Catégorie : Science

Le sang de l’Antarctique // Antarctica’s blood

La Nature peut offrir des mystères étonnants. En Antarctique, Blood Falls est une résurgence d’eau salée teintée de rouge par un oxyde de fer, qui s’échappe du front du Taylor Glacier, dans la vallée du même nom.  Cette eau hyper saturée en sel et riche en fer émerge sporadiquement du glacier à partir de petites fissures. Sa source est un bassin sous-glaciaire de taille inconnue qui se cache sous quelque 400 mètres de glace à plusieurs kilomètres en amont de Blood Falls. Le site a été découvert en 1911 par le géologue australien Griffith Taylor, qui a été le premier à explorer la vallée qui porte son nom.
La cause de la couleur rouge de Blood Falls est restée un mystère pendant des années. Différentes hypothèses chimiques ou microbiennes ont été avancées. Certains scientifiques pensaient que c’étaient les algues présentes dans l’eau qui lui donnaient l’étrange couleur rouge.
L’explication officielle vient d’être révélée par des chercheurs de l’Université de Alaska à Fairbanks. Le liquide qui sort du Taylor Glacier est une saumure riche en fer qui s’oxyde lorsqu’elle entre en contact avec l’air, de la même façon que le fer rouille. Les scientifiques expliquent que l’eau rouge provient d’un petit lac d’eau salée piégé sous le glacier, et qui s’y trouve probablement depuis un million d’années. Ils ajoutent que le lac présente une telle salinité qu’il ne peut pas geler à des températures normales, de sorte que l’eau arrache le fer au substrat rocheux au moment où elle s’infiltre dans la glace avant de déboucher à Blood Falls.
Les chercheurs de Fairbanks ont utilisé un certain type de radar pour suivre la saumure qui alimente Blood Falls. Ils ont parcouru le glacier avec les antennes en suivant des modèles en forme de grille afin de «voir» sous la glace, un peu comme une chauve-souris utilise l’écholocation pour «voir» les choses autour d’elle. Ils ont constaté que l’eau restait liquide malgré l’environnement extrêmement froid du glacier, ce que les scientifiques pensaient impossible jusqu’alors. Bien que cela semble contradictoire, l’eau libère de la chaleur en gelant, et c’est cette chaleur qui réchauffe la glace environnante. Le Taylor Glacier est actuellement le glacier le plus froid au monde connu pour laisser échapper de l’eau en permanence.

Source: Université d’Alaska à Fairbanks.

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Nature may offer surprising mysteries. In Antarctica, Blood Falls is an outflow of an iron oxide-tainted plume of saltwater, flowing from the tongue of Taylor Glacier in the Taylor Valley. Iron-rich hypersaline water sporadically emerges from small fissures in the glacier. The saltwater source is a subglacial pool of unknown size overlain by about 400 metres of ice several kilometres from its tiny outlet at Blood Falls. The reddish deposit was found in 1911 by the Australian geologist Griffith Taylor who first explored the valley that bears his name.

The cause of the red colour of the outflow has remained a mystery for years. Different chemical or microbial hypotheses have been suggested. Some experts assumed that algae in the water were behind the strange red colour.

The definite explanation has just been given by researchers from the University of Alaska Fairbanks. What is coming out of the Taylor Glacier is iron-rich brine which oxidises when it comes in contact with air, in the same way that iron rusts. The scientists say that the red water comes from a small saltwater lake trapped beneath a glacier, which may have been there for a million years. They say the lake is so salty it can’t freeze at normal temperatures and scrapes irons from the bedrock as it seeps through the ice to Blood Falls.

The researchers used a type of radar to detect the brine feeding Blood Falls. They moved the antennae around the glacier in grid-like patterns so that they could ‘see’ what was underneath them inside the ice, just like a bat uses echolocation to ‘see’ things around it. They found that the liquid water actually persisted inside an extremely cold glacier, something that scientists previously thought was impossible. While it sounds counterintuitive, water releases heat as it freezes, and that heat warms the surrounding colder ice. Taylor Glacier is now the coldest known glacier to have persistently flowing water.

Source: University of Alaska at Fairbanks.

Crédit photo: US National Science Foundation.

