Catégorie : Science

Des séismes aux profondeurs négatives // Earthquakes with negative depths

L’USGS nous indique dans un nouvel article que les profondeurs des séismes sous l’archipel hawaiien sont désormais évaluées par rapport au géoïde, ou niveau de la mer. Le géoïde est défini comme « une surface équipotentielle du champ de pesanteur coïncidant au mieux avec le niveau moyen des océans et qui se prolonge sous les continents. »

En conséquence, l’affichage des séismes et de leur profondeur sur la carte présentée sur le site web de l’USGS utilise la couleur rouge foncé pour indiquer les séismes qui sont enregistrés au-dessus du niveau de la mer, mais sous la surface du sol. Les profondeurs positives indiquent que l’on se trouve en dessous du niveau de la mer et les profondeurs négatives que l’on se trouve au-dessus.
Avant le nouveau système, le HVO signalait la profondeur d’un séisme par rapport à la surface du sol au-dessus de l’hypocentre. En fait, cette surface ne représente pas l’élévation réelle du sol, mais l’élévation moyenne des cinq stations sismiques les plus proches. Comme la surface de la Terre n’est pas plane, les approximations de profondeur ne représentaient pas toujours la profondeur réelle d’un séisme. Cela signifiait aussi qu’il n’y avait pas de cadre de référence uniforme pour comparer les profondeurs des différents séismes. L’élévation par rapport au zéro était différente pour chaque événement.
Pour illustrer la différence entre l’ancien et le nouveau système, il suffit d’imaginer un séisme sous le Mauna Loa dont le sommet culmine à plus de 4000 mètres au-dessus du niveau de la mer. La profondeur d’un séisme aurait été précédemment évaluée à 3 km, mais avec le nouveau système, la profondeur du géoïde est maintenant de 3 km moins 4 km, soit une profondeur négative de 1 km. Un avantage des profondeurs par rapport au géoïde est que les erreurs systématiques causées par la topographie des montagnes sont corrigées.
En adoptant le niveau de la mer comme donnée de référence commune, les séismes signalés à l’échelle nationale sont maintenant plus cohérents et comparables. Au cours des dernières années, les réseaux sismiques régionaux à travers les Etats Unis sont passés de la profondeur par rapport à la surface à la profondeur par rapport au géoïde. L’adoption par le HVO de la référence au niveau de la mer la rend conforme à cette norme.
Il est important de noter que l’emplacement absolu des séismes calculés dans l’espace tridimensionnel n’a pas changé. La seule différence est le point auquel on attribue le niveau zéro.

Source: USGS / HVO.

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USGS informs us in a new article that the depths of earthquakes beneath Hawaii are now reported with respect to the geoid, or sea level. When displaying earthquakes by depth, the HVO website map now includes a dark red colour to indicate earthquakes that occur above sea level but below the ground surface. Positive depths indicate downward from sea level, and negative depths indicate upward from sea level.

Prior to the new system, HVO reported depths with respect to the ground surface above the earthquake hypocenter. This model surface was not the actual ground elevation but, instead, was the average elevation of the five closest seismic stations. Since the earth’s surface is not flat, model depth approximations did not always represent the true depth of an earthquake below ground. More importantly, it meant that there was no uniform frame of reference for comparing depths of different earthquakes. The zero elevation was different for every earthquake.

To illustrate the difference between model and geoid depths, it suffices to imagine an earthquake beneath Mauna Loa, with its summit about 4 km above sea level. The model depth of this earthquake would have been previously reported as 3 km, but with the new system, the geoid depth is now 3 km minus 4 km, or negative 1 km. One advantage of geoid depths is that systematic bias caused by mountain topography is corrected.

By adopting the common reference datum of sea level, earthquakes reported nationwide are now more consistent and comparable. Regional seismic networks around the country have been migrating from model depth to geoid depth over the past few years. HVO’s adoption of the sea level reference brings it in line with this standard.

It’s important to note that the absolute location of earthquakes being computed in three-dimensional space has not changed. The only difference is the point at which we assign zero depth.

Source : USGS / HVO.

