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Reportages

Science à bord

Par Mélissa Guillemette - 21/07/2016
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Le Coriolis II est un navire de recherche océanographique sur lequel les équipes scientifiques se succèdent dès le printemps pour sonder l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent. Québec Science s’est embarqué en mai dernier.

JOUR 1

20 h Nous sommes à quai à Rimouski. Pourtant, ici, dans le salon du navire de recherche Coriolis II, ça ne sent pas la mer. Ça sent les pieds !

Toute l’équipe scientifique, en pieds de bas, a pris place sur les canapés. On s’est rassemblé pour faire le point : rappeler l’horaire des 11 prochains jours et établir les besoins de chacun en échantillons d’eau et en carottes de sédiments. Deux géochimistes, une biogéochimiste, un microbiologiste, une chargée de laboratoire et sept étudiants composent cette brigade provenant de quatre universités québécoises et états-uniennes.

Ce qui unit tous ces chercheurs, c’est le désir de mieux comprendre la chimie de l’estuaire du Saint-Laurent. Assis sur un pouf entre les deux hublots de la pièce, le chef de mission, Alfonso Mucci, directeur du département des sciences de la terre et des planètes de l’Université McGill de Montréal, souligne le défi que cela représente. « Ce qui est difficile avec le Saint-Laurent, c’est qu’il est hyper grand. C’est facile d’étudier de long en large la Gironde, en France. Nous, en 11 jours, on a juste le temps d’échantillonner sur une ligne ! » C’est-à-dire entre Québec et le détroit de Cabot, un trajet de 2 450 km, si on fait le calcul en partant de Rimouski.

Alfonso Mucci a tout de même déjà démontré, avec des collègues en 2011, que le fond de l’estuaire s’acidifie encore plus rapidement que les océans. La faute en est aux émissions de dioxyde de carbone (CO2) causées par les activités humaines et que l’eau absorbe. Ce gaz se convertit en acide carbonique, lequel, une fois dissous, abaisse le pH du Saint-Laurent.

« Vous connaissez la profondeur de l’estuaire ici ? » demande George Luther aux intruses de Québec Science. Professeur à l’université du Delaware et respecté fellow de la Geochemical Society, l’homme a l’air d’un vieux loup de mer. Eh bien non, nous ne savons pas. « Elle peut atteindre jusqu’à 350 m, répond-il, et, dans le golfe, 500 m. » C’est beaucoup. Mais pour ce chercheur qui travaille parfois dans un submersible pouvant descendre jusqu’à 4 000 m, c’est de la petite bière.

Là où nous nous trouvons – et c’est vrai pour toute la portion entre Tadoussac et le golfe –, la colonne d’eau est divisée en trois couches, l’été. La première, en surface, fait une trentaine de mètres d’épaisseur et descend vers l’océan; sa température varie de -1 ºC à 16 ºC selon la saison. La couche du milieu (de 30 m à 150 m environ) court en sens inverse, car elle se forme à partir des eaux froides de l’hiver dans le golfe; sa température oscille d’ailleurs autour de -1 ºC. Puis, jusqu’au fond, l’eau de la dernière couche est à 5 ºC ou 6 ºC et tire sa source du Gulf Stream et du courant du Labrador. En hiver, les deux premières couches se mélangent.


21 h Branle-bas de combat pour installer le matériel dans les laboratoires, mais surtout pour le sécuriser. Si le bateau tangue, rien ne doit bouger. Du ruban adhésif gris retient un énorme bécher au comptoir, de la fine ficelle orange zigzague entre le voltmètre et un agitateur, et des sangles élastiques immobilisent des bacs.

Constance Guignard, chargée de laboratoire à l’Université McGill, s’assure que tout va bien du côté des équipements qui serviront à découper les carottes de sédiments sous atmosphère d’azote. Maintenant, tous au lit ! « Je voulais me laver les cheveux, regrette-t-elle, mais on va oublier ça. »

Chacun le sait : ce périple de travail intense n’aura rien d’une sinécure. « La qualité de notre travail futur dépend de la qualité de notre travail ici », rappelle Alfonso Mucci. Vers une heure du matin, à marée haute, la levée de l’ancre fera tout un boucan et les moteurs se mettront en marche vers la première station de travail.
 