Résultats de l’analyse de Blood Falls par la National Science Foundation en 2009

(Source : US National Science Foundation)

L’avenir inquiétant de l’Antarctique de l’Est // The disturbing future of East Antarctica

En janvier 2015, le brise-glace australien RSV Aurora Australis a failli être pris dans la glace dans l’Est Antarctique. Le navire a finalement réussi à échapper à ce piège et les scientifiques à bord ont eu le temps d’installer des instruments de mesure qui ont confirmé que les eaux plus chaudes de l’océan s’enfoncent sous la bande de glace qui se trouve devant le Glacier Totten et la font fondre par en dessous (voir schéma ci-dessous). Cela pourrait expliquer pourquoi le Glacier Totten, l’un des plus grands de l’hémisphère sud, a perdu de son volume au cours des dernières décennies.
De telles constatations n’annoncent rien de bon pour l’Antarctique de l’Est. Cette région est à peu près aussi grande que les États-Unis et la plus grande partie se situe sur un haut plateau qui s’élève jusqu’à 4 093 mètres au-dessus du niveau de la mer, avec des températures qui peuvent plonger à -95°C. Du fait de l’isolement et des très basses températures de l’Est Antarctique, les chercheurs avaient conclu qu’il avait été stable dans le passé et qu’il était peu susceptible de changer à l’avenir, contrairement à l’Ouest Antarctique.

Au cours des dernières années, ces prévisions concernant l’Est Antarctique se sont avérées fausses. En survolant le continent à bord d’un avion équipé d’instruments capables d’observer sous la glace, une équipe australienne de glaciologues a constaté qu’une grande partie de l’Antarctique de l’Est se trouve en dessous du niveau de la mer, ce qui la rend extrêmement vulnérable à l’eau plus chaude de l’océan. Les chercheurs ont également découvert des indices montrant que l’immense glacier Totten, qui détient à lui seul autant de glace que l’Antarctique de l’Ouest, a rétréci et s’est allongé à plusieurs reprises dans le passé, signe qu’il pourrait à nouveau reculer dans le futur.
Bien que l’Antarctique de l’Est ne semble pas perdre beaucoup de glace aujourd’hui, il y a des signes qui montrent qu’il subit les effets du changement climatique. Si toute la glace au-dessous du niveau de la mer dans l’Antarctique de l’Est devait disparaître, cela entraînerait une hausse de près de 20 mètres du niveau des océans.
Les chercheurs tentent maintenant de recueillir autant d’informations que possible sur l’Antarctique de l’Est pour mieux entrevoir l’avenir. Il se pourrait que pendant les prochains siècles, la couche de glace atteigne un point de non retour. Déjà en 2013, une équipe scientifique avait détaillé le comportement de la glace autour de l’Antarctique en combinant l’imagerie satellitaire, les enquêtes aéroportées et les modèles climatiques. Les chercheurs avaient constaté que six plateformes glaciaires de l’Est de l’Antarctique, y compris le glacier Totten, fondaient par en dessous à une vitesse beaucoup plus grande que prévu. D’autres surprises sont apparues lorsque les chercheurs ont examiné de plus près certains des glaciers de l’Est Antarctique. L’imagerie satellitaire et les mesures aériennes entre 1996 et 2013 ont montré que l’épaisseur du glacier Totten s’était réduite de 12 mètres et que sa ligne de mise à la terre – le point où la glace qui provient du continent commence à flotter sur l’océan – avait reculé de 3 kilomètres.
Chaque été, un avion australien parcourt l’Antarctique dans tous les sens pour observer la glace en utilisant un radar ainsi que des capteurs gravitationnels et magnétiques. Les vols ont révélé un paysage extrêmement spectaculaire sous la calotte de glace. Les résultats préliminaires des survols effectués en janvier 2017 ont confirmé l’existence d’un canyon de 1100 kilomètres, presque aussi profond que le Grand Canyon aux États-Unis. L’équipe scientifique a également découvert des fosses sous-marines qui s’étendent depuis le front du glacier Totten jusqu’à sa ligne de mise à la terre 125 kilomètres à l’intérieur des terres et à 2,7 kilomètres au-dessous du niveau de la mer. Un tel paysage facilite probablement l’arrivée des eaux chaudes océaniques qui viennent éroder rapidement la glace.
Les menaces pour les plateformes glaciaires pourraient également provenir de l’intérieur du continent antarctique, en particulier des lacs qui se cachent sous la calotte de glace et qui envoient périodiquement des eaux de fonte vers la côte. C’est ainsi qu’il y a une dizaine d’années le Lac Cook, sous la calotte de glace de la Terre de Wilkes, s’est vidangé brutalement en libérant 5,2 milliards de mètres cubes d’eau, le plus grand événement de ce type jamais observé en Antarctique. De tels phénomènes pourraient être un autre facteur déstabilisant, provoquant une avancée plus rapide des glaciers et le vêlage d’un plus grand nombre d’iceberg.
Alors que la vulnérabilité de l’Antarctique de l’Est devient de plus en plus évidente, les chercheurs sont de plus en plus inquiets pour le futur. La seule façon de prévoir des décennies ou des siècles à venir est d’utiliser des modèles informatiques qui simulent la réaction de la glace au changement climatique. Au vu des simulations, la calotte de glace antarctique ne changera pas beaucoup au cours des 500 prochaines années si le réchauffement climatique se limite à environ 1,6°C au-dessus des niveaux préindustriels d’ici la fin du siècle, ce qui correspond plus ou moins aux objectifs de la COP 21 de Paris. Cependant, si les températures augmentent de plus de 2,5°C au-dessus des niveaux pré-industriels d’ici 2100 et continuent à grimper par la suite, la fonte de la glace antarctique entraînera une hausse du niveau des océans de 5 mètres en 2500, avec près de la moitié provoquée par la fonte de l’Antarctique de l’Est. Si l’on prend également en compte la glace du Groenland, le niveau de la mer à l’échelle de la planète augmentera d’au moins 7 mètres, assez pour inonder une grande partie des principales villes côtières comme Mumbai, Shanghai, Vancouver et New York.
Source: Scientific American.