Cette figure montre que deux séismes peuvent avoir des profondeurs négatives ou positives en fonction de leur situation par rapport au niveau de la mer (Source: USGS)

Des volcans sous-marins au large de l’Australie // Submarine volcanoes off Australia

C’est un fait bien connu: de nombreux volcans actifs se trouvent au fond des océans et n’ont jamais été étudiés. Nous connaissons mieux la surface de Mars que nos propres fonds marins.
Les scientifiques ont découvert 26 volcans sous-marins âgés de 35 millions d’années près de l’Australie, et la carte topographique qu’ils ont publiée ressemble au domaine fictif du Mordor dans le Seigneur des Anneaux. Ces volcans sont situés au sud de l’Australie, au fond de l’océan, dans une zone récemment localisée par des chercheurs australiens et écossais.
Les scientifiques ont utilisé la reconnaissance sismique 3D pour repérer quelque 25 volcans qui se trouvent en moyenne à environ 250 mètres sous les sédiments des fonds marins. Certains de ces volcans sont hauts de 600 mètres et montrent des coulées de lave que les scientifiques n’avaient jamais vues auparavant.
L’étude, qui a été publiée dans la revue Geochemistry, Geophysics, Geosystems, a déterminé que les volcans se sont formés au cours de l’Eocène, il y a entre 50 et 33 millions d’années. L’éruption sous-marine qui a produit les coulées de lave s’est probablement produite il y a environ 35 millions d’années.
L’équipe scientifique, composée de chercheurs de l’Université d’Adélaïde, de l’Université d’Aberdeen et de l’Organisation de Recherche Scientifique et Industrielle du Commonwealth (CSIRO), a utilisé des données de reconnaissance sismique tridimensionnelle  pour cartographier le paysage. Ils ont découvert 26 coulées de lave anciennes enfouies dans les sédiments et qui mesurent jusqu’à 34 km de longueur et 15 km de largeur, ainsi qu’une multitude d’anciens volcans ayant jusqu’à 625 mètres de hauteur. Les coulées se ramifient en plusieurs branches, s’élèvent pour former des plateaux, disparaissent dans des fractures et forment des «îlots» de lave durcie de forme elliptique. Les chercheurs ont comparé ces îlots aux «kipuka» que l’on rencontre sur les volcans terrestres ; ce sont des collines ou des parcelles de terres légèrement élevées qui sont complètement encerclées par la lave après les éruptions [NDLR : On en trouve se superbes spécimens à Hawaii sur le Kilauea]. De telles structures n’ont jamais été décrites auparavant par des données sismiques sous-marines, de sorte que cette nouvelle étude donne aux chercheurs un regard neuf sur le comportement des éruptions sous-marines. Les données pourront être utilisées pour améliorer notre compréhension de l’évolution des volcans lorsqu’ils entrent en éruption sous l’eau.
Sources: BBC, The Guardian, Live Science.

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It is a well-known fact: Many active volcanoes lie at the bottom of the oceans and have never been studied. We know the surface of Mars better than the ocean sea floor.

Scientists have discovered 26 underwater volcanoes up to 35 million years old near Australia, and the topographical map they have released resembles the fictional realm of Mordor from the Lord of the Rings. These volcanoes are located south of Australia, in a place deep under the sea, where it was recently located by researchers from Australia and Scotland.

The researchers used 3D seismic reflection to spot the more than two dozen volcanoes, which averaged about 250 metres underneath the sediment on the seabed. Some of the volcanoes were up 600 metres in height and had distinct features indicating lava flows that scientists had never seen before.

The study, which was published in the journal Geochemistry, Geophysics, Geosystems, determined that the volcanoes were created during the Eocene epoch between 50 and 33 million years ago. The undersea eruption that created the lava flows on the volcanoes probably happened about 35 million years ago.

The research team, consisting of a team from the University of Adelaide, University of Aberdeen and Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) used newly acquired 3-D seismic reflection data to map the landscape. They found 26 ancient, buried lava flows that measure up to 34 km in length and 15 km in width, along with a multitude of ancient volcanoes up to 625 metres in height. The flows branch into pathways, rise into plateaus, plunge into trenches and spread into elliptical-shaped « islands » of hardened lava. Researchers compared these islands to land-based lava features known as « kipukas, » isolated hills or plots of slightly elevated land that become completely encircled by lava after eruptions. Features like these have never been described by underwater seismic data before, so this new study gives researchers a fresh look at the behaviour of submarine eruptions. The data is now being used to improve our understanding of how volcanoes evolve when they erupt underwater.

Sources: BBC, The Guardian, Live Science.

