Quand les expéditions maritimes repoussent les frontières de la science

Article en partenariat avec Science & Vie

Quand la Royal Society britannique prépare le trois-mâts Endeavour pour Tahiti en 1768, elle envoie officiellement James Cook observer le passage de Vénus entre la Terre et le soleil pour améliorer les mesures du système solaire. Ce sera le début d’une immense exploration géographique, botanique et ethnographique. 

Une fois l’observation terminée, Cook met le cap vers le sud avec une mission secrète : découvrir le continent austral, terre mythique jamais confirmée, et en revendiquer les richesses au nom de la couronne britannique. 

“Ce sont avant tout des expéditions de reconnaissance géographique, avec en arrière-plan l'idée de commerce et d'expansion coloniale, rappelle l’historienne des sciences et des savoirs Marie-Noëlle Bourguet, spécialiste des expéditions maritimes du XVIII^e siècle. Sa dimension naturaliste a été permise par Joseph Banks, un noble très riche qui a payé son voyage avec ses hommes. Ils se rendront célèbres par une extraordinaire collecte, mais ce n’est pas le but premier.” Accompagnés de dessinateurs et de leurs assistants, les savants documentent leurs découvertes. Les plantes, les animaux, les populations. Les Tahitiens sont décrits de manière proto-anthropologique.

Puis Cook navigue, explore. En contournant la Nouvelle-Zélande, il prouve qu’il s’agit de deux îles. En longeant l’Australie, il cartographie sa côte est. Son passage par le détroit de Torres démontre que la Nouvelle-Guinée en est séparée par la mer. La carte du monde se complète. 

Sans le prévoir, Cook fera aussi avancer la médecine et l’hygiène. Alors que trop de marins décèdent lors de ce genre d’expéditions, il impose le lavage des ponts, une meilleure ventilation, et s’attaque aux menus : légumes confits au vinaigre et choucroute pour tout le monde. “Mais la meilleure solution qu’a trouvée Cook est d’imposer le plus d’escales possible pour se ravitailler en fruits et légumes frais”, ajoute l’historienne des sciences. Bilan : aucun cas de scorbut dans son équipage. Son régime alimentaire sera instauré dans tous les voyages en mer. 

Banks, trop gourmand en place, ne fera pas partie du deuxième voyage en 1772. “C’était une question absolument incontournable dans ces premiers voyages, une lutte entre marins et savants pour l’espace, analyse Marie-Noëlle Bourguet. On ne peut ni stocker ni sécher les plantes et jusqu’au XIX^e siècle, on ne sait pas les rapporter vivantes. Il y a peu d'aménagements proprement scientifiques, sinon une part croissante faite aux instruments de mesure.” Deux botanistes prennent la place de Banks et son équipe et Cook fait embarquer, pour la première fois, des montres marines. En confrontant leur marche à chaque escale avec les observations réalisées par l’astronome du navire, les longitudes et latitudes se précisent et les méthodes de cartographie deviennent plus efficaces. 

“Cook prouve lors de ce deuxième voyage que la terre australe tellement désirée, si elle existe, est sous la glace. Cette anti-découverte le conduit à retourner le sens de sa mission : ce qu’il va explorer, c’est la mer. Il se met à sillonner le Pacifique pour repérer, cette fois avec des instruments, des îles mal localisées.” A son retour, le mythe de la terre australe est mort mais Cook aura découvert la Géorgie du Sud, les îles Tonga, la Nouvelle-Calédonie, affiné les connaissances sur la Nouvelle-Zélande et quasiment fait le tour de l’Antarctique. Lors de son troisième périple en 1776, vers le nord, dont l’ambition est une nouvelle fois commerciale, il ajoute Hawaï et le détail des côtes nord-américaines aux cartes.

Parti en décembre 1831, le Beagle a pour mission de cartographier les côtes d’Amérique du sud en pleine période de développement du commerce international. Mais le capitaine a besoin d’un compagnon de voyage à sa hauteur. On lui conseille un gentleman de 22 ans, apprenti naturaliste, géologue et collectionneur de coléoptères. Charles Darwin embarque pour un périple de cinq ans qui rebattra les cartes de la science.