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In January 2015, the Australian icebreaker RSV Aurora Australis nearly got caught in the ice in East Antarctica. The ship finally managed to escape the trap and the scientists on board could set up measuring instruments that confirmed that warm waters from the surrounding ocean sneaked underneath the floating tongue of the Totten Ice Shelf – a vast floating ice ledge in front of the largest glacier in East Antarctica – and eat the ice away from below (see figure below). This could explain why Totten has been thinning in the past few decades.

Findings such as these are revealing some frightening truths about East Antarctica. This region is about as big as the entire United States and the majority of it stands on a high plateau up to 4,093 metres above sea level, where temperatures can plunge to −95°C. Because the East Antarctic Ice Sheet seems so cold and isolated, researchers thought that it had been stable in the past and was unlikely to change in the future, a stark contrast to the much smaller West Antarctic Ice Sheet.

In the past few years, however, the knowledge and prediction about East Antarctica turned out to be wrong. By flying across the continent on planes with instruments that probe beneath the ice, an Australian team of glaciologists found that a large fraction of East Antarctica is well below sea level, which makes it more vulnerable to the warming ocean than previously thought. The researchers also uncovered clues that the massive Totten glacier, which holds about as much ice as West Antarctica, has repeatedly shrunk and grown in the past, another sign that it could retreat in the future.

Although East Antarctica doesn’t seem to be losing much ice today, there are indications that it is feeling the heat of climate change and is responding in measurable ways. If all the ice below sea level in East Antarctica were to disappear, the height of the world’s oceans would swell by nearly 20 metres.

Researchers are now trying to gather as much information as possible about East Antarctica to better predict what is to come. Their concern is that over the next few centuries, the ice sheet there might reach a tipping point. Already in 2013, a scientific team detailed the behaviour of ice around the margin of Antarctica by combining satellite imagery, airborne surveys and climate models. The researchers found evidence that six East Antarctic ice shelves, including Totten, were melting from below at rates much higher than expected. More surprises emerged when the researchers took a closer look at some of East Antarctic glaciers. Satellite imagery and airborne surveys between 1996 and 2013 showed that the surface of the Totten glacier dropped by 12 metres and that its grounding line—the point at which the ice flowing off the continent begins to float on the ocean—retreated inland by up to 3 kilometres.

