Catégorie : Science

Beautés cachées des profondeurs océaniques

Pendant que Christian Holveck  expose les beautés cachées des tunnels de lave de l’île de la Réunion, le biologiste marin Laurent Ballesta nous invite à admirer celles des profondeurs de nos océans, en particulier de l’Océan Austral avec sa banquise et ses icebergs.

Le numéro 64 de Reporters sans Frontières qui vient de paraître en ce mois de juillet 2020 nous offre un superbe échantillon des photos prises par Laurent. Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises, nous connaissons mieux la surface de la planète Mars que le plancher de l’Océan Pacifique avec ses fosses démesurées où se déclenchent les séismes les plus puissants. Laurent s’efforce de combler cette lacune en s’enfonçant dans les profondeurs des océans, jusqu’aux limites du supportable pour un être humain. Sa moisson de clichés est époustouflante. Elle s’accompagne de réflexions de Nicolas Hulot, Vincent Munier, Luc Jacquet, Eric Orsenna et d’autres amoureux de la Nature.

Le magazine de 145 pages est disponible en kiosque au prix de 9,90 euros.

Laurent Ballesta est un homme charmant. J’ai souvenir d’une longue discussion avec lui et Jean-Louis Etienne un jour dans l’Aubrac, avec des points de vue concordants et malheureusement pessimistes sur le réchauffement du climat de notre belle planète.

Nouvelle approche des éruptions sous-marines profondes // New approach of deep sea eruptions

Il existe environ 1 900 volcans actifs sur les continents ou sous forme d’îles, mais on pense que les volcans sous-marins sont beaucoup plus nombreux. Les chiffres exacts ne sont pas connus car les profondeurs de nos océans restent en grande partie inexplorées. Nous connaissons parfaitement la surface de la planète Mars, mais beaucoup moins bien la morphologie des abysses où se déclenchent des séismes et des éruptions. C’est pourquoi la plupart des éruptions volcaniques sous-marines passent inaperçues.
La plupart des éruptions volcaniques se produisent donc au fond des océans, et les progrès réalisés par l’océanographie ont permis de se rendre compte que le volcanisme sous-marin non seulement dépose de la lave mais émet également de grandes quantités de cendres. Pour la première fois, une équipe internationale de chercheurs a expliqué les mécanismes qui conduisent à la « désintégration explosive » du magma sous l’eau. Leur étude a pour titre «Deep-sea eruptions boosted by induced fuel–coolant explosions.»
L’équipe scientifique a étudié le volcan sous-marin Havre – Havre Seamount – situé au nord-ouest de la Nouvelle-Zélande, à une profondeur d’environ 1 000 mètres sous la surface de la mer. Le volcan est entré en éruption en 2012, en donnant naissance à un banc de pierre ponce qui s’est étalé sur une superficie d’environ 400 kilomètres carrés.
Un robot a été immergé pour examiner les dépôts de cendres et prélever des échantillons sur le plancher océanique. À partir des données d’observation, les chercheurs ont estimé le volume de cendres volcaniques à plus de 100 millions de mètres cubes. Ils ont fait fondre le matériau et l’ont mis en contact avec de l’eau dans différentes conditions de pression et de température qui ont produit des réactions explosives conduisant à la formation de cendres volcaniques artificielles. Au cours de ce processus, le matériau fondu a été placé sous une couche d’eau dans un creuset de dix centimètres de diamètre, puis déformé avec une pression semblable à celle à laquelle est soumis le magma qui émerge des fonds marins. On voit alors des fissures se former et l’eau jaillir brusquement dans le vide créé. L’eau se dilate de sorte que les particules et l’eau sont éjectées de manière explosive. Les scientifiques les ont ensuite fait passer dans un tube en U placé dans une cuve d’eau pour simuler la situation de refroidissement. Les particules ainsi créées, les «cendres volcaniques artificielles», correspondent aux cendres naturelles par leur forme, leur taille et leur composition.

Cette expérience en laboratoire démontre que ces interactions induites par le contact entre le magma et l’eau peuvent se produire dans toutes sortes d’environnements humides, quelle que soit la pression, sous la surface ou en profondeur, et peuvent s’appliquer à des matériaux autres que le magma et l’eau.

Source: The Watchers.

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There are about 1 900 active volcanoes on land or as islands. Meanwhile, the number of submarine volcanoes is estimated to be much higher. The accurate numbers are not yet known because the deep sea is largely unexplored. We perfectly know the surface of Mars, but far less the abysses where earthquakes and eruptions are triggered. Therefore, most submarine volcanic eruptions go unnoticed.