Carte des volcans du Mordor (Source: Wikipedia)

Kipuka sur le Kilauea à Hawaii (Crédit photo: Wikipedia)

La chaleur interne de la Terre accélère le glissement de la calotte glaciaire du Groenland // Heat from Earth’s interior accelerates the sliding of ice sheets in Greenland

Jusqu’à présent, l’amincissement de la calotte glaciaire du Groenland était attribué à la seule hausse des températures qui accompagne le réchauffement climatique actuel sur notre planète. De nouvelles recherches laissent supposer que la dissipation de la chaleur interne de la Terre est également responsable de l’accélération du glissement de la calotte glaciaire du Groenland vers la mer. La dernière étude, publiée dans la revue Scientific Reports, est la première à établir un lien entre cette perte de glace et la chaleur en provenance de l’intérieur de la Terre.
La recherche est le fruit d’un travail de dix ans sur le fjord Young Sund au Groenland. Pendant ces dix années, des scientifiques du Centre de Recherche Arctique, de l’Université d’Aarhus et de l’Institut des Ressources Naturelles du Groenland ont mesuré les températures et les niveaux de salinité dans le fjord. Leur étude a montré que l’eau du fjord, entre 200 et 330 mètres de profondeur, s’est graduellement réchauffée au cours de la dernière décennie.
Une analyse plus poussée a montré qu’une quantité importante de chaleur émanait de l’intérieur de la Terre et réchauffait lentement l’eau du fjord. Les scientifiques estiment à environ 100 milliwatts (mW) par mètre carré l’énergie transférée de l’intérieur de la Terre vers le fjord.
Les résultats montrent que des quantités similaires de chaleur ont atteint la base des glaciers de la région. Ce nouveau mécanisme de réchauffement crée une lubrification qui accélère la progression des glaciers vers la mer.
Selon les chercheurs, c’est l’action combinée de la température plus élevée de l’air et de la mer, les précipitations venues du ciel, la dynamique locale de la calotte glaciaire et la perte de chaleur de l’intérieur de la Terre qui entraîne la perte de masse de la calotte glaciaire du Groenland. Ils sont persuadés que la chaleur de l’intérieur de la Terre affecte le mouvement de la glace, et ils pensent qu’une infiltration de chaleur identique se produit en dessous d’une grande partie de la calotte glaciaire dans la partie nord-est du Groenland.
Il est difficile de mesurer le flux de chaleur sous les glaciers, mais les scientifiques espèrent que leurs dernières découvertes permettront une modélisation plus précise du mécanisme de réchauffement. Avec des mesures plus précises du flux de chaleur, les scientifiques pourront prédire avec plus de précision le devenir des calottes glaciaires du Groenland.
Vous trouverez plus de détails sur l’étude en cliquant sur ce lien:

https://www.nature.com/articles/s41598-018-19244-x

Source: Nature.com.

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Up to now, the thinning of Greenland’s icecap was attributed to rising temperatures that accompany the current global warming n Earth. New research suggests the dissipation of heat from Earth’s interior is also responsible for the acceleration of the seaward slide of Greenland’s ice sheets. The latest research, published in the journal Scientific Reports, is the first to link the ice loss with escaped heat from Earth’s interior.

The research was made possible by a decade-long survey of Greenland’s Young Sund fjord. For ten years, scientists with the Arctic Research Centre, Aarhus University and the Greenland Institute of Natural Resources measured temperatures and salinity levels in the fjord. Their survey showed deep-lying water in the fjord, between 200 and 330 metres deep, has gradually warmed over the last decade.

Further analysis showed a significant amount of heat is emanating from Earth’s interior, slowly warming the fjord’s water. Scientists estimated 100 milliwatts (mW) per square metre of energy was transferred from the Earth’s interior to the fjord.

The findings suggest similar amounts of heat were transferred to the bottoms of surrounding glaciers. This newly detailed warming mechanism creates lubrication, accelerating glacial descent.

According to the researchers, it is the combination of higher temperatures in the air and the sea, precipitation from above, local dynamics of the ice sheet and heat loss from the Earth’s interior that determines the mass loss from the Greenland ice sheet. They are persuaded that the heat from the Earth’s interior affects the movement of the ice, and they expect that a similar heat seepage takes place below a major part of the ice cap in the north-eastern corner of Greenland.

Measuring heat flux beneath glaciers is difficult, but scientists hope their latest findings will lead to more accurate modeling of the warming mechanism. With more accurate measurements of heat flux, scientists can more accurately predict the fate of Greenland’s ice sheets.

More details about the study can be found at this address: https://www.nature.com/articles/s41598-018-19244-x

Source : Nature.com.