JOUR 2

8 h Ça y est, la rosette de prélèvement peut être lancée à l’eau à la station 23, à deux heures de navigation en face de Rimouski, après quoi nous pourrons mettre le cap sur Québec, où commence la ligne dont parlait le chef de mission.

Ce barillet supporte 12 bouteilles de prélèvement d’une capacité de 12 litres chacune. Il descend dans l’eau, retenu par un câble relié à un treuil. Une sonde permet d’en suivre la progression. Quand la rosette atteint un point où il faut recueillir de l’eau, le technicien en électronique Gilles Desmeules actionne, en un clic de souris, le système de fermeture des bouchons d’une bouteille (ou deux, ou trois, selon les besoins), puis la descente se poursuit.

Les courants peuvent jouer des tours. Le technicien raconte qu’une rosette flambant neuve a déjà sombré dans les profondeurs de l’estuaire. « Après la mise à l’eau, la rosette prenait le large. Le bateau a donc tenté de s’en rapprocher. Puis, un courant inverse l’a entraînée dans les hélices qui ont coupé le câble. »

Les chercheurs se retrouvent le bec à l’eau quand un tel pépin survient. « Pour les professeurs, c’est moins grave, car nous pouvons nous reprendre l’année suivante, mais pour les étudiants, rallonger leur parcours de une année est un drame, raconte Alfonso Mucci, tout en analysant le pH d’un premier échantillon d’eau. De quoi leur miner le moral. »

Heureusement pour son étudiante à la maîtrise, Ashley Dinauer, originaire du Wisconsin, la rosette multiplie aujourd’hui sans problème les saucettes. Le coin de travail de la jeune femme se situe à la jonction des deux laboratoires aménagés à l’intérieur du Coriolis II. Le mal de mer l’a un peu amortie. Mais quand elle se met à parler de son projet de recherche, elle se ravive.

C’est le documentaire de Davis Guggenheim présentant la conférence de Al Gore sur les changements climatiques, An Inconvenient Truth – en français Une vérité qui dérange –, présenté il y a 10 ans, qui lui a révélé son projet de carrière. « Bon, je ne prétends pas régler les changements climatiques grâce à mon projet de maîtrise mais, au moins, je contribue à faire mieux comprendre un petit morceau de ce grand casse-tête. »

Si Ashley Dinauer s’intéresse à l’estuaire du Saint-Laurent, c’est pour vérifier s’il s’agit d’un puits absorbant le dioxyde de carbone de l’atmosphère ou d’une source émettrice – à savoir si c’est la respiration microbienne ou la photosynthèse qui domine. « On cherche à comprendre comment évolue le phénomène quand on passe de l’eau douce à l’eau salée », précise-t-elle.

À partir des données recueillies par son professeur lors de missions précédentes, elle a déjà pu remarquer de grandes tendances. « Dans l’estuaire fluvial, explique-t-elle, d’importants flux de matière organique, qui arrivent des terres par ruissellement, stimulent la respiration microbienne qui relâche du CO2 dans l’eau . Cette région tend donc à être une source de dioxyde de carbone. Puis, au fur et à mesure qu’on va vers le golfe, les taux de photosynthèse surpassent ceux de la respiration microbienne; l’estuaire devient un puits de carbone. »


10 h Au cœur du navire se trouve la salle à manger, où il est strictement interdit de parler de religion, de politique et d’argent. Ici, on relaxe; il y a même un jeu de bataille navale dans un coin.

À table, l’équipage et les scientifiques peuvent compter sur Tommy Chouinard pour restaurer leurs forces. Le chef a été cuisinier, serveur et sommelier. Il s’est recyclé en matelot, puis en chef sur l’eau. Dans ses casseroles retenues par des barrières de métal, il mitonne des potages de courge à la fleur de lavande, des croustilles de maïs au chimichurri, du riz collant façon créole, des fondants au chocolat blanc et thé matcha.

« Quand ça brasse, j’évite de faire de la friture et des trucs qui peuvent déborder des chaudrons. On oublie aussi les œufs miroir au déjeuner, car si je casse un œuf sur la plaque, le jaune part d’un bord et le blanc de l’autre. C’est de la cuisine rodéo ! » précise-t-il, avant de nous inciter à goûter à sa dernière collation, franchement « décadente ».


