Catégorie : Science

Muons et volcans // Muons and volcanoes

drapeau francaisEn mai 2007 et décembre 2010, j’ai écrit deux articles expliquant que les scientifiques japonais essayaient d’observer l’intérieur des volcans en utilisant une nouvelle technologie basée sur l’utilisation des muons, particules chargés positivement ou négativement, en provenance des couches supérieures de l’atmosphère. Lorsque le rayonnement cosmique produit par les explosions de supernovae et autres évènements dans l’espace lointain atteint la Terre et entre en collision avec l’atmosphère, cela génère un grand nombre de muons. Ils représentent 70% des rayons cosmiques qui atteignent la surface de la Terre. Comme ils ont une masse très faible, les muons passent à travers tous les objets, mais certaines substances les bloquent plus que d’autres, de la même façon que les os interfèrent avec des particules des rayons X. Pour les volcanologues, la radiographie par les muons, ou muographie, est un outil relativement nouveau qui pourrait permettre de percer les mystères qui entourent l’activité volcanique.
Tout comme une plaque radiographique capte le rayonnement traversant le corps, une plaque spéciale d’émulsion nucléaire est utilisée pour capter les muons qui traversent un volcan. Les scientifiques comptent ensuite le nombre de particules qui ont atteint la plaque pour mesurer les densités relatives de l’intérieur du volcan. Ces données sont converties en éléments visuels indiquant l’emplacement et la forme des conduits et réservoirs magmatiques. Pour capter les muons qui traversent latéralement le volcan, la plaque d’émulsion nucléaire est positionnée sur le flanc de la montagne. Le magma qui contient de la vapeur d’eau et les conduits magmatiques sont moins denses que la roche encaissante et le sol sous pression, donc un plus grand nombre de muons passent à travers ces zones et atteignent la plaque.
La muographie n’est pas le seul moyen d’étudier l’intérieur d’un volcan. On a vu de quelle façon les scientifiques américains ont disposé un réseau de sismographes autour du Mont St Helens pour enregistrer les ondes sismiques générées par la détonation d’explosifs. Cependant, la muographie est d’un ordre de grandeur plus précis que la technique sismique conventionnelle.
En 2013, la muographie a été utilisée pour visualiser la structure interne du volcan Satsuma-Iojima dans la préfecture de Kagoshima. Les scientifiques savaient que le volcan dissimulait un réservoir magmatique, mais la muographie a révélé que la quantité de magma était beaucoup plus grande que prévu.
L’avènement de la muographie présente de nouvelles perspectives en volcanologie, mais il y a encore un bon nombre d’obstacles. Le principal est le coût. Les détecteurs de muons sont des dispositifs haut de gamme qui coûtent des centaines de milliers de dollars chacun, ce qui va à l’encontre des coupes budgétaires qui affectent actuellement les laboratoires scientifiques. Cela signifie que seul un nombre limité de détecteurs de muons peut être acheté et déployé sur le terrain.
Un autre obstacle est la complexité de la science, ce qui nécessite à la fois une bonne connaissance de la physique des particules et de la volcanologie. La collaboration entre les scientifiques dans ces différents domaines pourrait aider à résoudre ce problème.
Depuis le début des années 1950, les scientifiques utilisent la muographie pour étudier l’intérieur de structures massives telles que les pyramides d’Egypte. La technologie a également été utilisée pour tenter de déterminer l’emplacement du combustible nucléaire à la centrale de Fukushima après le séisme qui a frappé le Japon en mars 2011.
Source: Nikkei Asian Review: http://asia.nikkei.com/