Most volcanic eruptions occur at the bottom of the oceans, and modern oceanography has shown that submarine volcanism not only deposits lava but also emits large amounts of volcanic ash. For the first time, an international research group explained the mechanisms that lead to an explosive disintegration of magma underwater. Their study is entitled « Deep-sea eruptions boosted by induced fuel–coolant explosions. »

The scientific team studied the Havre Seamount volcano, located northwest of New Zealand at a depth of around 1 000 m below the sea surface. The volcano erupted in 2012, producing a raft of pumice particles that spread to about 400 square kilometres.

A diving robot was used to examine the ash deposits and take samples from the seafloor. From the observational data, the group detected more than 100 million cubic metres of volcanic ash. The researchers melted the material and brought it into contact with water under various conditions. Under certain conditions, explosive reactions occurred which led to the formation of artificial volcanic ash. In the process, the molten material was placed under a layer of water in a crucible with a diameter of ten centimetres and then deformed with an intensity that can also be expected when magma emerges from the seafloor. Cracks are formed and water shoots abruptly into the vacuum created. The water then expands explosively. Finally, particles and water are ejected explosively. They were led through a U-shaped tube into a water basin to simulate the cooling situation underwater. The particles created in this way, the ‘artificial volcanic ash,’ corresponded to the natural ash in shape, size, and composition.

This lab experiment demonstrates that interactions between magma and water can occur in a range of wet environments regardless of pressure, from the subaerial to the deep sea, and may apply to materials other than magma and water.

Source: The Watchers.

Image satellite d’un banc de ponce près des Tonga en 2006 (Source : NASA)

Mise en place de pillow lava dans le Bassin de Lau, en arrière de la fosse des Tonga-Kermadec (Source : PMEL)

Les hydrates de méthane pour remplacer le pétrole ? // Methane hydrates to replace oil?

La sécurisation et la diversification des approvisionnements énergétiques sont pour la Chine un objectif stratégique et géopolitique majeur. C’est pourquoi le pays s’efforce de développer simultanément l’énergie nucléaire, l’hydroélectricité, le solaire et l’éolien. Mais la Chine n’oublie pas le fabuleux potentiel énergétique que recèlent les mers et océans.

Le 18 mai 2018, la Chine a réussi à extraire des hydrates de méthane, un gaz naturel au rendement bien supérieur à ceux de toutes les énergies fossiles connues, mais aussi potentiellement bien plus destructeur…

Les clathrates, aussi appelées hydrates de méthane ou encore « glace qui brûle », sont des composés d’origine organique présents dans les fonds marins ou enfouis sous le permafrost. Il s’agit de sortes de blocs de glace qui renferment des gaz sous une forme très concentrée, des molécules de méthane emprisonnées. Si les clathrates sont très stables dans des conditions de basses températures et de fortes pressions, le bouleversement de ces conditions déstabilise complètement la structure, et conduit à l’échappement du méthane, qui peut brûler si on l’enflamme, d’où le nom de « glace qui brûle ». C’est aussi ce qui en fait une source d’énergie très difficile à extraire d’un point de vue technique. En effet, le méthane étant extrêmement inflammable, son extraction représente des risques évidents pour la sécurité. De plus, l’émission de gaz induite par le forage peut modifier la densité de l’eau environnante et donc potentiellement couler les navires chargés de l’extraction.

Pour autant, rien de tout cela n’a freiné la détermination des géants de l’énergie – les Chinois en particulier –  qui, voyant les ressources en hydrocarbures s’épuiser progressivement, cherchent des alternatives.

Le Japon a fait figure de pionnier  dans l’extraction des hydrates de méthane. Le pays s’est lancé dans la ruée vers cette nouvelle source d’énergie à la suite de la fermeture des centrales nucléaires suite à la catastrophe de Fukushima.

Le Japon a réalisé quelques explorations concluantes en 2013, mais la Chine a franchi un réel cap en 2018 en extrayant en moyenne 16 000 mètres cubes de gaz par jour pendant 8 jours consécutifs. L’extraction a eu lieu à 1 266 mètres de profondeur dans un puits sous-marin de 200 mètres en mer de Chine méridionale. C’est une excellente nouvelle pour le gouvernement chinois à l’heure où le pays doit répondre à une demande énergétique énorme pour son développement économique, tout en étant tenue par les accords de Paris.