Every Antarctic summer since then, the Australian aircraft have been criss-crossing Antarctica to peer through the ice using radar as well as gravitational and magnetic sensors. The flights have revealed a dramatic landscape hidden beneath the relatively flat ice sheet. Preliminary results from airborne surveys this January 2017 confirmed the existence of a 1,100-kilometre-long canyon, almost as deep as the Grand Canyon in the United States. The team also found underwater troughs that extend all the way from the edge of the Totten Ice Shelf to the grounding line 125 kilometres inland, and as deep as 2.7 kilometres below sea level. This kind of landscape could allow warming waters from offshore to quickly reach and erode the ice.

Threats to ice shelves could also come from the Antarctic interior, namely from lakes under the ice sheet that periodically send flood waters towards the coast. A decade ago, Lake Cook beneath the ice sheet in Wilkes Land suddenly drained, gushing 5.2 billion cubic metres of flood water, the largest event of this type ever reported in Antarctica. Such floods could be another destabilizing factor, causing faster ice flow and more iceberg calving.

As East Antarctica’s vulnerability comes into focus, researchers are increasingly concerned about the future. In their simulations, the entire Antarctic Ice Sheet does not change much in the next 500 years if global warming is limited to less than about 1.6°C above pre-industrial levels by the end of the century, roughly in line with what the Paris COP21 aims to achieve. However, if temperatures rise more than about 2.5°C above pre-industrial levels by 2100 and continue climbing, Antarctic ice melt will raise ocean levels by 5 metres by 2500, with nearly half of that coming from East Antarctica. With Greenland ice also melting, the global sea level would rise by at least 7 metres, enough to inundate large parts of major coastal cities such as Mumbai, Shanghai, Vancouver and New York.

Source : Scientific American.

Source: Wikipedia

Source: NASA

Source: Antarctic Glaciers

 

Voyage au centre de la Terre // Journey to the centre of the Earth

Une équipe scientifique japonaise espère être la première à atteindre et explorer avec succès le manteau terrestre. Les chercheurs de l’Agence Japonaise pour la Science et la Technologie Mer-Terre (JAMSTEC) espèrent mieux comprendre comment la Terre s’est formée et quelle est la composition du manteau. Ce dernier représente plus de 80% de la masse de notre planète, à une dizaine de kilomètres sous le plancher océanique. Le gouvernement japonais, qui participe au financement de l’expédition, espère que les recherches pourront permettre de mieux prévoir les séismes.
Trois sites de forage sont actuellement à l’étude, tous dans l’océan Pacifique. L’un d’eux est au large des côtes hawaiiennes, un autre au large du Costa Rica et le dernier au large du Mexique. Pour accéder au manteau, la JAMSTEC veut utiliser le Chikyu, l’un des navires de forage les plus performants actuellement. C’est le plus grand navire de forage, avec une capacité de forage trois fois plus profonde que les navires précédents. Le trépan du Chikyu descendra à 4 kilomètres de profondeur dans les eaux océaniques avant d’atteindre plancher. Il perforera ensuite la croûte terrestre sur 6 kilomètres avant d’atteindre le manteau.
Les scientifiques ont déjà foré et récupéré des échantillons du fond de l’océan, mais seulement en surface. Ils veulent maintenant creuser le plancher océanique jusqu’au manteau proprement dit. Le forage débutera en 2030 au plus tard. Le projet a quatre objectifs principaux. Le premier (en cours) consiste à accéder au manteau de la planète en traversant le plancher océanique. Le deuxième objectif est d’étudier la frontière entre la croûte océanique et le manteau. Le troisième est de savoir comment s’est formée la croûte océanique. L’objectif final est d’examiner à quelle profondeur existe la vie microbienne à l’intérieur de la planète.
Source: CNN.

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A group of Japanese scientists plans to be the first to successfully drill into the Earth’s mantle. Researchers at Japan’s Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC) say they are hoping to discover more about how our planet was formed and what the mantle is composed of. The mantle makes up more than 80% of the entire Earth’s mass, lying about 10 km beneath the ocean floor. The Japanese government, which is helping fund the expedition, hopes the research could help discover ways to better predict earthquakes.