Young Sund Fjord (Source : Arctic Science Partnership)

La fonte des glaciers fait le bonheur des archéologues // Archaeologists enjoy glacier melting

Les archéologues profitent de la fonte des glaciers en Norvège sous l’effet du réchauffement climatique pour récupérer des milliers d’objets révélateurs des modes de vie pendant un âge de glace.
Un article publié dans la revue Royal Society Open Science nous apprend qu’une équipe de scientifiques norvégiens et britanniques travaillant sur les glaciers des montagnes de l’Oppland en Norvège, a découvert plus de 2 000 objets, dont des armes de l’âge du fer et de l’âge de bronze, des ossements de chevaux, et même des skis préhistoriques. Beaucoup sont fabriqués à partir de matériaux organiques comme le bois ou la peau d’animal que les archéologues ont rarement eu l’occasion d’étudier ailleurs dans le monde; en effet, dans d’autres environnements plus chauds, ils se seraient décomposés.
Le Carbone 14 a permis de dater certains objets, comme 200 flèches, à 4000 ans avant notre ère. Les communautés de chasseurs-cueilleurs de la région vivaient de la chasse au renne et étaient de bons agriculteurs, même à plus de 2 400 mètres d’altitude.
Selon l’étude, les skis diffèrent considérablement de ceux d’aujourd’hui. Ils sont plus larges et ont probablement été partiellement couverts de fourrure à un moment donné. Les chercheurs ont également trouvé une tunique de l’âge du fer, une chaussure de l’âge de bronze et les restes de traîneaux.
Selon les archéologues, il faut considérer ces découvertes dans une perspective large plutôt qu’individuellement. Cette perspective plus large inclut une découverte surprenante à propos d’une période de refroidissement dans l’hémisphère nord entre les années 536 et 660. Au cours de cette période, la planète s’est refroidie, les récoltes ont été très mauvaises et la population a décliné. Cependant, ce profond changement climatique a entraîné une hausse surprenante de l’activité humaine,  confirmée par le nombre d’objets récupérés par les archéologues. La difficulté à cultiver les champs a forcé les habitants à intensifier tous leurs autres moyens de subsistance. Cette situation révèle une adaptation précoce et remarquable au changement climatique.
Source: Newsweek.

En lisant l’étude des archéologues norvégiens, j’ai repensé à Ötzi – L’homme des glaces – dont le corps momifié fut découvert en septembre 1991 par des randonneurs allemands sur le glacier Schnatsal, à la frontière entre l’Autriche et l’Italie. L’homme vivait il y a quelque 5300 ans. La momie fut l’objet de nombreuses études afin de déterminer la cause de sa mort..

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Glacial archaeologists are racing melting ice in Norway to rescue thousands of ancient artifacts exposed by climate change, revealing something surprising about an ice age.

In a paper published in the journal Royal Society Open Science, we learn that a team of scientists from Norway and the United Kingdom working in the mountains of Oppland, Norway, have discovered more than 2,000 artifacts, including Iron Age and Bronze Age weapons, remains of pack horses and even prehistoric skis. Many are made from organic materials (like wood or animal hide) that archaeologists rarely have a chance to study; in other environments, they would have decomposed.

Radiocarbon dating during the course of the research placed some of the objects, like the nearly 200 arrows, as far back as 4000 B.C. Ancient hunter-gatherer communities in the region lived off reindeer and became proficient farmers, even at an elevation of more than 2,400 metres.

According to the study, the skis differ from the modern-day version considerably. They are broader and might have at one point been partly covered in fur. The researchers also found an Iron Age tunic, a Bronze Age shoe and the remains of sleds.

According to the researchers, the discoveries should be considered in a wide perspective rather than individually. That larger perspective includes a counterintuitive discovery by the researchers about a period known as the Late Antique Little Ice Age, which lasted from around 536 AD to 660 AD. During that period, the planet grew colder, harvests failed and populations fell. However, that profound environmental change led to a surprising spike in output. The sheer volume of artifacts the archaeologists recovered from that period suggests that human human activity and production actually increased. Their compromised ability to grow crops forced the inhabitants to intensify all their other means of livelihood. It reveals an early and remarkable display of climate adaption.

Source: Newsweek.

While reading the article about the Norwegian archaeologists, I thought about the Iceman, or Oetzi, the well-preserved natural mummy of a man who lived about 5,300 years ago. The mummy was found in September 1991 by two German hikers in the Schnalstal glacier, on the border between Austria and Italy. Studies have been made to try and determine the cause of his death.

Reconstitution de la momie d’Ötzi.  Elle est conservée dans une chambre froide du Musée Archéologique du Haut-Adige à Bolzano (Italie).

Le point rouge indique le lieu de découverte de la momie (Source: Wikipedia)