L’hydrate de méthane est un foyer d’énergie sans commune mesure : un mètre cube de clathrates pourrait libérer jusqu’à 165 mètres cubes de méthane, et on estime que les réserves mondiales sont colossales. Elles pourraient être égales au double des réserves de gaz, de charbon et de pétrole réunies ! Les scientifiques chinois évaluent les réserves d’hydrate de méthane dans les eaux territoriales chinoises à 80 milliards de tonnes équivalent pétrole, ce qui représente une énorme ressource potentielle. Ils ont délimité deux gisements d’hydrates de méthane dont un de 123,1 milliards de m3 et un autre de 150 milliards de m3. Jusqu’ici, l’essai d’extraction d’hydrate de méthane dans la zone Shenhu (nord de la mer de Chine méridionale) s’est bien déroulé avec en moyenne 8350 m3 de méthane de grande pureté extrait chaque jour.

Qui dit énergie fossile dit évidemment danger pour l’environnement. Or, dans le cas des hydrates de méthane, les conséquences d’une course mondiale à l’extraction de cette nouvelle ressource pourraient être dramatiques. Mais que ne ferait-on pas pour récolter une nouvelle source d’énergie ? L’environnement ? C’est quoi ?

D’après l’IFREMER, le risque majeur reste lié aux fuites potentielles de méthane dans l’atmosphère. En effet, une partie du méthane récolté fuit dans l’atmosphère lors des processus d’extraction alors même que le méthane est un gaz à effet de serre 25 fois plus puissant que le CO2. En revanche, comme je l’ai déjà indiqué, sa durée de vie est d’une dizaine d’années contre près de 125 pour le CO2. Une extraction massive des hydrates de méthane conduirait rapidement à une aggravation du réchauffement climatique. Le risque est d’autant plus grand que la technique d’extraction n’est pas vraiment maîtrisée. En particulier, le comportement du réservoir, le sédiment qui est autour de ces hydrates de gaz, reste une inconnue.

D’autres effets négatifs peuvent également être à craindre, notamment la formation de tsunamis géants liés aux glissements de terrain induits par le forage de terrain sous-marins sur le talus continental. De plus, si les techniques de forage des hydrates de méthane venaient à être suffisamment développées pour permettre son exploitation commerciale, cette nouvelle ressource deviendrait un bien triste concurrent pour les énergies renouvelables.

Les experts chinois pensent qu’il faudra attendre 2030 avant de voir cette énergie devenir rentable, et donc commercialisable. On peut craindre à juste raison que la réussite de cette première exploitation conduise le Japon, le Canada, les Etats-Unis et la Corée du Sud à accélérer la course à l’extraction des hydrates de méthane…

Sources : La Relève & La Peste, RTFlash, Recherche & Technologie.

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Securing and diversifying energy supplies is one of China’s major strategic and geopolitical objectives. This is the reason why the country is striving to develop nuclear energy, hydroelectricity, solar and wind power simultaneously. But China does not forget the fabulous energy potential stored in the seas and oceans.
On May 18th, 2018, China managed to extract methane hydrates, a natural gas with a yield far superior to that of all known fossil fuels, but also potentially much more destructive …
Clathrates, also known as methane hydrates or « fire ice », are organic compounds found on the seabed or buried under permafrost. These are sort of blocks of ice that contain gases in a very concentrated form, trapped methane molecules. If clathrates are very stable under conditions of low temperature and high pressure, the disruption of these conditions completely destabilizes the structure, and leads to the escape of methane, which can burn if ignited, hence the name of « fire ice ». This is also what makes it very difficult to extract from a technical point of view. As methane is extremely flammable, its extraction presents obvious safety risks. In addition, the emission of gas induced by drilling can modify the density of the surrounding water and therefore potentially sink the vessels carrying out the extraction.
None of this has slowed the determination of the energy giants – the Chinese in particular – who, seeing the hydrocarbon resources gradually running out, are looking for alternatives.
Japan has been a pioneer in the extraction of methane hydrates. The country has embarked on the rush for this new source of energy following the closure of nuclear power plants following the Fukushima disaster.
Japan carried out some conclusive explorations in 2013, but China crossed a real milestone in 2018 by extracting an average of 16,000 cubic metres of gas per day for 8 consecutive days. The extraction took place at a depth of 1,266 metres in a 200-metre submarine well in the South China Sea. This is great news for the Chinese government at a time when the country has to meet huge energy demand for its economic development, while being bound by the Paris agreements.
Methane hydrate is an incomparable source of energy: one cubic metre of clathrates could release up to 165 cubic metres of methane, and the world’s reserves are estimated to be colossal. They could be equal to twice the gas, coal and oil reserves combined ! Chinese scientists estimate methane hydrate reserves in Chinese territorial waters at 80 billion tonnes of oil equivalent, which represents a huge potential resource. They dhave detected two methane hydrate deposits, one of 123.1 billion cubic metres and another of 150 billion cubic metres. So far, the methane hydrate extraction test in the Shenhu area (north of the South China Sea) has been successful with an average of 8,350 cubic metres of high purity methane extracted each day.