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drapeau-anglaisIn May 2007 and December 2010, I wrote two articles explaining that Japanese scientists were trying to see the inside of the volcanoes by using a new technology based on the use of muons, particles which are charged positively or negatively, coming from the upper layers of the atmosphere.
When cosmic radiation from supernova explosions and other events in deep space reaches Earth and collides with the atmosphere, large numbers of muons are generated. They account for 70% of the cosmic rays that reach the surface of the Earth. Because they have such an extremely small mass, muon particles pass through about everything, but some substances block them more than others, similar to how bones interfere with X-ray particles.
For volcanologists, cosmic-ray muon radiography, or muography, is a relatively new tool that could eventually help unravel the mysteries surrounding volcanic activity.
Just like an X-ray plate captures radiation passing through the body, a special nuclear emulsion plate is used to capture muons passing through a volcano. Scientists then count the number of particles that reached the plate to measure the relative densities of the interior. This data is converted into a visualization showing the locations and shapes of conduits and magma reservoirs. To capture muons that traverse the volcano laterally, the nuclear emulsion plate is positioned on one side of the mountain. Magma containing water vapor and magma conduits are less dense than rock and pressurized soil, so more muons pass through these areas and reach the plate.
Muography is not the only way to study the inside of a volcano. We have seen how American scientists arranged a network of seismographs around Mt St Helens to record the seismic waves generated by the detonation of explosives. However, muography is an order of magnitude more precise than the conventional seismic technique.
In 2013, muography was used to visualize the internal structure of the Satsuma-Iojima volcano in Kagoshima Prefecture. Scientists had imagined that the volcano contained a magma reservoir, but muography revealed that the quantity of magma was far greater than predicted.
The advent of muography presents a whole new opportunity for volcanologists, but there are still quite a good number of obstacles. One big hurdle is the cost. Muon detectors are specialized devices that cost hundreds of thousands of dollars apiece, which goes against the budget cuts that currently affect scientific laboratories. This means that only a limited number of muon detectors can be purchased and deployed.
Another hurdle is the complexity of the science, which requires familiarity with both particle physics and volcanology. Collaboration among scientists in different fields could help solve the second problem.
Since the early 1950s, scientists have used muography to study the interior of such massive structures as the pyramids of Egypt. The technology was also used to try to ascertain the location of nuclear fuel at the Fukushima nuclear power plant after the earthquake that struck Japan in March 2011.
Source : Nikkei Asian Review : http://asia.nikkei.com/

Iodake

Vue du volcan Satsuma-Iojima (Préfecture de Kagoshima) en juin 2015.

(Crédit photo: Wilipedia)

Le trou dans la couche d’ozone // The hole in the ozone layer

drapeau francaisLa couche d’ozone est beaucoup moins populaire aujourd’hui qu’il y a quelques années, quand les chlorofluorocarbones étaient accusés de contribuer à son appauvrissement. Cependant, les scientifiques de la NASA et de la NOAA ont observé que le trou annuel dans la couche d’ozone au-dessus de l’Antarctique est plus grand que d’habitude en 2015 et qu’il s’est formé plus tard au cours des dernières années. Le trou d’ozone a atteint son maximum le 2 octobre 2015, avec une surface record pour la période 1991 – 2015. Cette grande taille a persisté tout au long du mois d’octobre, avec de nombreux records quotidiens. Au moment de son maximum il couvrait 28,2 millions de kilomètres carrés, soit une zone plus grande que le continent nord-américain. L’an dernier, le trou avait atteint son maximum le 11 septembre, avec 24,1 millions de kilomètres carrés.
L’appauvrissement de la couche d’ozone de l’Antarctique a été détecté pour la première fois au cours des années 1980. Le trou se forme et augmente en taille pendant les mois d’août et septembre en raison de la forte concentration de molécules de chlore et de brome dans la stratosphère. Ces molécules sont d’origine humaine et leur concentration dans l’atmosphère de la Terre a été en constante augmentation au début des années 1990.
Les scientifiques pensent que le trou s’est beaucoup agrandi cette année en raison des températures exceptionnellement froides et de la faible dynamique dans la stratosphère antarctique.
L’épaisseur minimale de la couche d’ozone (101 unités Dobson) a été enregistrée le 4 octobre. Avant l’agrandissement du trou d’ozone antarctique, les unités Dobson (utilisés pour mesurer la quantité d’ozone atmosphérique) variaient entre 250 et 350.
La couche d’ozone est extrêmement importante pour notre planète car elle nous protège des rayons ultraviolets qui peuvent provoquer le cancer de la peau, des cataractes, supprimer le système immunitaire et endommager les plantes. Cet effet sera particulièrement important dans tout l’Antarctique et l’hémisphère sud au cours des prochains mois.
Source: NASA et la NOAA.

