Pourquoi la mer est-elle salée ?

La mer est salée parce que les rivières y déversent depuis des centaines de millions d'années des sels arrachés aux roches des continents, et que l'océan n'a aucun moyen de s'en débarrasser par évaporation. Quand l'eau de mer s'évapore, seules les molécules d'eau partent dans l'air. Le sel reste. Il s'accumule.

À cela s'ajoutent d'autres apports : des gaz volcaniques qui ont fourni une bonne partie du chlore il y a très longtemps, et des sources chaudes au fond des océans qui échangent des éléments avec la roche. Le résultat est une eau qui contient en moyenne environ 35 grammes de sels dissous par kilogramme.

Combien de sel contient l'eau de mer

L'Ifremer, l'institut français de recherche pour l'exploitation de la mer, indique une salinité moyenne de 35 g/kg, généralement comprise entre 30 g/kg dans l'Atlantique nord et 40 g/kg en mer Rouge (article rédigé par l'Ifremer pour Futura). Les océanographes parlent en grammes par kilogramme plutôt qu'en grammes par litre, parce que le volume de l'eau change avec la température alors que sa masse ne bouge pas. Pour l'eau de mer, les deux valeurs restent proches.

Ce sel dissous rend l'eau de mer un peu plus dense que l'eau douce. C'est pour cela qu'on flotte un peu mieux en mer qu'à la piscine.

Ce qu'il y a dans le sel de mer

On pense « chlorure de sodium », et c'est en grande partie juste. Le tableau ci-dessous reprend les teneurs données par l'océanographe Éric Guilyardi (laboratoire LOCEAN) dans un article de La Recherche en 2002 (PDF de l'article). Les pourcentages sont un calcul fait pour cet article, en rapportant chaque teneur à une salinité de 35 g/kg.

Le chlorure et le sodium représentent donc à eux deux un peu plus de huit dixièmes des sels dissous. Le reste est un mélange de nombreux éléments, dont certains à l'état de traces.

D'où vient ce sel

La pluie qui ronge les roches

L'eau de pluie n'est pas parfaitement pure. En traversant l'air, elle dissout un peu de dioxyde de carbone et devient très légèrement acide. Le service géologique des États-Unis (USGS) explique que cette eau faiblement acide attaque les roches sur lesquelles elle tombe et en dissout de minuscules quantités de minéraux. Ces minéraux voyagent ensuite sous forme d'ions dans les ruisseaux, les rivières, puis jusqu'à la mer.

C'est un travail extrêmement lent : chaque litre de pluie ne transporte presque rien. Mais il dure depuis que des continents émergés reçoivent de la pluie, et il porte sur toute la surface des terres.

Pourquoi les rivières restent douces

Si les rivières transportent du sel, pourquoi ne sont-elles pas salées ? Parce que leur eau ne s'attarde pas. Comme le rappelle l'USGS, la pluie apporte sans cesse de l'eau douce en bien plus grande quantité que les sels qu'elle charrie. La rivière est un tuyau qui se rince en permanence.

La mer est l'arrivée du tuyau. L'eau de mer s'évapore, forme des nuages et retombe en pluie : c'est le passage de l'état liquide à l'état de vapeur, décrit dans l'article sur les états de l'eau. Mais la vapeur ne contient pas de sel. À chaque tour du cycle, l'eau repart douce et le sel reste dans l'océan.

Le chlore, venu des volcans de la jeune Terre

Une difficulté a longtemps gêné les géologues : l'altération des roches continentales libère bien des ions chlorure, mais en trop faible proportion pour expliquer la quantité de chlore des océans. L'encyclopédie Universalis relève ce décalage. L'hypothèse la plus avancée relie ce chlore aux gaz émis par les volcans, en particulier au chlorure d'hydrogène dégagé en abondance au début de l'histoire de la Terre. Ce gaz, dissous dans les premiers océans, aurait fourni une grande partie des ions chlorure. Le sodium, lui, viendrait surtout de l'altération des roches.

Les sources chaudes des fonds marins

Au fond des océans, le long des dorsales où se forme la croûte océanique, l'eau de mer s'infiltre dans la roche, se réchauffe au contact du magma, dissout des minéraux et ressort par des cheminées hydrothermales. L'USGS cite ces sources comme un second apport. Elles ne font pas qu'ajouter des éléments : certaines réactions avec la roche en retirent aussi de l'eau de mer. Leur rôle exact dans le bilan dépend de l'élément considéré.

Pourquoi certaines mers sont plus salées que d'autres

La salinité dépend surtout d'un équilibre entre l'eau qui s'évapore et l'eau douce qui arrive (pluie, rivières, fonte des glaces). Une mer chaude, entourée de terres sèches et peu alimentée en rivières, s'évapore beaucoup et se concentre. Une mer froide qui reçoit de grands fleuves se dilue.

Un rapport de l'Ifremer de 2011 note que l'eau méditerranéenne, plus dense parce que plus salée, s'écoule vers l'Atlantique par le détroit de Gibraltar et se repère encore en profondeur dans l'Atlantique, vers 1 000 mètres.

La mer devient-elle de plus en plus salée ?

L'idée que l'océan accumule le sel apporté par les rivières n'est pas neuve. En 1715, l'astronome anglais Edmond Halley proposait déjà de s'en servir pour estimer l'âge des océans. Le raisonnement avait une faille : l'océan ne fait pas que recevoir du sel, il en perd aussi.

Une partie des éléments dissous est piégée dans les sédiments du fond, une autre réagit avec la croûte océanique, et dans les bassins qui s'assèchent, des couches entières de sel se déposent (les gisements de sel gemme exploités sur les continents en sont souvent des restes). Les géologues considèrent que la salinité moyenne de l'océan varie très lentement, sur des durées qui se comptent en millions d'années, parce que les entrées et les sorties s'équilibrent à peu près.

L'évaporation trie, le sel reste

La mer est salée pour une raison simple : elle est le point d'arrivée de toutes les eaux, et l'évaporation trie. L'eau repart, le sel reste. Les rivières apportent surtout des éléments arrachés aux roches, les volcans ont fourni une grande part du chlore, et les sources des fonds marins modifient la composition. La salinité varie ensuite d'une mer à l'autre selon le bilan entre évaporation et eau douce.

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