The extraction of ossil energy ineviatbly means danger to the environment. In the case of methane hydrates, the consequences of a global race to extract this new resource could be disastrous. But what would we not do to harvest a new source of energy? The environment ? What’s this ?
According to IFREMER, the major risk remains linked to potential methane leaks into the atmosphere. Indeed, part of the methane harvested leaks into the atmosphere during extraction processes. It is well known that methane is a greenhouse gas 25 times more powerful than CO2. However, its lifespan is about ten years against nearly 125 for CO2. Massive extraction of methane hydrates would quickly lead to worsening global warming. The risk is all the greater since the extraction technique is not really mastered. In particular, the behaviour of the reservoir, the sediment that is around these gas hydrates, remains unknown.
Other negative effects may also be feared, in particular the triggering of huge tsunamis linked to landslides induced by the drilling of underwater land on the continental slope. In addition, if the methane hydrate drilling techniques were to be sufficiently developed to allow its commercial exploitation, this new resource would become a real competitor for renewable energies.
Chinese experts believe that it will be necessary to wait until 2030 before this energy becomes profitable, and therefore marketable. We can rightly fear that the success of this first exploitation will lead Japan, Canada, the United States and South Korea to accelerate the race for the extraction of methane hydrates …
Sources: La Relève & La Peste, RTFlash, Recherche & Technologie.

Répartition des gisements de méthane sur la plancher océanique à l’échelle de la planète en 2005.

C’est sûr : la chute d’un astéroïde a exterminé les dinosaures ! // Sure : the fall of an asteroid exterminated the dinosaurs !

Il existe depuis très longtemps une controverse sur la cause de l’extinction des dinosaures. Certaines études expliquent qu’ils ont été tués par la chute d’un astéroïde, tandis que d’autres affirment que leur disparition est due à une éruption volcanique majeure.
En attendant la prochaine étude qui arrivera inévitablement un jour ou l’autre, des recherches entreprises par des scientifiques de l’Imperial College de Londres et de l’Université de Bristol espèrent mettre un terme à cette controverse et expliquent que les dinosaures ont disparu en raison de l’impact d’un énorme astéroïde sur notre planète il y a 65 millions d’années. L’étude a été publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences. On y lit que l’impact de l’astéroïde est forcément la seule raison pour laquelle près de 75 pour cent des espèces de la planète ont été anéanties. Elles n’ont pas été exterminées par une éruption volcanique dans la région du Deccan, comme cela a été affirmé précédemment.
Les chercheurs démontrent que l’impact de astéroïde a provoqué un hiver qui a duré des décennies et détruit les environnements propices aux dinosaures. A côté de cela, les effets des éruptions volcaniques – aussi intense soient-elles – n’étaient pas suffisants pour perturber de façon durable les écosystèmes à l’échelle de la planète. Selon les auteurs de l’étude, leurs travaux confirment, pour la première fois de manière quantitative, que la seule explication plausible de l’extinction des dinosaures est l’impact d’un astéroïde.
En décembre 2019, une autre étude a expliqué que les dinosaures avaient du mal à survivre avant la chute de l’astéroïde à cause d’une forte augmentation du niveau de mercure causée par des éruptions volcaniques majeures dans les Trapps du Deccan. Ces éruptions, qui se sont produites il y a 66 millions d’années, ont probablement formé une grande partie de l’ouest de l’Inde.
Dans le cadre de la nouvelle étude, les chercheurs ont élaboré des modèles présentant différents scénarios susceptibles d’affecter les dinosaures, y compris la réduction de la lumière solaire à des degrés divers; les effets sur l’environnement de l’impact de l’astéroïde comme la température et les précipitations; et la cartographie des zones où les conditions de vie seraient encore présentes après un impact d’astéroïde ou une éruption volcanique.
Au lieu de se limiter aux données géologiques pour modéliser les effets que la chute de  l’astéroïde ou des éruptions volcaniques sur le climat mondial, les chercheurs ont ajouté une dimension écologique pour montrer dans quelle mesure ces fluctuations climatiques ont sérieusement affecté les écosystèmes. Ils expliquent qu’après la chute l’astéroïde et l’hiver «hiver rigoureux dans le monde», n’importe quel type d’éruption volcanique aurait provoqué la réapparition de nombreux habitats, avec un retour de la vie. Ils fournissent également de nouvelles preuves montrant que les éruptions volcaniques survenant à peu près au même moment auraient pu réduire les effets de l’impact de l’astéroïde sur l’environnement, en particulier en accélérant la hausse des températures après l’hiver. Ce réchauffement induit par les éruptions volcaniques a d’ailleurs contribué à stimuler la survie et le rétablissement d’animaux et de plantes après l’extinction des dinosaures. De nombreux groupes ont prospéré par la suite, notamment les oiseaux et les mammifères.
Une autre étude publiée en janvier 2020 arrive à la même conclusion et explique que la raison pour laquelle les dinosaures ont disparu est « totalement liée à l’astéroïde », tout en exprimant des doutes sur l’impact d’une éruption volcanique sur le climat.
Selon une autre étude publiée en octobre 2019, il est très probable que les océans sur Terre ont été acidifiés suite à l’impact de l’astéroïde.
Une étude publiée en janvier 2019 nous apprend que l’impact de l’astéroïde a pu également provoquer un tsunami de plus de 1500 mètres de hauteur.
Enfin, une étude publiée en septembre 2019 a comparé l’impact de l’astéroïde à la puissance de 10 milliards de bombes atomiques.
Source: Fox News, The Australian.

