Catégorie : Science

Nouveau système de surveillance volcanique // New volcano monitoring system

Un nouveau système de surveillance des volcans par radar mis au point par l’Université d’Alaska Fairbanks (UAF) et l’U.S. Geological Survey (USGS) va être adopté à travers les États-Unis et même au-delà. Ce nouveau système, financé par la NASA, pourrait permettre une détection plus précoce des signes d’activité volcanique. Reste à savoir si les coupes budgétaires décidées par l’Administration Trump permettront une utilisation efficace de ces nouveaux équipements.
L’Observatoire Volcanologique d’Alaska basé à l’UAF utilise un prototype de ce système, appelé VolcSARvatory, depuis début 2022. Son utilité est devenue immédiatement évidente lorsqu’un essaim sismique s’est produit sur le mont Edgecumbe, près de Sitka, en Alaska, le 11 avril 2022. Cela faisait longtemps que ce volcan ne se manifestait pas.

Vue du cratère du Mont Edgecumbe (Crédit photo : AVO)

Le VolcSARvatory utilise un radar à synthèse d’ouverture interférométrique, ou InSAR, pour détecter des variations de petits mouvements du sol de seulement un centimètre. Il fonctionne en combinant deux ou plusieurs images radar satellite de la même zone prises à des moments différents. Les variations de surface sur une longue durée peuvent être enregistrés en collectant des images répétées pour créer une série chronologique de données à partir d’un seul endroit. Selon des scientifiques américains, l’extension du système à tous les observatoires volcaniques de l’USGS permettra d’adopter une approche cohérente de surveillance des volcans actifs.
Le système VolcSARvatory permet de traiter et d’analyser de vastes volumes de données en quelques jours seulement là où un processus classique nécessiterait plusieurs semaines. Comme indiqué plus haut, le système s’est avéré utile pour étudier l’activité inattendue du mont Edgecumbe. En 2022, une équipe de l’Alaska Volcano Observatory et de l’Alaska Satellite Facility a commencé à analyser les données des 7 années et demie d’activité du mont Edgecumbe à l’aide du prototype VolcSARvatory. Les scientifiques ont découvert que la déformation de ce volcan avait commencé 3 ans et demi plus tôt, en août 2018. Une modélisation informatique ultérieure a révélé que c’était une nouvelle intrusion magmatique qui avait provoqué la déformation du sol.

Image InSAR montrant la déformation du sol sur l’île Kruzof dans le sud-est de l’Alaska. Elle permet de voir l’élévation du sol autour du mont Edgecumbe depuis août 2018. Les cases à droite de la carte indiquent, en centimètres, le soulèvement du sol sur les sites numérotés de l’île. (Source : AVO)

L’InSAR est utilisé depuis longtemps pour contrôler la déformation des volcans aux États-Unis, mais jusqu’à présent le travail a été effectué de manière fragmentaire. VolcSARvatory fournira désormais une connaissance situationnelle du comportement des volcans et identifiera peut-être des signes d’activité volcanique avant l’apparition d’autres paramètres, comme l’activité sismique.
L’utilisation de données satellite de type InSAR permettra d’améliorer la surveillance des volcans équipés de capteurs au sol et de surveiller les nombreux autres édifices qui ne disposent pas de stations au sol.
Le nouveau système de surveillance utilise de nombreuses autres observations par satellite, telles que la télédétection de gaz, thermique et visuelle pour surveiller ces volcans. La déformation de surface est un plus pour analyser l’activité volcanique. La déformation de surface peut révéler l’emplacement et le volume de nouveau magma et de gaz. Elle peut également indiquer si la pression augmente en raison de ce nouveau magma ou de ce gaz, ou si le système se dépressurise lorsque le magma et le gaz se déplacent en profondeur ou s’approchent de la surface et annoncent une prochaine éruption.
Le projet de l’UAF fait partie des sept projets sélectionnés par la NASA parmi les 60 autres dans le cadre du Disaster Program de l’agence spatiale. Les sept projets gagnants, annoncés le 20 décembre 2025, se partageront 6,3 millions de dollars sur deux ans.
Source : University of Alaska Faitbanks.

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A new radar-based volcano monitoring system developed by the University of Alaska Fairbanks (UAF) and U.S. Geological Survey (USGS) will expand across the U.S. and beyond. The expansion, funded by NASA, could lead to earlier detection of volcanic unrest. It remains to be seen whether the budget cuts decided by the Trump administration will allow for the effective use of this new equipment.

