KKM3Net : deux observatoires sous-marins ouverts sur les trois infinis

^{Cet article est extrait du Pop’Sciences Mag #6 : Océan, une plongée dans l’invisible}

^{Par Caroline Depecker   |   2 juin 2020}

Installer un laboratoire, dans les profondeurs abyssales, doté d’équipements capables de détecter autant la matière cosmique que les organismes marins, relève de la prouesse scientifique. Les fonds méditerranéens sont le théâtre de cet exploit, accompli grâce à une large coopération européenne dans le cadre du projet KM3Net.

KM3NeT, ou Kilometre Cube Neutrino Telescope, est un projet européen comprenant deux observatoires permettant de détecter la très faible lumière générée par les neutrinos, en cours d’installation en mer Méditerranée. Leur déploiement final est prévu pour 2026. L’un de ces télescopes sous-marins, baptisé ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss), arrimé à 3450 mètres de profondeur, au large de la Sicile, est dédié à la recherche de neutrinos de grande énergie[1] provenant de cataclysmes de l’univers tels que des supernovas ou la formation et l’évolution de trous noirs. Il comprendra à terme 230 lignes longues de 700 mètres supportant au total 128 000 capteurs optiques.

Illustration des lignes de détection sous-marine. KM3Net – MEUST – ORCA © Mathilde Destelle

ARCA sera jumelé avec un autre détecteur positionné au large de Toulon : ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss). Immergé à 2500 mètre de fond, celui-ci est optimisé pour traquer les neutrinos de basse énergie[2] en provenance du soleil et de l’atmosphère terrestre. Son objectif : étudier certaines de leurs propriétés, comme leurs oscillations et leurs masses. Une fois achevé, ORCA totalisera 65 000 capteurs optiques répartis sur 115 lignes de détection. Le détecteur compte aujourd’hui six d’entre elles qui montrent un parfait état de fonctionnement.

« Nous sommes contents et soulagés », soufflait fin janvier 2020 Paschal Coyle, physicien au centre de physique des particules de Marseille (CPPM) et responsable scientifique d’ORCA. Le chercheur revenait alors d’une expédition en mer ayant permis d’ajouter deux nouvelles lignes au détecteur. « Positionner des lignes avec une précision d’un mètre, à l’aide d’un robot téléguidé depuis la surface située 2500 mètres plus haut ; tout en sécurisant les connexions électriques lors du branchement des câbles, afin que le signal soit bon… C’est un vrai défi ! » Relevé avec succès. Cette étape réussie a conclu la phase de démonstration du détecteur, qui peut donc continuer à se développer.

Un laboratoire sentinelle, témoin de l’état de santé des fonds marins

Tout en ayant ses yeux braqués sur l’infiniment grand de l’espace, ORCA zoome sur l’infiniment petit des particules. Il explore aussi l’infiniment bleu de l’océan. En effet, depuis trois ans, dans le cadre du projet MEUST-NUMerEnv*, ORCA est progressivement équipé d’instruments connectés en temps réel, et mis au service d’études en sciences de la mer, de la terre et de l’environnement. Véritable plateforme d’expérimentations pluridisciplinaires, ORCA a été intégré au réseau d’observatoires sous-marins EMSO (European Multidisciplinary Seafloor and water column Observatory). Les équipements ajoutés sont nombreux. Parmi eux, une ligne instrumentée autonome, baptisée ALBATROSS observe la colonne d‘eau. Elle collecte différentes  données : pression, température, conductivité, oxygène dissous, matières en suspension, courant. ORCA sera également doté de diverses sondes parmi lesquelles la Biocam, qui photographiera les espèces bioluminescentes.

Voir également l’enquête « Les abysses cachent un monde de lumière« , issue du Pop’Sciences Mag #6

Par ailleurs, Bathy-Bot, un robot chenillé bardé de capteurs et de caméras, évoluera à 2400m de profondeur autour de Bathyreef, un récif artificiel déposé sur le fond et dont la forme a été imaginée afin d’y favoriser l’épanouissement de vie marine. Enfin, des hydrophones répartis sur les lignes du détecteur renseignent sur le déplacement de cétacés et autres mammifères marins à proximité. « Les observatoires câblés comme ORCA constituent des sentinelles précieuses car elles fournissent un suivi pluriannuel, continu et en temps réel, de l’état de l’océan,  commente Séverine Martini, océanographe à l’institut Méditerranéen d’Océanologie de Marseille. Elles nous permettent de détecter ses modifications écologiques potentielles, face au réchauffement climatique et aux autres pressions anthropiques ». Et peut-être de les anticiper.

Références

[1] Neutrinos dont la puissance énergétique est comprise entre 1 et 10 téraélectronvolt (TeV)
[2] Neutrinos dont la puissance énergétique est comprise entre 3 et 100 gigaélectronvolt

* MEUST-NUMer Env est un projet porté par le CNRS, en partenariat avec Aix-Marseille Université (AMU) et l’université de Toulon (UTLN) et en concertation avec le Centre Européen des Technologies Sous-Marines de l’Ifremer. Son objectif est de développer une plateforme scientifique et technologique mutualisée entre sciences environnementales et astrophysique

^{Cet article est extrait du Pop’Sciences Mag #6 : Océan, une plongée dans l’invisible}