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drapeau-anglaisThe hole in the ozone layer is far less popular today than a few years ago when chlorofluorocarbons were accused of contributing to its depletion. However, scientists from NASA and NOAA have observed that the annual Antarctic ozone hole is larger than usual in 2015 and that it formed later than in recent years. The ozone hole reached its maximum on October 2nd 2015, covering the fourth largest area in the period between 1991 and 2015. It remained large throughout the month, setting numerous daily records. At the time of its maximum it spread across 28.2 million square kilometres, which is an area larger than the North American continent. Last year, the hole peaked on September 11th, covering an area of 24.1 million square kilometres.
Depletion of the ozone layer above Antarctica was first detected during 1980s. The ozone hole forms and expands during the months of August and September due to high concentration of chlorine and bromine molecules in the stratosphere. These molecules are of man-made origin and their concentration in the Earth’s atmosphere was continually increasing during the early 1990s.
The scientists think this year’s hole expanded so much because of the unusually cold temperatures and weak dynamics in the Antarctic stratosphere this year.
The minimum thickness of the ozone layer at 101 Dobson units was recorded on October 4th. Before the Antarctic ozone hole developed, Dobson units (used to measure the overhead amount of atmospheric ozone) ranged between 250 and 350.
The ozone layer is extremely important to our planet, as it shields us from the dangerous ultraviolet radiation, which can cause skin cancer, cataracts, suppress immune systems and damage plants. This effect will be especially enhanced across Antarctica and the Southern Hemisphere over the coming months.
Source: NASA & NOAA.

Ozone

Image montrant les concentrations d’ozone au-dessus de l’Antarctique le 2 octobre 2015

(Source: NASA)

Découverte d’une ancienne microplaque océanique dans l’Océan Indien // Discovery of an ancient oceanic microplate in the Indian Ocean

drapeau-francaisDes scientifiques australiens de l’Université de Sydney et des chercheurs américains viennent de découvrir une très ancienne microplaque océanique dans l’océan Indien. Cette découverte a permis d’identifier la période au cours de laquelle a eu lieu la collision initiale entre l’Inde et l’Eurasie, événement qui a donné naissance à la chaîne de l’Himalaya.
Les images d’un faisceau radar émises par un satellite dont la mission est de mesurer la variation du niveau de la surface de la mer dans les zones de montagnes et de vallées sous-marines, associées à des ensembles de données géophysiques marines classiques, ont permis aux scientifiques de découvrir la première microplaque dans l’océan Indien. La grande collision entre l’Inde et l’Eurasie a probablement eu lieu il y a 47 millions d’années.
Cette microplaque a été baptisée Mammerickx, en référence au Dr Jacqueline Mammerickx, pionnière célèbre dans le domaine de la cartographie des fonds marins.
La découverte de la microplaque révèle le niveau de contrainte subi par la plaque indienne lorsque sa bordure nord est entrée en collision avec la plaque eurasienne. Il y a environ 50 millions d’années, l’Inde se déplaçait vers le nord à environ 15 cm par an. Peu de temps après avoir heurté l’Eurasie, les contraintes dans la croûte le long de la dorsale médio-océanique entre l’Inde et l’Antarctique se sont intensifiées jusqu’à atteindre un point de rupture. Une partie de la croûte de l’Antarctique, de la taille de la Tasmanie, s’est alors détachée en effectuant une rotation et en donnant naissance à la microplaque. Il est particulièrement important de connaître l’âge de la collision entre les deux plaques tectoniques pour comprendre le lien entre la croissance des chaînes de montagnes et un changement climatique majeur.
Malgré les énormes progrès de la science qui ont permis aux scientifiques de cartographier des planètes lointaines, environ 90% du plancher océanique restent inconnus. Nous connaissons mieux la surface de Pluton que celle de notre propre planète car environ 71% de la surface de la Terre sont recouverts d’eau. Voilà pourquoi la technologie satellitaire, pas très coûteuse, est la clé de la cartographie des plaines abyssales relativement inconnues qui se dissimulent au fond des océans.
Source: Université de Sydney.