Three drilling sites are currently under consideration, all of them in the Pacific Ocean. One is off Hawaii, another one is off Costa Rica and the last one is off Mexico. To access the mantle, JAMSTEC wants to use one of the most advanced drilling vessels currently available, the Chikyu. It is the biggest drilling ship today, so the drilling capability is three times deeper than the previous vessels. The Chikyu’s drill will drop down through almost 4 kilometres of ocean before reaching the ocean floor. It will then bore through 6 kilometres of the sea floor, or the planet’s crust, before it reaches the mantle.

The scientists have already drilled and have taken some samples from the ocean floor but only from the top. They now want to dig from the ocean floor to the deep pristine mantle. Drilling will start by 2030 at the latest. The project has four primary objectives, only the first of which is to access the planet’s mantle by drilling through the sea floor. The second aim is to investigate the boundary between the oceanic crust and the mantle. The third one is to know how the oceanic crust formed. The final objective is to further examine how deep microbial life exists inside the planet.

Source: CNN.

Nodules de péridotite, roche magmatique qui constitue la majeure partie du manteau supérieur. (Photo : C. Grandpey)

Le mystère des cryovolcans sur Cérès // The mystery of cryovolcanoes on Ceres

Dans une note publiée le 10 septembre 2016, j’expliquais qu’une étude publiée dans la revue Nature Communications révéle que les volcans de glace – ou cryovolcans – sur Cérès pourraient aider à résoudre le mystère de l’absence de grands cratères à la surface de cette planète naine.
Une nouvelle étude publiée en février 2017 dans la revue Geophysical Research Letters montre que la couche de glace qui recouvre Cérès a pu subir des changements au fil du temps, ce qui aurait permis à la seule montagne de la planète naine, le cryovolcan Ahuna Mons, de s’étirer progressivement et de s’enfoncer dans la croûte de glace qui recouvre la planète. Il n’est pas impossible que des montagnes semblables se dressaient autrefois à la surface de la planète et qu’elle se soient aplaties avec le temps.
Lorsque la mission Dawn de la NASA a atteint Cérès en 2015, elle a découvert un monde presque plat d’où émergeait une seule montagne, Ahuna Mons dont le sommet se dresse à 4 000 mètres au-dessus de la surface, avec un âge maximum estimé à 200 millions d’années. Des recherches antérieures ont laissé entendre que la montagne pourrait être un volcan glaciaire qui se serait formé selon le processus du cryovolcanisme, mais sa source fait l’objet de discussions.
L’isolement de Ahuna Mons a toujours été un casse-tête pour les scientifiques. D’autres planètes soupçonnées d’héberger des cryovolcans, comme Pluton et les lunes Europa, Triton et Titan, montrent plusieurs signes de tels édifices alors que Cérès n’en possède qu’un seul. Les chercheurs pensent que le cryovolcanisme a pu rester en sommeil sur Cérès jusqu’à assez récemment, mais une telle hypothèse leur semble peu probable.
Une autre option, plus probable celle-là, est que les cryovolcans se sont formés tout au long de la vie de la planète, puis ont disparu. Comme Cérès ne possède pas d’atmosphère ou d’éléments liquides à sa surface, les processus d’érosion par le vent et la pluie qui usent les montagnes sur Terre n’existent pas sur la planète naine.
Les chercheurs n’ont pas concentré leur travail sur la formation de la montagne proprement dite, mais sur ce qui s’est passé après. Ils ont procédé à des modélisations d’Ahuna Mons et ont constaté que, si au moins 40 pour cent de la montagne était constitués de glace, elle avait tendance à « couler » lentement sur ses flancs, un peu comme du miel sur une assiette, ce qui la faisait s’aplatir avec le temps. En ajoutant de la glace, la montagne devenait plus visqueuse, oscillant entre un ensemble solide et liquide.
L’observation des cratères permet de calculer l’âge d’un terrain. Alors que Ahuna Mons manque de signes d’impacts, la région dans laquelle il se trouve possède des cratères datant d’environ un milliard d’années, voire moins, pour Ahuna Mons. La montagne est probablement jeune, pas plus de 200 millions d’années, ce qui laisse supposer que la planète est probablement géologiquement active aujourd’hui, bien qu’aucun signe définitif n’ait été repéré.
Cérès ne montre qu’un seul sommet aujourd’hui, mais il y a des indications qu’une autre montagne se trouvait autrefois à la surface de la planète. Près d’Ahuna Mons se trouve une colline repérée par une équipe scientifique précédente. C’est peut-être le reste d’un ancien cryovolcan qui, comme Ahuna Mons, s’est aplati avec le temps. Cela pourrait signifier que la région d’Ahuna Mons est une source continue de cryovolcanisme. Sur terre, le mouvement des plaques tectoniques permet à la lave de percer la croûte en de nombreux endroits, souvent en donnant naissance à des chaînes de montagnes, mais Cérès n’a pas de tectonique des plaques. La région ressemblerait davantage à Mars, où la lave s’est accumulée pour façonner Olympus Mons, le plus grand volcan connu du système solaire. Mais tandis que Ahuna Mons a tendance à s’aplatir du fait de sa structure de glace, la structure rocheuse d’Olympus Mons reste ferme et bien en place
Les chercheurs envisagent maintenant de rechercher d’autres images de Cérès pour y trouver des signes de cryovolcans en train de s’aplatir.
Source: Space.com.