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There has been for a long time a controversy about the cause of the extiction of the dinosaurs. Some studies explained they were all killed by the fall of an asteroid whereas other theories affirmed their disappearance was caused by a major volcanic eruption.

Waiting for the next study that will inevitably arrive some day or other, a new research by scientists from the Imperial College London and the University of Bristol hopes to put the controversy to bed and explains that the dinosaurs went extinct due to the massive asteroid that hit Earth 65 million years ago. The research has been published in the Proceedings of the National Academy of Sciences One can readd that the asteroid impact is the sole reason that nearly 75 percent of all species on the planet were wiped out. They were not exterminated by a volcanic eruption in the Deccan region, as has been previously suggested.

The researchers show that the asteroid caused an impact winter for decades, and that these environmental effects decimated suitable environments for dinosaurs. In contrast, the effects of the intense volcanic eruptions were not strong enough to substantially disrupt global ecosystems. The authors of the study say that their work confirms, for the first time quantitatively, that the only plausible explanation for the extinction is the impact of an asteroid.

In December 2019, a separate study suggested dinosaurs were already struggling to survive prior to the asteroid due to a sharp increase in mercury levels caused by a massive volcano eruption of the Deccan Traps. These eruptions, which occurred 66 million years ago, are believed to have formed much of western India.

In the new study, the researchers built models that looked at how different scenarios would affect the dinosaurs, including reductions in sunlight to varying degrees; the impact to the environment as a result of the asteroid impact, such as temperature and rainfall; and mapping where the conditions would still exist after an asteroid impact or volcanic eruption to come up with their findings.

Instead of only using the geologic record to model the effect on climate that the asteroid or volcanism might have caused worldwide, the researchers pushed this approach a step forward, adding an ecological dimension to the study to reveal how these climatic fluctuations severely affected ecosystems. They explain that after the asteroid caused a « drastic global winter, » any kind of volcanic eruption would have caused a restoration to many habitats, causing life to thrive again. They also provide new evidence to suggest that the volcanic eruptions happening around the same time might have reduced the effects on the environment caused by the impact, particularly in quickening the rise of temperatures after the impact winter. This volcanic-induced warming helped boost the survival and recovery of the animals and plants that made through the extinction, with many groups expanding in its immediate aftermath, including birds and mammals.

A separate study published in January 2020 came to the same conclusion and explained that the reason the dinosaurs went extinct was « all about the asteroid, » placing more doubt on any impact of a volcanic eruption impacting the climate.

According to a study published in October 2019, the asteroid may have also acidified Earth’s oceans after its impact.

Another study, published in January 2019, suggested that the impact from the asteroid also caused a worldwide tsunami more than 1,500 metres high.

Still another study published in September 2019 compared the impact of the asteroid to the power of 10 billion atomic bombs.

Source : Fox News, The Australian.

Carte de l’anomalie gravitationnelle du cratère de Chicxulub creusé par l’astéroïde. La côte du Mexique apparaît en blanc. L’emplacement du cratère apparaît sous la forme d’une série de caractéristiques concentriques. Les points blancs représentent les cénotes (gouffres totalement ou partiellement remplis d’eau). Un anneau de cénotes est associé à la plus grande caractéristique semi-circulaire, bien que son origine exacte soit incertaine. (Source : USGS