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drapeau-anglaisThe first ancient oceanic microplate has been discovered in the Indian Ocean by a team of Australian scientists from the University of Sydney and US researchers. The discovery helped in identifying the timeline in which the initial collision between India and Eurasia has taken place, an event which gave birth to the Himalayas Mountain Chain.
The radar beam images from an orbiting satellite, which measure the change in sea surface level caused by the water being attracted by submarine mountains and valleys, in combination with conventional marine geophysical datasets, have helped scientists in uncovering the first microplate in the Indian Ocean. The large collision between India and Eurasia is estimated to had happened 47 million years ago.
The discovered microplate was named the Mammerickx Microplate, after Dr. Jacqueline Mammerickx, a well known pioneer in the field of seafloor mapping.
The finding indicates how stressed the Indian Plate had become when its northern edge first collided with Eurasian Plate. According to the discovery, India was travelling northwards about 15 cm annually about 50 million years ago. Shortly after it hit Eurasia, crustal stresses along the mid-ocean ridge between India and Antarctica have intensified to a breaking point and a part of Antarctica’s crust , about the size of Tasmania, broke off rotating and forming the microplate.
Knowing the age of the collision is particularly important for understanding the link between the growth of mountain belts and major climate change.
Despite a huge advancement in science which allowed the experts to map distant planets, about 90% of the seafloor of our oceans remains uncharted. We have more detailed maps of Pluto than most of our own planet because about 71 per cent of the Earth’s surface is covered with water. That’s why advances in comparatively low-cost satellite technology are the key to charting the deep, relatively unknown abyssal plains, at the bottom of the oceans.
Source : University of Sydney.

Microplate

Source: Université de Sydney

Des cryovolcans sur Pluton? // Cryovolcanoes on Pluto?

drapeau-francaisLes volcans de glace, ou cryovolcans, existent sur certaines planètes comme la lune Triton de Neptune où ils ont été observés pour la première fois lors de son survol par Voyager 2 en 1989. Les données fournies en juillet 2015 par la sonde New Horizons de la NASA, et présentées lundi lors d’une réunion de la Société Américaine d’Astronomie, confirment que Pluton pourrait, elle aussi, être parsemée de volcans crachant de la glace.
Au lieu d’émettre de la lave et de la roche en fusion comme sur Terre, les chercheurs pensent que la décomposition radioactive des éléments présents dans les profondeurs de Pluton depuis sa formation pourrait faire fondre la glace et lui permettre d’apparaître à la surface.
Les images du survol de Pluton par la sonde New Horizons montrent deux montagnes circulaires près du pôle sud, avec de profondes dépressions dans leur centre. Ces structures ressemblent aux cratères observés sur Terre. Les deux montagnes susceptibles d’être des cryovolcans sur Pluton sont Wright Mons, qui culmine probablement à plus de 4877 mètres de hauteur, et Picard Mons, avec environ 6096 mètres.
Ces cryovolcans potentiels font partie des surprises réservées par Pluton qui intrigue les scientifiques depuis que la sonde New Horizons a commencé à envoyer des données au mois de juillet. Et ce n’est probablement pas terminé!
Source: CNET (http://www.cnet.com/)

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drapeau-anglaisIce volcanoes, or cryovolcanoes, are seen on some planets like Neptune’s moon Triton where they were first observed in 1989 by Voyager 2. Data from NASA’s New Horizons spacecraft presented Monday at a meeting of the American Astronomical Society.suggests Pluto too might be dotted with volcanoes spewing ice.
Rather than spewing lava and molten rock like on Earth, it’s suspected that the radioactive breakdown of elements deep in Pluto’s interior left over from its formation could be melting ice and allowing it to flow to the surface.
Images from New Horizons ‘s flyby of Pluto earlier this year show a pair of circular mountains near the south pole that have deep depressions in their centre. The structures resemble the sort of craters seen on Earth.
The two possible cryovolcanic mountains on Pluto are Wright Mons, which may be over 4,877 metres tall, and Picard Mons, which could be about 6,096 metres.
It is just another potential surprise from a planet that has so far baffled scientists since New Horizons began sending back data in July. And there’s probably a lot more to come !
Source : CNET (http://www.cnet.com/)

Pluton

Ces dépressions à la surface de Pluton sont-elles des cryovolcans ?
(Source: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory)