Mois : août 2017

La source de la lave des volcans islandais // Where Icelandic volcanoes get their lava from

Depuis plus de deux décennies, les scientifiques travaillent sur la nature des Ultra-Low Velocity Zones (ULVZ), zones à vitesse ultra faible à la frontière entre le noyau et le manteau terrestre et dont le nom s’explique par le déplacement très lent des ondes sismiques qui les traversent. Selon certains chercheurs, une cause de cette vitesse très lente pourrait être leur état de fusion partielle. D’autres pensent que la chute de vitesse peut s’expliquer par le fait que les ULVZ sont constituées d’un type de roche différent et plus dense, peut-être enrichi en fer et chimiquement distinct du reste du manteau.
Des chercheurs de l’Université de Californie qui ont examiné l’une de ces zones à près de 3000 kilomètres sous l’Islande, ont enfin apporté une réponse à cette question. Les ULVZ seraient les racines, à l’état de fusion partielle, des panaches de roches très chaudes qui s’élèvent lentement à travers le manteau pour alimenter les volcans. Cela signifierait que ces zones seraient les marqueurs en profondeur de la base des panaches volcaniques dans le monde.
Pour libérer la chaleur du noyau externe liquide, la roche solide à l’intérieur du manteau terrestre se déplace en lents mouvements convectifs. Les scientifiques ont longtemps pensé que des remontées au niveau de ces courants de convection mantelliques se manifestent sous formes de panaches responsables des points chauds sur Terre. Plus récemment, ils ont commencé à examiner leurs parties supérieures au travers de modèles informatiques très élaborés qui utilisent les ondes des grands séismes pour créer des images tomographiques de l’intérieur de la Terre.
Des études antérieures avaient tenté d’établir des liens entre les ULVZ et les panaches mantelliques sous les îles Hawaii et Samoa. Toutefois, les chercheurs californiens pensent que ce qui se passe sous l’Islande offre une meilleure image. En effet, les ondes sismiques qui passent sous cette région du monde proviennent de différentes directions et peuvent être reçues par des capteurs dans des parties opposés de la planète, contrairement aux îles du Pacifique.
À l’aide d’ondes sismiques captées par tout un ensemble de capteurs aux États-Unis et en Chine, l’équipe scientifique a pu mieux identifier la position et la forme des ULVZ. Il en ressort que la forme est celle d’un cylindre de 800 kilomètres de base et 15 kilomètres de hauteur, plus ou moins directement sous le panache qui alimente les volcans islandais. Ces résultats vont dans le sens du scénario de la fusion partielle, car l’autre option, celle d’une roche chimiquement différente, donnerait probablement une forme plus irrégulière et n’aurait pas nécessairement terminé sa course directement sous un panache.
Cependant, selon certains scientifiques, la nouvelle étude ne doit pas exclure le scénario concernant la roche chimiquement différente. En effet, un spécialiste en géodynamique à l’Université d’État du Michigan a modélisé les lents courants mantelliques et a constaté que, le long de la limite entre le noyau et le manteau, les courants sont latéraux et attirés vers la base des panaches. Ces courants pousseraient, tel un bulldozer, la roche dense et chimiquement distincte vers les panaches et, au fil du temps, ils pourraient finir par lui donner une forme à peu près circulaire.
Les chercheurs affirment que le mystère sera résolu avec l’amélioration des images du manteau inférieur grâce aux nouvelles technologies. Des ordinateurs plus puissants permettront d’utiliser davantage le contenu haute fréquence des ondes sismiques, partie qui est la plus favorable pour mettre en lumière les structures peu profondes comme les ULVZ. Un autre progrès pourrait être réalisé grâce aux capteurs sismiques installés au fond de l’océan. Comme la plupart des capteurs sismiques se trouvent actuellement sur la terre ferme, les deux tiers de la Terre (autrement dit les océans) sont une zone blanche.

Source: Science Mag.

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For more than 2 decades, scientists have pondered the nature of ultralow-velocity zones (ULVZs). The regions get their name from the way that earthquake waves travel so much more slowly through them. One way to explain that speed drop would be if they were partially molten. Another camp has held that the speed drops can be explained if ULVZs are made of a dense, different type of rock, perhaps enriched with iron, and chemically distinct from the rest of the mantle.

Researchers from the University of California who examined one of these zones nearly 3000 kilometres below Iceland finally have an answer: They may be the partially molten roots of plumes of hot rock that slowly rise through the mantle to feed volcanoes. That would make ULVZs deep signposts that mark the base of the world’s plumes.

To release heat from the liquid outer core, the solid rock in Earth’s mantle moves in slow, convective swirls. Earth scientists have long suspected that upwellings in these mantle convection currents would manifest themselves as the plumes responsible for Earth’s volcanic hot spots. Now they have started to see their upper parts with sophisticated computer models that use the waves from large earthquakes to create CT scan–like tomographic pictures of Earth’s interior.

Previous studies had made tentative connections between ULVZs and the plumes underneath Hawaii and Samoa. But the Californian researchers think the scene underneath Iceland provides a better picture. Indeed, earthquake waves pass underneath the region from different directions and can be picked up by sensors on opposite sides of the world, unlike the Pacific islands.

Using earthquake waves picked up by arrays of sensors in the United States and China, the team better identified the position and shape of the ULVZ. They found its shape was a stubby cylinder 800 kilometres across and 15 kilometres tall, more or less directly under the plume that feeds Iceland’s volcanoes. The team’s results favour the partially molten scenario, since the other option, a chemically distinct rock, would likely have a more irregular shape and would not necessarily wind up sitting directly underneath a plume.

However, the new study might not rule out the chemically distinct rock scenario. A geodynamicist at Michigan State University has modelled the mantle’s slow-motion currents and found that, along the core-mantle boundary, the currents are lateral, drawn toward the bases of plumes. These currents would bulldoze the dense, chemically distinct rock toward the plumes, and, over time, they could pack it into a roughly circular shape.

The researchers say that the debate will get resolved as pictures of the lower mantle improve. More powerful computers will allow to use more of the high-frequency content of earthquake waves, the part that is best at illuminating shallow structures like ULVZs. Another boost could come from ocean-bottom earthquake sensors. With most earthquake sensors sitting on land, two-thirds of Earth (namely the oceans) is a blank spot.

Source : Science Mag.

Schéma montrant la limite entre le noyau externe et le manteau inférieur, ainsi que les ULVZ (Source : Science Direct)

De jeunes volcans ont-ils hébergé la vie sur Mars ? // Did young volcanoes harbour life on Mars ?

