Mesurer les océans : Google Maps pour les fonds marins

Lorsque quatre explosions ont secoué le fond de la mer Baltique près de l’île danoise de Bornholm le 26 septembre 2022 , déchirant trois brins du gazoduc Nord Stream, le monde a retenu son souffle un instant. Des avions de chasse de l'armée de l'air danoise ont décollé, des hélicoptères ont survolé la fuite de gaz et 465 000 tonnes de méthane se sont déversées dans l'atmosphère.

Les images du gaz bouillonnant à la surface de la mer ont fait le tour du monde. Ce qui s’est passé à une profondeur de 80 mètres fait l’objet de spéculations et d’enquêtes. L’attaque présumée n’a pas encore été entièrement résolue.

Cette affaire montre à quel point les infrastructures maritimes sont vulnérables. Les fonds marins constituent le fondement de l’économie mondiale. Des milliers de kilomètres de lignes les traversent : pipelines, lignes électriques et câbles Internet. C'est le système nerveux du monde numérique.

Localiser les points de rupture des câbles est extrêmement difficile

Deux à quatre fois par semaine, un câble sous-marin se rompt quelque part au fond de l’océan. Parfois, ce sont des requins qui grignotent un câble. Parfois, ce sont des voleurs de cuivre, sous la forme de pêcheurs vietnamiens, qui coupent les câbles sous-marins. Souvent, vous ne le remarquez même pas, car le trafic d'électricité ou de données peut être acheminé via d'autres câbles sous-marins. Mais parfois, les ruptures de câbles deviennent un problème. Lorsque l’ancre d’un cargo attaqué par les rebelles houthis yéménites a détruit un câble sous-marin dans la mer Rouge en février 2024, une grande partie des communications dans la région a été perturbée. Les lignes d’assistance clientèle n’étaient pas disponibles et les e-mails et les SMS n’arrivaient plus. Il a fallu plusieurs semaines pour que les câbles soient réparés.

Les travaux de réparation sont extrêmement complexes. Des navires doivent être déployés, les sections de câbles endommagées doivent être récupérées à l'aide de robots de plongée télécommandés et de cannes à pêche en haute mer, puis épissées par l'équipage à bord. Le plus grand défi est de localiser les points de fracture. Pour ce faire, les techniciens envoient un signal de courant à travers la gaine métallique du câble et mesurent les champs électromagnétiques.

Le problème : il n’y a que 22 navires de réparation dans le monde. Une ancienne flotte de remorqueurs reconvertis et de ferries désaffectés doit maintenir l’infrastructure de communication mondiale en activité dans les conditions les plus défavorables. Il s’agit souvent de missions dangereuses dans une mer agitée : les bateaux de pêche délabrés sont parfois la cible de tirs de pirates et ils opèrent souvent à vue en raison d’un manque de géoréférencement. Localiser les points de fracture, c’est comme chercher une aiguille dans une botte de foin.

Les océans du monde sont la dernière frontière de la science

C'est incroyable : la surface de la Terre est presque entièrement cartographiée . Google conduit ses véhicules Street View dans les coins les plus reculés des villes et utilise même des moutons pour photographier des paysages reculés des îles Féroé. Mais les océans du monde sont des terra incognita : environ 80 % des fonds océaniques ne sont pas cartographiés. Et cela peut avoir des conséquences fatales : en octobre 2021 , un sous-marin américain s’est écrasé sur un mont sous-marin dans les eaux du sud de la Chine , blessant onze membres d’équipage. La raison : l'altitude n'a pas été enregistrée sur les cartes marines. Les chercheurs océanographiques estiment qu'il existe au moins 100 000 monts sous-marins dans les océans du monde, d'une hauteur de 1 000 mètres ou plus.

Au plus profond de la surface de l'océan se trouve un monde mystérieux et à peine exploré. Il a fallu 73 ans pour que l' épave du Titanic soit retrouvée près de Terre-Neuve en 1985 après son naufrage en 1912. La fosse des Mariannes , le point le plus bas de la Terre à environ 11 000 mètres sous le niveau de la mer, n'a été découverte qu'en 1875 par un navire de recherche anglais - et donc assez tard, étant donné que des cartes détaillées de Mars avaient déjà été créées avant cela. Les océans du monde sont la dernière frontière de la science.

La cartographie des fonds marins est beaucoup plus difficile que celle des zones terrestres, simplement en raison du milieu aquatique. Il fait noir sur le fond marin, l'eau absorbe et réfléchit la lumière, c'est pourquoi les techniques de surveillance telles que les lasers et les radars n'ont qu'une efficacité très limitée. Il existe désormais des navires de recherche qui utilisent des équipements sonar pour créer des cartes topographiques des plaines sous-marines. Mais certains ensembles de données sont obsolètes et fragmentés – et répartis entre plusieurs instituts de recherche.

Les chercheurs travaillent sur une sorte de Google Maps pour les océans

Cependant, le monde a besoin de cartes haute résolution des océans : pour la navigation, mais aussi pour prédire les courants océaniques, qui sont un facteur important dans les modèles climatiques. Les chercheurs tentent donc de cartographier les océans à l’aide de nouvelles méthodes de mesure. La vision : une sorte de Google Maps pour les océans du monde.

La start-up de technologie logicielle North.io, basée à Kiel, travaille au développement d'un nouveau service de cartographie numérique. La plateforme de données océaniques « TrueOcean » regroupe les données des capteurs maritimes provenant de diverses sources, telles que les développeurs de parcs éoliens offshore et les opérateurs de réseau, et les visualise sous forme de cartes. Les opérateurs de lignes de données ou les compagnies maritimes peuvent accéder aux données marines via une fonction de recherche.

L’IA peut également être utilisée pour créer des modèles de flux à haute résolution qui peuvent être utilisés pour optimiser les itinéraires de navigation. Cela permet d'éviter les tourbillons à petite échelle, appelés tourbillons, et d'économiser du carburant et des émissions de CO₂. North.io coopère également avec le fabricant de puces américain Nvidia. L’objectif : créer un jumeau numérique des océans, où même la plus petite fuite de pipeline ou de ligne de données est enregistrée en temps réel.

Le Centre Geomar Helmholtz pour la recherche océanique de Kiel et le projet « Seabed 2030 » visent à fournir une carte des fonds marins librement accessible d'ici 2030. À cette fin, les données « en déplacement » des navires de recherche seront également intégrées dans une infrastructure de données standardisée. Les super-riches ont depuis longtemps découvert les profondeurs de la mer : le multimilliardaire texan Victor Vescovo , qui s'est fait connaître grâce à des expéditions spectaculaires en haute mer, notamment dans la fosse des Mariannes, veut cartographier les fonds marins.

Un satellite détecte les monts sous-marins en fonction des irrégularités de la surface de l'océan

Un nouveau satellite permettra à son tour de cartographier les fonds marins depuis l’espace. Il s'appelle SWOT (Surface Water and Ocean Topography) et est un projet de l'agence spatiale américaine NASA et de l'agence spatiale française CNES. Le satellite SWOT, lancé en décembre 2022, ne mesure pas directement le fond marin ; ce serait impossible. Il mesure la surface de l’eau sur presque toute la Terre.

À partir des données obtenues, les chercheurs peuvent tirer des conclusions sur la structure des fonds marins. En raison de leur masse plus importante, les structures géologiques exerçaient une force gravitationnelle légèrement plus forte que leur environnement. Cela crée « de petites bosses mesurables à la surface de l’océan au-dessus d’eux », indique un rapport de la NASA .

Comme le satellite SWOT survole environ 90 pour cent de la Terre en 21 jours, il peut détecter les minuscules différences de hauteur de la surface de la mer causées par les structures sous-jacentes avec une précision centimétrique, dit-on. Cela signifie que le satellite peut également détecter des montagnes sous-marines dont la hauteur est bien inférieure à mille mètres.

Ce n’est que récemment qu’« une des cartes les plus détaillées des fonds marins à ce jour » a été créée sur la base des données SWOT. L'étude a été publiée dans la revue Science en décembre 2024 . Une animation de la NASA, disponible sur YouTube , par exemple, révèle les caractéristiques des fonds marins dérivées des données SWOT des régions au large du Mexique, de l’Amérique du Sud et de la péninsule Antarctique – avec une résolution spatiale de huit kilomètres.

Les drones sous-marins peuvent jouer un rôle dans la recherche et les conflits

Un coup d’œil aux livres d’histoire nous apprend que l’exploration d’un nouveau terrain conduit généralement aussi à son exploitation. C’est ainsi que cela s’est passé avec le Nouveau Monde. Et la même chose pourrait arriver aux fonds marins. Au plus profond des couches sédimentaires, là où les marins soupçonnaient autrefois la bouche de l'enfer, se trouve un trésor non réclamé : des nodules de manganèse contenant des métaux tels que le nickel, le cuivre et le manganèse, nécessaires aux smartphones et aux moteurs électriques. Des sociétés d’exploration comme la Canadian Metals Company explorent les plaines sous-marines à l’aide de véhicules sous-marins sans pilote à la recherche de sites propices à l’exploitation minière en eaux profondes.

Pendant ce temps, les entreprises de défense travaillent sur des drones sous-marins capables de surveiller les fonds marins à l’aide de systèmes sonars de pointe. Les drones sous-marins sont moins chers que les sous-marins et, selon les experts militaires, pourraient jouer un rôle central dans le conflit entre la Chine et Taïwan. Les enjeux du pouvoir mondial se décident non seulement sur terre et dans les airs, mais aussi dans les profondeurs des océans.