15 h Sur le pont, le soleil est éclatant et il fait chaud. Alexandra Rao porte pourtant une tuque bien épaisse.

Il faut dire qu’elle vient de sortir de l’espace de travail de son équipe : un réfrigérateur assez grand pour accueillir deux chercheurs à la fois. Il est installé directement sur le pont, dans un conteneur converti en laboratoire. « C’est dommage de travailler dans un frigo par si beau temps. Mais c’est l’histoire de ma vie ! » blague la chercheuse, professeure à l’Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) de l’Université du Québec à Rimouski.

Dans cet environnement réglé à 5 ºC, trois étudiants reproduisent avec elle le fond de l’estuaire maritime pour découvrir, entre autres, comment il répond à l’hypoxie, c’est-à-dire à une concentration très faible d’oxygène dans l’eau. Une zone totalisant environ 1 300 km2, un peu à l’est de Tadoussac et principalement autour de Rimouski, mais qui s’étend parfois jusqu’à Sept-Îles, est hypoxique depuis le milieu des années 1980. « On ne sait pas encore s’il s’agit d’un phénomène naturel ou s’il est causé par les activités humaines », explique la biogéochimiste. On sait toutefois que certains poissons et crustacés n’arrivent pas à survivre dans ces zones, tandis que d’autres en profitent au contraire.

Plus tôt, un carottier a plongé jusqu’au fond pour lui rapporter un beau cube de pouding argileux très froid, dans lequel vivent quelques étoiles de mer, des vers et des ophiures. À l’aide de grands tubes de plastique, Alexandra Rao et trois étu-diants de l’ISMER ont fabriqué 10 ca-rottes de 15 cm de longueur avec ces sédiments. Ils ont ensuite ajouté, dans chaque tube, 15 cm d’eau récoltée au fond également. Des capteurs optiques mesurent en continu les taux d’oxygène de ces incubations dans le réfrigérateur.

Puisque la concentration d’oxygène est faible dans le sédiment, des micro-organismes utilisent le deuxième oxydant le plus puissant pour générer de l’énergie et décomposer la matière organique : le nitrate, un azote dissous, essentiel à la vie. C’est ce que veut mesurer l’équipe d’Alexandra Rao : « On sait que ce processus survient dans les zones hypoxi-ques du Saint-Laurent, car des profils de la colonne d’eau démontrent une accumulation d’azote gazeux, résultat du processus. Mais nous ne comprenons pas encore la variabilité du phénomène le long du chenal laurentien et l’influence de l’hypoxie sur le processus de dénitrification. » Des données pertinentes, puisque des nitrates d’origine agricole, industrielle et urbaine contaminent de plus en plus l’estuaire.

Pendant les 36 prochaines heures, des échantillons d’eau recueillis dans ces incubations seront soit congelés, filtrés ou additionnés d’agents de préservation. Après la mission, dans les labos de  l’université,  on en mesurera l’alcalinité et les flux d’oxygène, de nutriments, de dioxyde de carbone et d’azote gazeux. Aussi bien dire que l’équipe ne dormira pas beaucoup la nuit prochaine…
 

JOUR 3

13 h «Est-ce qu’on est prêts à changer de station ? » demande Catherine Hétu, par la porte du laboratoire. Un walkie-talkie accroché à son col de chemise, ses tresses blondes pendant sous son casque blanc, la première officière fait le lien entre la timonerie, les marins sur le pont et les scientifiques, en plus de veiller à la sécurité de tous.

Elle trouve son boulot sur le CoriolisII pas mal différent de celui qu’elle avait sur un vraquier, où les seuls passagers étaient les membres de l’équipage. « Avec des scientifiques, c’est autre chose. Ils sont moins conscients des dangers. Il faut leur rappeler de mettre un casque et de ne pas passer sur le pont pendant les opérations d’échantillonnage. C’est un peu comme gérer un CPE, des fois ! » Elle est à l’œuvre sur l’eau depuis six ans et c’est le « sentiment de liberté » ressenti chaque fois qu’elle quitte un quai qui la fait vibrer.