Une équipe scientifique a identifié sur la planète Mars ce qui ressemble à des volcans de formation récente. Selon les chercheurs, à une certaine époque, un tel environnement a pu être propice au développement de formes de vie microbiennes.
Sur Mars, Olympus Mons est le plus grand volcan du système solaire; Il mesure 22 km de haut et plus de 500 km à sa base. Il a commencé à croître il y a plus de 3 milliards d’années, mais la lave sur la partie supérieure de ses flancs semble dater de seulement 2 millions d’années, si l’on en juge par le manque relatif de cratères d’impact. Les cratères d’impact permettent de déterminer l’âge d’une surface dans le système solaire. Plus il y a de cratères, plus elle est vieille. La lave récemment émise par un volcan peut recouvrir les anciens cratères, donnant une nouvelle jeunesse à cette surface. C’est ce qui s’est passé sur Olympus Mons et sur plusieurs de ses voisins, ce qui signifie que ces volcans ne sont probablement pas éteints. Il se pourrait même qu’ils émettent de la lave à l’avenir, mais il faudra probablement attendre quelques millions d’années pour assister à un tel événement.
Les chercheurs ont déjà localisé des ensembles de petits cônes, de toute évidence assez jeunes, bien que leur origine ait toujours été controversée. Il se peut que ce soit de véritables sites d’éruption volcanique, mais il pourrait s’agir aussi de volcans de boue, ou des cônes sans racine formés par des explosions lors du passage de la lave sur un sol humide ou glacé.
Une étude récente réalisée par une équipe de chercheurs tchèques, allemands et américains présente la preuve convaincante qu’au moins certains de ces cônes sont de véritables volcans. Les chercheurs ont étudié des cônes dans Coprates Chasma, la partie la plus profonde du vaste système de canyons Valles Marineris de Mars. Cette région est éloignée des principales provinces volcaniques de la planète et on pense que le magma est sorti par des fractures anciennes mais réactivées dans le système de canyons.
Les chercheurs sont convaincus qu’il s’agit de véritables cônes volcaniques, semblables aux cônes de scories et de tuf sur Terre. Ils se réfèrent pour cela aux couches fines visibles à l’intérieur des parois des cratères sur les images envoyées par la caméra HiRISE (High resolution Imaging Science Experiment ) à bord du Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), ainsi que sur d’autres preuves. Les détails visibles sur les images sont suffisants pour prouver que le cône s’est construit en différentes couches, de la même façon que les cônes de tuf sur Terre.
Les cônes eux-mêmes sont trop petits pour qu’on puisse les dater en comptant les cratères d’impact, mais la datation des cratères sur le terrain environnant révèle 200 à 400 millions d’années, époque où les amphibiens géants et les premiers dinosaures sont apparus sur Terre. Sur notre planète, des cônes comme ceux-ci se sont édifiés au cours d’un seul épisode éruptif, de sorte que cette date marque presque certainement sur Mars la naissance de ces petits volcans ainsi que leur disparition.
Les cônes doivent avoir été édifiés par l’éruption explosive de projections de lave, de la taille d’un grain à celle d’une brique, à partir d’une bouche centrale, ce qui a façonné le cône couche par couche, jusqu’à ce qu’il atteigne sa hauteur finale. Selon les chercheurs, la surface de chaque cône révèle parfois une apparence  « blindée » car les projections de lave sont retombées sur une surface encore assez chaude pour qu’elles se soudent partiellement et protègent le cône. Cela pourrait expliquer leur aspect jeune, contrairement aux volcans de boue qui semblent plus vulnérables à l’érosion. Un volcanisme aussi récent sur Mars laisse supposer qu’il y a encore une certaine activité volcanique sur la planète, et que l’on pourrait assister aujourd’hui à la formation de nouveaux volcans.
Jusqu’à présent, l’équipe scientifique a obtenu des informations sur la composition de l’un des cônes en utilisant le Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), spectromètre d’imagerie embarqué à bord du MRO. Les analyses révèlent la présence de silice opalisée ainsi que de minéraux sulfatés, ce qui laisse supposer que les roches chaudes, avant ou après l’éruption, ont réagi avec les eaux souterraines martiennes. Si tel est le cas, il a pu y avoir, ne serait-ce que brièvement pour chaque volcan, un mélange adéquat d’eau, de chaleur et d’énergie chimique pour permettre une vie microbienne du genre de celle que l’on trouve dans les sources thermales sur Terre. Étant donné que les cônes de cette étude ont au moins 200 millions d’années, il est peu probable qu’ils hébergent de la vie aujourd’hui, mais ils représentent un terrain favorable pour rechercher des microbes fossilisés avec un risque minimal de contamination d’un écosystème actif.
Source: Scientific American.

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Scientists have identified on Mars what looks like more recently formed volcanoes which may have once provided the perfect environment for microbial lifeforms to thrive.