En cliquant sur ce lien, vous accéderez à un très intéressant document mis en ligne par la NASA sur la formation des cryovolcans sur Cérès:

https://youtu.be/-6nxKqPIUkE

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In a post released on September 10th 2016, I explained that a study published in the journal Nature Communications revealed that ice volcanoes on Ceres might help solve the mystery of why large craters seem to be missing on the dwarf planet’s surface

New research detailed in February 2017 in the journal Geophysical Research Letters suggests that the outer layer of the icy world on the dwarf planet Ceres may be slowly shifting over time, allowing the only mountain peak on Ceres, the ice volcano Ahuna Mons, to gradually stretch out and sink into the crust. Similar mountains may have peppered the planet in the past and flattened out over time.

When NASA’s Dawn mission arrived at Ceres in 2015, it found a nearly flat world with only a single mountain, Ahuna Mons. The massive summit towers 4,000 metres above the surface and is at most 200 million years old. Previous research has suggested the peak could be an ice volcano forming through the process of cryovolcanism but its source is still under debate.

The mountain’s isolation has always been a major puzzle. Other planets suspected of hosting cryovolcanoes, such as Pluto and the moons Europa, Triton and Titan, have multiple suspects whereas Ceres has only one. According to researchers, one possibility might be that cryovolcanism was dormant on Ceres until fairly recently, but they think such a hypothesis is unlikely.

The other, more likely, option is that cryovolcanoes formed throughout the planet’s lifetime, then disappeared. Because Ceres lacks an atmosphere or running liquids on its surface, the erosion processes of wind and rain that wear down Earth’s mountains don’t happen on the tiny world.

The researchers focused not on the formation of the mountain but on what happened afterward. They modeled possible compositions for Ahuna Mons and found that, if at least 40 percent of the mountain was made up of ice, it would slowly spread outward like honey on a plate, gradually relaxing or flattening down over time. With more ice, the mountain became more viscous, wavering between solid and liquid.

Cratering records provide one method for calculating the age of a terrain. While Ahuna Mons itself lacks signs of impacts, the region it sits in has craters that provide a limit of about a billion years, or even less, for the mountain. Ahuna Mons may be young, no more than 200 million years old, which suggests that the planet may still be geologically active today, though no definitive signs have been spotted.

Ceres may be the lone peak today, but there’s evidence that another spire may have risen in the past. Near Ahuna Mons lies the shape of another hill, spotted by a previous team. This may be the remnants of a previous cryovolcano like Ahuna Mons that gradually relaxed away. That could suggest that the region around Ahuna Mons may be an ongoing source of cryovolcanism. On Earth, shifting plates cause lava to erupt through the crust in multiple locations, often spawning chains of volcanoes, but Ceres has no plate tectonics. The region could be more like Mars, where rocky lava continued to pile up on itself to create the massive Olympus Mons, the largest known volcano in the solar system. But while Ahuna Mons may be relaxing due to ice, the rocky Olympus Mons stands firm.

Researchers now plan to search other images of Ceres for signs of potentially relaxed cryovolcanoes.

Source: Space.com.

By clicking on this link, you will have access to a very interesting document released by NASA about the formation of cryovolcanoes on Ceres :

https://youtu.be/-6nxKqPIUkE

Modélisation d’Ahuna Mons à la surface de Cérès (Source: NASA)