« De l’eau, de l’eau partout,/ Ni aucune goutte à boire. » Ce célèbre vers, prononcé par le marin perdu dans le poème de Samuel Taylor Coleridge, The Rime of the Ancient Mariner, résume l’une des difficultés fondamentales de la vie en mer : les humains ont besoin d’eau pour survivre, mais l’eau de mer est trop salée pour être bue. En fait, la majeure partie de la Terre est recouverte d’eau non potable ; les océans couvrent 70 % de la surface de la Terre et représentent environ 97 % de toute l’eau. La teneur moyenne en sel de l’eau des océans est de 35 parties par millier, ce qui, même si cela peut sembler peu, équivaut à 120 millions de tonnes de sel par mile cube d’eau de mer. Et il y a environ 332 519 000 miles cubes (1 386 000 000 km cubes) d’eau dans l’océan. D’où vient tout ce sel ?
Il provient de la terre, principalement. Lorsque la pluie se forme et tombe dans l’air, elle accumule le dioxyde de carbone de l’atmosphère, ce qui la rend légèrement acide. Elle s’écoule ensuite sur la terre, érodant les roches et ramassant de petites quantités de sel et d’autres minéraux dissous. À ce stade, l’eau est encore essentiellement douce ; elle contient un peu de sel, mais généralement pas assez pour la rendre imbuvable. Cependant, la plupart des eaux de pluie finissent par atteindre l’océan. Une fois dans l’océan, certains des minéraux dissous, comme le calcium, sont éliminés de l’eau par des processus biologiques, mais le sel a tendance à rester. Du sel supplémentaire est apporté par l’activité hydrothermale et volcanique sous-marine.
L’idée que le sel était progressivement déposé dans la mer par les rivières a été suggérée pour la première fois par l’astronome britannique Edmond Halley en 1715. Halley poussa son observation un peu plus loin et proposa que la salinité de l’eau de mer puisse servir d’une sorte d’horloge permettant de déterminer l’âge de l’océan (et donc, supposait-il, de la Terre). Il pensait qu’en divisant le volume total de l’eau de mer par le taux de dépôt de sel dans l’océan, on pourrait savoir combien de temps il avait fallu à l’océan pour atteindre son niveau de salinité actuel. Les techniques de mesure n’étaient pas assez précises pour effectuer ce calcul à l’époque de Halley, mais le physicien irlandais John Joly s’y est essayé en 1899 et a obtenu une estimation de 90 millions d’années. (Des techniques plus avancées ont révélé par la suite que cette estimation était largement sous-estimée ; l’âge réel est plutôt de l’ordre de quatre milliards). Malheureusement, le schéma de Halley était vicié dès le départ ; entre autres problèmes, il n’avait pas réussi à tenir compte du fait qu’une partie du sel marin se retrouve séquestré sous forme de dépôts minéraux sur le plancher océanique.
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