Pendant que les hommes cartographient, Darwin, lui, met pied à terre dès qu’il le peut et observe, collecte, note, conserve. “Il transforme le voyage maritime en une expédition terrestre à la base de sa collecte. Dans la Pampa, en Patagonie, dans le désert d'Atacama, etc.”, énumère l’historienne des sciences.

Surtout, Darwin compare. Aux Galapagos, il observe deux tortues et un homme affirme pouvoir deviner de quelle île chacune provient. Darwin n’y prête pas attention et continue ses collectes : près de 200 espèces de plantes, des coquillages, des insectes… et des oiseaux. Il s’intéresse particulièrement aux pinsons, dont il remarque les différences de becs d’une île à l’autre. Comme si, issus d’une lignée commune, ils avaient… évolué différemment selon l’île. A l’image des tortues, pense-t-il alors, qui présentent des caractéristiques distinctes selon l'endroit où leur branche a prospéré. Même réflexion lorsqu’il explore les Andes, où il note la différence de la faune et la flore d’un versant à l’autre de la cordillère. 

Au passage, il établit un lien entre les mouvements tectoniques et les coraux ; aboutit à la découverte de nouvelles espèces ; et propose l’idée de la modification du milieu comme facteur d’extinction des espèces. A son retour, il aura récolté près de 5 500 échantillons et rédigé des centaines de pages de notes qui aboutiront à la publication de son journal en 1839. Sans encore détailler un mécanisme précis, ses observations mettent à mal les théories créationnistes. Et donneront, vingt ans plus tard, ce qu’il appellera la sélection naturelle.

Pour nombre de scientifiques du XIX^e siècle, il paraissait évident qu’aucune espèce ne pouvait survivre au-delà de quelques centaines de mètres sous les océans. Trop froid. Trop sombre. Trop de pression. Mais Darwin avait supposé qu’on pourrait y découvrir des espèces anciennes qu’on ne trouve qu’à l’état de fossile sur terre et les remontées de câbles sous-marins laissent supposer une vie insoupçonnée. Il faut vérifier.

La Royal Society affrète à cet usage le Challenger qui part en 1872. “Cook, Darwin… on a retenu jusqu’ici le nom du marin ou du scientifique. Mais cette fois, c’est le bateau qui devient l'instrument de la science, souligne Marie-Noëlle Bourguet. C’est une exploration de l'océan pour lui-même alors que jusqu’ici, il n’était qu’un espace à traverser. C'est la première fois qu'on désarme complètement un bateau avec un but strictement scientifique.”

Aux 250 marins, ingénieurs et ouvriers, s’ajoute une équipe scientifique de six personnes dirigée par Charles Wyville Thomson, naturaliste écossais persuadé de trouver de la vie dans les profondeurs. 

Pendant trois ans et demi, sur plus de 120 000 km à travers tous les océans, son équipe se livre à une quantité astronomique de mesures : sondages de profondeur, récoltes de sédiments et d’échantillons d’eau, mesure de la météo et, bien sûr, prélèvements de spécimens. A bien des endroits, le plancher de l’Atlantique est moins profond qu’attendu. A l’inverse, en mer des Philippines, le sondage dépasse les 8 000 mètres : ils viennent de trouver le point le plus profond de la planète pour cette époque, plus tard baptisé Challenger Deep, dans la Fosse des Mariannes. 

Dans les laboratoires du navire, on plonge les spécimens dans des bocaux d’alcool. Au total, des dizaines de milliers d’échantillons sont collectés et envoyés en Grande-Bretagne à chaque port. L’équipe nomme 10% de la totalité des étoiles de mer connues. 4 700 espèces nouvelles de plantes et d’animaux sont découvertes dont Abyssothyris wyvillei, un brachiopode baptisé en hommage à Wyville Thomson et découvert à 5 000 mètres de profondeur, ou encore deux planctons : Challengeron et Challengeria.

Ils collectent des micrométéorites, capables de fournir des informations sur le climat d’il y a plusieurs millions d’années. Découvrent les nodules polymétalliques, des concrétions de métaux qui attisent aujourd’hui l’appétit de l’industrie minière. 

Entre 1878 et 1895, ils publient 50 volumes sur leurs découvertes. Dans les décennies suivantes, toutes les grandes nations européennes lancent leur expédition pour, comme le Challenger, récolter des données en physique, chimie, biologie, ou géologie. Ce qu’on nommera bientôt l’océanographie.