiés un an plus tard, dans Science le 8 août 2024, dans un article intitulé « A long section of serpentinized depleted mantle peridotite ». La carotte, composée pour environ deux tiers de roche ultramafique du manteau et pour un tiers d’intrusions gabbroïques, a enregistré dans son histoire plus de fusion que prévu et a montré une réaction hydrothermale entre fluide et roche sur toute sa profondeur, avec des schémas d’altération correspondant à la chimie des fluides de Lost City qui s’échappent tout près. Le manteau, a-t-on découvert, n’était pas faiblement serpentinisé ; il l’était peut-être à 80–90 %, sur une couche d’au moins 1,2 kilomètre d’épaisseur.
Pour la question de l’origine de la vie, les roches elles-mêmes étaient le message. Susan Lang, coresponsable scientifique, a établi le lien sans détour : « Les roches qui existaient sur la Terre primitive ressemblent davantage à celles que nous avons remontées lors de cette expédition qu’aux roches plus courantes qui constituent aujourd’hui nos continents. Leur analyse nous offre un regard essentiel sur les environnements chimiques et physiques qui devaient exister au début de l’histoire de la Terre, et qui ont pu fournir une source de combustible constante et des conditions favorables sur des durées géologiquement longues, au point d’abriter les toutes premières formes de vie. » L’expédition n’avait pas seulement battu un record de forage. Elle avait hissé sur le pont d’un navire un morceau de la chimie de la Terre primitive.
La menace : l’exploitation minière d’un lieu que nous connaissons à peine
Pour un lieu si ancien et si isolé, Lost City se révèle exposé de façon alarmante. Sa topographie complexe l’a préservé de la pêche commerciale, mais une autre industrie a la région dans le viseur. En 2018, l’Autorité internationale des fonds marins (AIFM) a accordé à la Pologne un contrat de 15 ans pour explorer les sulfures polymétalliques le long de la dorsale médio-atlantique. Selon l’AIFM, la zone d’exploration attribuée couvre exactement 10 000 kilomètres carrés, répartis en 100 blocs d’au plus 100 kilomètres carrés chacun, situés sur la dorsale entre les zones de failles transformantes de Hayes, d’Atlantis et de Kane. Les minéraux recherchés, notamment le cuivre, l’or et d’autres métaux concentrés dans les dépôts de fumeurs noirs, ne se trouvent pas dans les tours de carbonate de Lost City elles-mêmes. Mais les scientifiques craignent que des activités minières, où que ce soit à proximité, n’étouffent le champ sous des panaches de sédiments, n’altèrent la chimie de l’eau et n’endommagent un système que nous avons à peine commencé à caractériser.
Gretchen Früh-Green, qui se trouvait dans le poste de contrôle la nuit où Lost City a été découvert, compte parmi celles qui s’expriment le plus haut et le plus fort. Elle a averti, dans des propos rapportés par Sky News, que « nous pourrions détruire ce lieu avant même de le comprendre, avant de pouvoir véritablement mesurer l’importance de ces tours blanches uniques et des étranges fluides qui suintent du plancher océanique ». Greenpeace, le Marine Conservation Institute et d’autres ont milité pour sa protection ; le champ a été désigné Hope Spot de Mission Blue et signalé comme High Seas Gem, et des appels persistent pour en faire un site du patrimoine mondial de l’UNESCO. En 2025 et jusqu’en 2026, toutefois, aucune protection internationale contraignante propre à Lost City n’est en vigueur.
La bonne nouvelle, c’est qu’aucune exploitation minière commerciale des grands fonds n’a commencé, nulle part. Le contrat de la Pologne ne porte que sur l’exploration, c’est-à-dire des levés et des prélèvements, pas sur l’extraction. Et le cadre juridique qui régirait une véritable exploitation reste inachevé. Lors de sa 30e session, en juillet 2025, l’Autorité internationale des fonds marins a de nouveau échoué à adopter un code minier longtemps retardé, les négociations étant repoussées à 2026. Comme l’a rapporté le groupe Seas At Risk à propos de cette session, lorsque « la Croatie a annoncé sa position en faveur d’une pause de précaution », elle a rejoint « les 38 pays qui soutiennent désormais un moratoire, une pause de précaution ou une interdiction de l’exploitation minière des grands fonds ». La pression est réelle, cependant, et elle joue dans les deux sens ; en 2025, une entreprise a cherché à contourner entièrement la procédure de l’AIFM en demandant un permis d’exploitation par l’intermédiaire des États-Unis, ce qui a suscité des avertissements selon lesquels une telle action unilatérale violerait le droit international.