14 h Là-haut, dans la timonerie, la capitaine Danielle Duranceau ne se tient pas derrière la barre, comme le voudrait le cliché. Son rôle en est plutôt un de supervision. « Je suis comme la maman de tout le monde à bord, admet-elle. Le capitaine fait tout et ne fait rien à la fois; il délègue ! » Ses tâches vont de la préparation des trajets à la gestion de la paye.

La grosse boussole sur pied vert pastel de cet ancien bateau de la Garde côtière canadienne tranche avec les outils sophistiqués utilisés pour orienter le navire. « On n’a plus besoin de sortir une calculatrice pour déterminer le temps que ça va nous prendre pour arriver à la prochaine station, selon notre vitesse et la distance. On entre les coordonnées des stations d’échantillonnage des scientifiques dans le système de carte électronique et ça se fait tout seul. On peut aussi programmer des alertes automatiques, par exemple pour être averti si le bateau se retrouve dans moins de 10 m d’eau. »

Nous mettons le cap vers la prochaine station, à la hauteur de l’anse aux Vaches. La circulation sur le Saint-Laurent ne ressemble en rien à la circulation sur les routes terrestres. « La voie recommandée, sur les cartes marines, c’est une ligne, dit la capitaine. Si je la suis, et qu’un autre navire la suit dans l’autre sens, il faut se “tasser” chacun à sa droite. » Des traversiers et des bateaux de pêche peuvent également arriver des côtés ou de l’arrière.

Mais le trafic est plutôt faible sur le Saint-Laurent, explique Danielle Duranceau. « Il y aurait de la place pour beaucoup plus de navires. Reste qu’on n’aura jamais le trafic de la Manche [entre le Royaume-Uni et la France] ou du détroit de Malacca [entre la Malaisie et l’île de Sumatra]. » Et les vagues ? « Il peut y en avoir de 2 m de haut, dans l’estuaire, quand il fait vraiment mauvais. Un vraquier ne le sentira même pas mais, dans un plus petit navire comme celui-ci, il faut se tenir ! »


18 h Près de L’Isle-aux-Coudres, Alexandra Rao et les étudiants de l’ISMER échantillonnent une dune sous-marine créée par les courants. Fait étonnant, les scientifiques connaissent l’existence des champs de dunes dans le Saint-Laurent depuis moins d’une décennie. Elles peuvent pourtant faire des dizaines de kilomètres de long !


19 h  Autant le travail peut être intense par moments, autant il y a des temps morts. « La chimie, c’est toujours de la patience, philosophe Olivier Sulpis, originaire de Bourges, dans le centre de la France, et étudiant à l’Université McGill. On passe tout notre temps à attendre les réactions chimiques ! » Le projet de recherche de ce surdoué – cet automne, il passera directement au doctorat, sans diplôme de maîtrise – est assez étonnant. Il tente de reproduire en laboratoire du sédiment riche en carbonates, comme on en trouve autour de l’île d’Anticosti. Ce type de sédiment est un tampon pour le CO2. Le jeune homme souhaite étudier la vitesse à laquelle les carbonates se dissolvent quand du CO2 est ajouté à l’eau.

Pendant les moments d’attente que décrit Olivier Sulpis, la croisière s’amuse et les histoires fusent. Dont celle d’Alfonso Mucci qui a rencontré de vrais pirates des Caraïbes au début de sa carrière. Il voguait avec une équipe scientifique aux Bahamas quand des brigands se sont approchés pour grimper sur le pont. « La Garde côtière des États-Unis nous avait dit qu’ils allaient nous tuer. Elle avait demandé si on était armés. Il se trouve que le capitaine était un collectionneur d’armes à feu. Il en avait un paquet derrière un faux mur. Quand les pirates ont constaté que nous avions de quoi nous défendre, ils se sont enfuis ! » Ça ressemble à une histoire de pêche… « Non, non, tout est vrai ! » assure le professeur.
 

JOUR 4

9 h Dans le laboratoire, Véronique Oldham joue de la pipette. Cette doctorante à l’université du Delaware travaille sur le manganèse depuis plus de trois ans. « J’ai voulu faire un doctorat avec George [Luther, son superviseur de thèse, notre vieux loup de mer] parce qu’il étudiait les métaux dans un sous-marin. C’était intrigant ! Mais finalement, je vais faire mon premier tour sous la mer seulement en avril prochain, après la fin de ma thèse », dit-elle en riant.