Mars’ Olympus Mons is the solar system’s largest volcano ; it is 22km high and more than 500 km across its base. It began to grow over 3 billion years ago, but some lava flows high on its flanks appear to be as young as 2 million years, judging from the relative lack of overlapping impact craters. Craters caused by asteroid impacts show how old a surface in the solar system is. The more craters the longer it has been around. However, fresh lava from a volcano can bury former craters, resetting this clock.

This is exactly what happened at Olympus Mons and several of its neighbours, which means these volcanoes are unlikely to be extinct. They may even be able to squeeze out some lava again in the future, although we might have to wait a few million years to see it happen.

Researchers have previously spotted various clusters of small and evidently quite young “cones” but their origin has always been controversial. They could be true sites of volcanic eruption, but they could equally well be “mud volcanoes” formed by expulsion of mud from below ground or “rootless cones” formed by explosions caused by lava flowing across wet or icy ground.

A recent study by a Czech-German-American team presents convincing new evidence that at least some of these are genuine volcanoes. The researchers studied cones in Coprates Chasma, the deepest part of Mars’s Valles Marineris canyon system. This region is far from Mars’s main volcanic provinces and suggest magma has erupted from the interior though ancient but reactivated fractures in the canyon system.

The researchers are convinced that these are true volcanic cones, similar to scoria and tuff cones on Earth. They base this on the fine layers visible on the inside of the crater walls on images from the HiRISE (High resolution Imaging Science Experiment) camera of NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) and other evidence. The detail in the images is sufficient to reveal that the cone is built of layers in a similar way as in tuff cones on Earth.

The cones themselves are too small to date by counting impact craters, but crater-dating of the surrounding terrain comes out at about 200 to 400 million years, around the time giant amphibians and early dinosaurs roamed the Earth. On our planet, cones like these are built in a single episode of eruption, so this date almost certainly pinpoints the birth of these small volcanoes as well as their demise.

The cones must have been built by explosive eruption of clots of lava, from the size of a grain to that of a brick, from a central vent, growing the cone layer by layer until reaching its final height. According to the researchers, each cone’s surface may be “armour-plated” because these clots hit ground still hot enough to partially weld together and protect it. This could account for their fresh appearance, in contrast to mud volcanoes, which would be more vulnerable to erosion.

using MRO’s Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM). This Volcanism this young on Mars suggests there’s still some volcanic action on the planet, and there could still be volcanoes forming today.

So far, the scientific team has obtained compositional information from just one of the cones reveals the presence of opaline silica as well as sulfate minerals, which suggests that the hot rocks, whether before or after eruption, reacted with martian ground water. If so, there could have been, even if only briefly at each volcano, a suitable mixture of water, warmth and chemical energy to support microbial life of the kind that inhabits hot springs on Earth. Given that the cones in this study are at least 200 million years old, they are unlikely to host life today, but they would be good targets to search for fossilised microbes with minimal risk of contaminating an active ecosystem.

Source: Scientific American.

Vue du système de canyons Valles Marineris sur la planète Mars (Source: NASA)

Les déformations de la caldeira de Yellowstone // Deformation of the Yellowstone caldeira

L’USGS a mis en ligne un interférogramme (voir ci-dessous) qui a été réalisé avec des données du satellite Sentinel 1a de l’Agence Spatiale Européenne. [Pour rappel, l’interférométrie radar exploite la différence de phase entre images radars]. Les routes sont jaunes. Les faillessont des lignes noires minces. On peut voir les mouvements du sol au cours des deux dernières années à Yellowstone. Dans cet interférogramme, les anneaux de couleur révèlent les variations d’élévation du sol par rapport à un satellite radar. L’image a été réalisée en comparant les données entre juin 2015 et juillet 2017. On discerne un soulèvement circulaire de 7 centimètres au niveau du Norris Geyser Basin et un affaissement de 3 centimètres, de forme elliptique, dans la caldeira de Yellowstone. L’essaim sismique de l’été 2017 a été enregistré à 20-30 km à l’ouest du soulèvement de Norris.
Le soulèvement et l’affaissement sont généralement liés à l’ascension et la descente du magma profond, ainsi que des gaz et de l’eau qui y sont liés à des profondeurs de 5 à 15 km sous la surface. Ce cycle de soulèvement et d’affaissement est fréquent et semble en relation avec les essaims sismiques. En d’autres termes, les essaims semblent libérer la pression qui a provoqué le soulèvement initial, ce qui permet ensuite à la région de revenir à une période d’affaissement.
Comme je l’ai déjà mentionné, les essaims sont assez fréquents à Yellowstone et la dernière activité sismique n’annonçait pas une éruption prochaine du volcan de Yellowstone. De toute façon, d’autres paramètres (hausse des températures des sources hydrothermales, changements dans la chimie des gaz, déformation significative du sol, par exemple) seraient nécessaires pour affirmer qu’un événement sérieux va se produire. A l’heure actuelle, vous pouvez visiter le Parc sans crainte d’une éruption. Méfiez-vous des bisons; ils peuvent être plus dangereux que le volcan!

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USGS has released an interferogram (see below) that was made with data from the European Space Agency Sentinel 1a satellite. Roads are yellow. Faults are thin black lines. It shows the last two years of ground movement at Yellowstone. The rings of colour in this interferogram record the change in elevation of the ground with respect to a radar satellite. The image was made by comparing data from June 2015 and July 2017. One can see a bulls-eye shaped uplift of 7 centimetres centered on the Norris Geyser Basin, and an elliptical subsidence of 3 cm within the Yellowstone caldera. The summer 2017 earthquake swarm is taking place 20-30 km west of the Norris uplift.
The uplift and subsidence is usually caused by the addition or withdrawal of deep magma and related gases and water at depths 5 to 15 km beneath the ground surface. This cycle of uplift and subsidence is common and seems tied to earthquake swarms. In other words, swarms appear to release the pressure that caused the initial uplift, thus allowing the region to return to a period of subsidence.

As I put it before, earthquake swarms are quite common at Yellowstone and the latest seismic activity did not announce an oncoming eruption of the Yellowstone Volcano. Anyway, more parameters (increase in temperatures, changes in gas chemistry, significant deformation, for instance) would be needed to affirm that some serious event is going to take place. For the moment, you can go and enjoy a visit of the Park. Be careful with the buffaloes; they might be more dangerous than the volcano!

Source: USGS

Photo: C. Grandpey

Nouveaux records de température en Alaska // New record-high temperatures in Alaska

Les services météorologiques de l’Alaska indiquent qu’un système de hautes pressions établi dans le sud-est de l’Alaska a permis d’enregistrer de nouveaux records de température le samedi 5 août 2017.
Ainsi, à Skagway le mercure a atteint 33,8°C, la plus haute température jamais enregistrée dans cette ville qui se trouve juste à l’ouest de la frontière canadienne. Le minimum ce même jour a été de 12,7 ° C. La température moyenne en août à Skagway est de 23,3°C. Le record précédent était de 33,3°C. Le record précédent pour un 5 août était de 26,6°C.
Des records de 31,1°C, 30,5°C et 30°C ont également été établis le 5 août à Haines, Hyder et Annette Island.
L’aéroport de Juneau et la vallée de Mendenhall ont enregistré une température record de 27,2°C. De telles températures vont sans aucun doute accélérer la fonte du glacier Mendenhall.

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La ville de Skagway a joué un rôle stratégique majeur dans les années 1880 au moment de la Ruée vers l’Or, surtout après la découverte d’importants dépôts le long de la rivière Klondike. Les articles de journaux relatant la découverte de l’or engendrèrent une hystérie collective et beaucoup quittèrent leurs emplois pour partir vers le Klondike en tant que prospecteurs.

La plupart rejoignirent les champs aurifères par les ports de Dyea et de Skagway, avant de franchir la chaîne côtière par le White Pass et le Chilkoot Pass et de descendre les cours d’eau jusqu’au Klondike.

Le gouvernement canadien imposa à chaque prospecteur d’emporter de quoi manger pendant un an et la plupart transportaient seuls leur équipement dont le total atteignait fréquemment la tonne. Le terrain montagneux et le climat glacial firent que ceux qui n’abandonnèrent pas ou ne périrent pas durant le voyage n’arrivèrent qu’à l’été 1898. Une fois sur place, les meilleures concessions avaient été prises et beaucoup quittèrent la région.

Les dépôts d’or étaient riches mais inégalement répartis et leur extraction était rendue difficile par le pergélisol qui ne fondait pas à cette époque. Des villes champignons poussèrent le long des pistes menant à Dawson City fondée au confluent de la rivière Klondike avec le fleuve Yukon à proximité du lieu de la première découverte. La population de la ville passa de 500 habitants en 1896 à 30 000 à l’été 1898. Aujourd’hui, elle ne compte que 1300 âmes. On en recense environ 800 à Skagway, mais beaucoup plus lorsque les bateaux de croisière y font escale. Il est très intéressant de visiter la région où l’on trouve de nombreuses traces de la Ruée vers l’Or. Le trajet en train le long du White Pass est extraordinaire et la visite des cimetières met en évidence la rudesse de la vie au cours des années 1890.

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The National Weather Service indicates that a high-pressure system in Southeast Alaska broke or tied many high temperature records on Saturday, August 5th, 2017.

Skagway set an all-time record high temperature of 33.8°C. The town, which lies just west of the Canadian border, saw a low of 12.7°C on the same day; its average temperature in August is 23.3°C. Skagway’s previous record was 33.3°C. The previous daily high record for August 5th was 26.6°C.

Daily records of 31.1°C, 30.5°C and 30°C were set in Haines, Hyder and Annette Island, respectively.

The Juneau International Airport and the Mendenhall Valley recorded a daily record of 27.2°C. Such high temperatures will no doubt accelerate the melting of the Mendenhall Glacier.

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 Skagway played a major strategic role in the 1880s at the time of the Gold Rush, especially after the discovery of important deposits along the Klondike River. Newspaper articles about the discovery of gold led to a collective hysteria and many left their jobs to go to the Klondike as prospectors.
Most joined the gold fields through the ports of Dyea and Skagway before crossing the coastal mountain range through the White Pass and Chilkoot Pass and down the streams to the Klondike.
The Government of Canada compelled each prospector to carry food for one year, and most prospectors carried their own equipment which frequently weighed a tonne. Because of thehe mountainous terrain and the very cold climate, those who did not abandon or perish during the journey arrived in the summer of 1898. The best claims were oalradu occupied and many left the region.
The gold deposits were rich but unevenly distributed and their extraction was made difficult by the permafrost which was not melting at that time. Mushroom towns grew along the trails leading to Dawson City founded at the confluence of the Klondike River with the Yukon River near the site of the first discovery. The population of the city rose from 500 inhabitants in 1896 to 30 000 in the summer of 1898. Today it has a population of 1300. There are about 800 inhabitants in Skagway, but many more when cruise ships stop there. It is very interesting to visit the region where there are many traces of the Gold Rush. The train ride along the White Pass is extraordinary and the visit to the cemeteries highlights the harshness of life in the 1890s.

Le site de Dyea a été abandonné par les prospecteurs….

L’ascension du White Pass et du Chilkoot Pass était très difficile et périlleuse….

Tous ne sont pas arrivés à destination, victimes du froid, d’avalanches …ou d’autres prospecteurs…

Aujourd’hui, Skagway attire surtout les touristes…

Le train fait escalader le White Pass plus facilement qu’autrefois….

Dawson City accueille toujours des prospecteurs espérant faire fortune…

L’or est omniprésent dans la région….

Les récits de Jack London occupent tous les esprits…

Photos: C. Grandpey