Dans cet espace disputé fait son entrée un texte majeur du droit international. Le Traité sur la haute mer, formellement l’Accord sur la biodiversité au-delà des juridictions nationales, ou accord BBNJ, a été adopté par les États membres de l’ONU le 19 juin 2023, après près de deux décennies de négociations. C’est le premier cadre juridiquement contraignant permettant de créer des aires marines protégées dans les quelque deux tiers de l’océan qui se trouvent au-delà de toute juridiction nationale, la haute mer, où se situe Lost City. Le 19 septembre 2025, le traité a franchi le seuil de 60 ratifications, et il est entré en vigueur le 17 janvier 2026. Reste à savoir s’il sera utilisé à temps, et avec assez de mordant, pour protéger un lieu comme Lost City : c’est désormais l’une des questions ouvertes de la gouvernance des océans.
Le feu lent qui brûle encore
Il y a, dans l’échelle de temps de Lost City, quelque chose qui incite presque à l’humilité. Les fumeurs noirs, que nous avons découverts en premier, sont spectaculaires et rapides : ils s’embrasent et s’éteignent au rythme du pouls volcanique de la dorsale. Lost City est tout le contraire : paisible, alcalin, d’un blanc spectral, et plus ancien que toute civilisation humaine. Il libère de l’hydrogène et du méthane dans l’obscurité depuis plus de 120 000 ans, alimenté non par le feu, mais par la réaction de l’eau de mer avec la roche qui se trouve sous lui. Kelley a dit un jour qu’elle était sûre à 100 % que d’autres Lost City existent, car il y a tant d’endroits sur le plancher océanique où la roche du manteau rencontre la mer. Nous n’avons trouvé que celui-ci. Il a fallu un accident, une nuit de décembre 2000, pour le trouver.
Ce qu’il offre, c’est une sorte de modèle fonctionnel des commencements. Ici, en temps réel, l’intérieur de la planète réagit avec l’eau de mer pour fabriquer les matières premières de la vie. La même chimie se déroule peut-être en ce moment même sous la glace d’Encelade, et s’est peut-être déroulée sur une jeune Terre, il y a quatre milliards d’années, dans des tours très semblables à Poséidon. La carotte de manteau remontée de sous le champ en 2023 a ramené à la lumière un morceau de ce monde ancien. Les microbes des parois des cheminées vivent encore l’expérience. Et les tours continuent de croître, fraction de millimètre après fraction de millimètre, blanches sur le noir, indifférentes au fait que nous choisissions de les protéger ou de les réduire en un panache de boue. Nous avons la chance rare d’étudier un possible berceau de la vie tant qu’il est encore actif, si nous choisissons de le protéger avant de l’exploiter.
Questions fréquentes
Qu’est-ce que le champ hydrothermal de Lost City ? C’est un champ d’environ 30 cheminées de carbonate situé sur le massif Atlantis, au milieu de l’Atlantique, découvert en 2000. À la différence des fumeurs noirs volcaniques, il est alimenté par la serpentinisation : une réaction entre l’eau de mer et la roche du manteau, qui produit de l’hydrogène et du méthane dont se nourrit la vie microbienne.
Quel âge a Lost City ? Ses fluides s’échappent depuis plus de 120 000 ans, ce qui en fait le champ de sources hydrothermales le plus durable connu dans l’océan. Les fumeurs noirs, en revanche, ne durent en général que de quelques décennies à quelques siècles.
Pourquoi Lost City compte-t-il pour l’origine de la vie ? La serpentinisation fournit, gratuitement et en continu, l’hydrogène, les molécules carbonées simples, les catalyseurs minéraux, la chaleur et le gradient de pH naturel dont aurait besoin un métabolisme primitif, ce qui fait du champ l’un des principaux modèles pour comprendre où et comment la vie sur Terre a pu commencer.
À quelle profondeur se trouve le champ hydrothermal de Lost City ? Le champ se situe en hauteur sur la paroi du massif Atlantis, à une profondeur d’eau d’environ 780 mètres, soit à peu près 70 mètres sous le sommet de la montagne.