L’étude des niveaux de manganèse peut sembler moins excitante que celle du réchauffement ou de l’acidification des eaux. « Pourtant, objecte Véronique Oldham, c’est tellement important de savoir comment le manganèse est transporté dans le Saint-Laurent jusqu’à l’océan ! »

De la même façon que les humains ont besoin de fer pour transporter l’oxygène dans leur sang, des organismes utilisent le manganèse pour assurer leur fonctionnement. Les plantes et les algues, elles, l’utilisent pour la photosynthèse. Bref, sans manganèse, il n’y aurait pas d’oxygène dans l’atmosphère ni de vie dans les océans.

Véronique Oldham s’intéresse particulièrement à une forme de manganèse dissous, le manganèse III, qu’on ne croyait pas présent dans les milieux aquatiques jusqu’à tout récemment. En 2014, ses collègues et elle ont d’ailleurs démontré qu’il est omniprésent dans l’estuaire maritime et dans le fjord du Saguenay. « Le manganèse III est particulier. Il peut accepter et donner des électrons et peut donc participer à des centaines de réactions chimiques », explique la doctorante. Il a ainsi une grande influence sur la disponibilité de différents nutriments pour les organismes aquatiques.


15 h Le Coriolis II s’approche de l’embouchure du Saguenay. Ici débute le chenal Laurentien, une vallée sous-marine qui s’étend jusqu’au large de la Nouvelle-Écosse. La profondeur de l’estuaire passe d’une vingtaine de mètres à 350 m; il y a carrément un mur.
« Vous allez peut-être voir des baleines, allez sur le pont ! » nous suggère-t-on. C’est que, en heurtant le mur, le courant salé du fond, qui arrive de l’océan Atlantique, fait remonter à la surface de grandes concentrations de krill. La région est donc un fabuleux garde-manger pour les poissons et les baleines. Pas de mammifères marins à l’horizon pour l’instant, mais nous percevons une franche distinction de couleur entre les eaux bleues de l’estuaire et celles du Saguenay, qui tirent sur le violet, ce jour-là.


16 h Le périple de Québec Science s’arrête ici. Nous montons à bord d’un zodiac pour rejoindre la rive. Les chercheurs, eux, échantillonneront l’eau du Saguenay toute la journée du lendemain, avant de reprendre leur route vers le détroit de Cabot, entre Terre-Neuve et la Nouvelle-Écosse.

La météo leur permettra-t-elle de se rendre au bout du trajet prévu ? « En 20 ans, on a réussi à le faire juste une fois, avait raconté plus tôt Alfonso Mucci. On s’est même rendus à 200 km à l’est de Cabot. Mais on l’a payé cher au retour. Ça brassait tellement dans le navire qu’on glissait dans nos lits. On s’est réveillés le matin et on n’avait plus de poil sur les jambes, à cause de la friction ! » Une autre histoire de pêche ?

Depuis le quai de Baie Sainte-Catherine, nous nous attardons à regarder progresser au loin le navire bleu et or… et le mal de terre nous serre le cœur, mille milliards de mille sabords !
 
La fin de l’histoire
Les scientifiques à bord du Coriolis II n’ont hélas pas pu se rendre au détroit de Cabot, entre Terre-Neuve et la Nouvelle-Écosse, par manque de temps. Mais ils rapportent des données étonnantes. « Les eaux de fond sont encore plus chaudes qu’avant; elles dépassent les 6 ºC dans le golfe, a dit le chef de mission Alfonso Mucci, à son retour. En comparaison, la température a augmenté de 0,3 ºC depuis deux ans, ce qui est énorme ! »
 
Un nom scientifique
Le navire Coriolis II doit son nom à une pseudo force en physique. C’est l’ingénieur français Gaspard-Gustave Coriolis qui l’a décrite mathématiquement en 1835. Il s’agit d’une force inertielle; elle donne l’impression de faire dévier un objet de sa trajectoire quand son environnement est en rotation. C’est le cas des océans, par exemple. Les courants dérivent vers la droite dans l’hémisphère nord et vers la gauche dans l’hémisphère sud. Toutefois, si la Terre ne tournait pas sur elle-même, on verrait bien que, en réalité, ils sont rectilignes.



 

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