La chimie de l’océan, une histoire de sel et de gaz

La chimie de l’océan, une histoire de sel et de gaz

Les vacances à la mer ? Un vrai plaisir. Mais quand on plonge dans les eaux limpides de la Méditerranée, quand on fabrique un château de sable sur la plage de Blankenberghe ou qu’on s’initie à la planche à voile dans l’Atlantique, on est loin de se douter que la chimie est omniprésente dans la « grande bleue ». Ce n’est que lorsqu’on « boit la tasse » qu’elle commence à se manifester. L’eau de mer a un petit goût salé, non ? Mais à propos, savez-vous pourquoi ? Pour ne pas bronzer idiot cet été sur la plage, suivez le guide !

D’où vient le sel de la mer ?

L’eau de mer est bien sûr constituée essentiellement d’eau. Mais elle comporte aussi de nombreux composés et éléments chimiques. À commencer par le sel. Et ce sel n’est autre que du chlorure de sodium. Mais d’où vient-il ? La réponse est simple : de la terre ! C’est le lessivage des roches terrestres par les pluies pendant des millions (voire des milliards) d’années qui a, petit à petit, « salé » l’eau douce des océans.

Ce chlorure de sodium est quasi pur. Il suffit de faire évaporer de grandes quantités d’eau de mer pour le récupérer. C’est ce que font les paludiers dans les marais salants. Le sel qu’ils récupèrent ainsi n’est autre… que notre sel de cuisine. Un sel bien souvent « iodé ». Ce qui nous indique aussi que le chlorure de sodium n’est pas le seul élément chimique contenu dans l’océan !

Le sel : moteur des courants océaniques

À propos de sel… Savez-vous que c’est grâce à lui que les hivers en Belgique sont tempérés ?

Prenez deux villes comme Bruxelles et Ostende par exemple, deux villes situées de chaque côté de l’Atlantique. Et comparez la rigueur de leur hiver. New York est plus près de l’Équateur (40 degrés nord) qu’Ostende (50 degrés environ). Théoriquement, il devrait faire plus chaud à New York que chez nous. Or, en hiver, c’est exactement le contraire qui se produit. Ce miracle porte un nom : le Gulf Stream. Le fameux courant marin chaud qui réchauffe l’Europe est responsable de notre climat tempéré. Et s’il existe… c’est grâce (ou à cause) du sel ! C’est en effet la différence de salinité et de température de l’eau de mer, donc de sa densité, qui sont les moteurs de cette vaste circulation océanique !

Une véritable mine aquatique

Si le chlorure de sodium est de loin le composé le plus présent dans l’eau de mer, l’océan est aussi riche en de nombreux autres éléments chimiques.

Un exemple, proposé par l’Institut universitaire européen de la mer (IUEM), en France, permet de bien comprendre les volumes en jeu.

Prenons une piscine de 50 mètres de long et de 15 mètres de large et remplissons là d’eau de mer. Passons ensuite à son analyse. On y retrouve :

  • 1400 tonnes d’eau pure
  • 50 tonnes de chlorure de sodium
  • 2 tonnes de magnésium
  • 1 tonne de soufre

Et ensuite des éléments bien moins fréquents comme…

  • 6 kilos de bore
  • 4 kilos de silicium
  • 91 grammes d’iode
  • 9 grammes de nickel
  • 7 grammes de zinc
  • 5 grammes de fer
  • et 1 petit gramme d’aluminium, de titane, de cuivre, ou encore d’étain

L’or de la mer

Savez-vous qu’on trouve aussi de l’or dans la mer ? Mais inutile de rêver ! Dans notre piscine d’eau de mer, il n’y en a que… 16 milligrammes !

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De l’eau dans le gaz ? Non, des gaz dans l’eau !

Aussi étonnant que cela puisse paraître, l’eau de mer est aussi riche… en gaz ! Bien sûr, cela ne bouillonne pas comme dans une bouteille de soda. Enfin, pas vraiment, même si les mers et les océans de la planète contiennent aussi d’énormes quantités de CO2.

Ce gaz carbonique provient notamment des échanges entre l’eau et l’atmosphère. Et comme dans l’atmosphère, la concentration de gaz carbonique ne cesse d’augmenter à cause des activités humaines (principalement suite à l’utilisation d’énergies fossiles), les océans, qui captent jusqu’à 30% de ce gaz carbonique, commencent à devenir eux aussi de plus en plus acides…

Une « mine » de méthane sous-marine ?

Le CO2 n’est cependant pas le seul gaz dissout dans l’eau de mer. En Mer du Nord, près des côtes belges, du méthane (CH4) en grande quantité vient d’être découvert par une équipe de chercheurs de l’université de Liège.

«  Nous avons enregistré jusqu’à 16 milligrammes de méthane par mètre cube », explique Alberto Borges, de l’Unité d’océanographie. « Le chiffre peut sembler dérisoire, mais les eaux de surface des océans ont en moyenne une concentration de méthane dissout 300 fois moins importante ».

Comment expliquer ce phénomène ? Il faut remonter dans le temps pour comprendre cette situation. À l’époque où la mer du Nord n’était pas encore une mer, mais bien une grande zone humide, riche en tourbières, entre l’Europe et l’Angleterre.

Au fil des millénaires, alors que l’océan recouvrait petit à petit les tourbières, les tourbières (comme dans les Fagnes) ont été piégées dans des couches de sédiments.

La faute aux bactéries

«  Cette matière organique est dégradée par des communautés bactériennes. Dans les milieux oxygénés, les bactéries qui détruisent la matière organique consomment l’oxygène », explique le scientifique.

Mais dans un milieu où l’oxygène n’est pas renouvelé comme dans les couches plus profondes des sédiments, d’autres bactéries, qui se développent en anaérobie (en absence d’oxygène), prennent le relais.

De nouvelles réactions se mettent alors en place pour dégrader la matière organique. C’est ce qui produit le méthane.

Ce méthane sous-marin génère des poches de gaz qui sont progressivement libérées dans l’eau.(voir photo : mesure de flux de méthane CH4 à l’aide d’une chambre noire.)

Dans les grandes profondeurs, là où les eaux ne se mélangent pas, le méthane reste bloqué dans les couches profondes et n’est pas émis vers l’atmosphère. Mais près des côtes, dans les zones d’eaux mélangées en permanence, le méthane libéré des sédiments se retrouve très facilement en surface et peut être émis vers l’atmosphère. C’est ce phénomène que viennent de découvrir les scientifiques belges.

Pas de panique pourtant. Juste de quoi se rappeler que l’eau de mer… c’est aussi une formidable usine chimique naturelle !

 

 

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