The Alaska Volcano Observatory at UAF has been using a prototype of this system, named VolcSARvatory, since early 2022. Its usefulness was immediately apparent when a swarm of earthquakes occurred at long-quiet Mount Edgecumbe volcano, near Sitka, Alaska, on April 11, 2022.

VolcSARvatory uses interferometric synthetic aperture radar, or InSAR, to detect ground movement changes as small as one centimeter. It works by combining two or more satellite radar images of the same area taken at different times. Long-duration surface changes can be chronicled by collecting repeated images to build a time series of data from a single location. According to US scientists, expanding the system to all USGS volcano observatories will provide a consistent approach to monitoring active volcanoes.

The VolcSARvatory system allows the processing and analysis of vast volumes of data in only a handful of days. The process would otherwise require several weeks. The system proved valuable in studying Mount Edgecumbe’s unexpected activity. In 2022, a team from the Alaska Volcano Observatory and Alaska Satellite Facility began analyzing the previous 7 1/2 years of Mount Edgecumbe data using the VolcSARvatory prototype and found deformation began 3 1/2 years earlier, in August 2018. Subsequent computer modeling indicated an intrusion of new magma caused the ground deformation.

InSAR has long been used to track deformation at volcanoes in the USA, but the work has been done in a piecemeal fashion to this point. VolcSARvatory will provide situational awareness of volcano behavior and possibly identify volcanoes that are becoming restless before other indications, like earthquake activity, show up. Using InSAR-type satellite data will enhance the monitoring of volcanoes that have been fitted with ground sensors and will allow for the monitoring of the many others that don’t have ground-based stations.

The new monitoring system uses a lot of other observations that are satellite-based, such as gas, thermal and visual remote sensing to monitor those volcanoes, and surface deformation adds an important indicator of volcanic activity. Surface deformation can reveal the location and volume of new magma and gases. It can also indicate whether pressure is building due to that new magma or gas, or whether the system is depressurizing as magma and gas either move to other underground locations or approach an eruption at the surface.

The UAF project is one of seven NASA selected from 60 submitted as part of the space agency’s Disasters Program. The seven winning proposals, announced December 20, will share 6.3 million dollars over two years.

Source : University of Alaska Faitbanks.

Changement de forme du noyau interne de la Terre // Earth’s inner core is changing shape

Une nouvelle étude conduite par des sismologues de l’Université de Californie du Sud montre que le noyau interne de la Terre n’est pas une sphère statique et uniforme, mais une structure dynamique qui subit des changements de forme, avec des zones qui s’élèvent et s’abaissent jusqu’à 1 km sur de courtes échelles de temps géologiques.

L’étude a utilisé des données provenant de capteurs de la base aérienne d’Eielson en Alaska et du réseau sismologique de Yellowknife dans les Territoires du Nord-Ouest du Canada. L’analyse des ondes sismiques générées par des séismes survenus entre 1991 et 2023 a révélé des variations surprenantes dans le comportement des ondes ; elles laissent supposer que la couche la plus externe du noyau interne subit des déformations localisées en raison de la redistribution de la matière. Les ondes sismiques fournissent des informations essentielles sur le noyau interne, qui se trouve à environ 5 000 km sous la surface de la Terre. Elles révèlent des informations sur sa composition et sur tout changement en cours. Les observations les plus importantes de l’étude montrent que si les ondes sismiques plus profondes restent constantes, celles qui se propagent le long des couches externes du noyau interne présentent des anomalies. Ces déformations montrent que la surface du noyau interne est en constante évolution.

 Source: University of Saskatchewan

La topographie changeante du noyau interne peut être due à de multiples facteurs liés aux conditions extrêmes de température et de pression dans les profondeurs de la planète. Il se peut que les fluctuations de température à la frontière entre le noyau interne et le noyau externe provoquent une fusion et une solidification continues du fer, ce qui remodèlerait la surface du noyau au fil du temps. Une autre théorie explique que le fer pourrait s’échapper du noyau interne en rafales semblables à la remontée du magma dans le manteau terrestre, mais en étant soumis à des pressions extrêmes. Les changements rapides détectés entre 2004 et 2008 révèlent que ces déformations se produisent plus rapidement qu’on ne le pensait auparavant, ce qui soulève des questions sur leurs implications plus larges pour le système géodynamique de la Terre.

Il est important de comprendre si ces déformations influencent les courants convectifs du fer en fusion dans le noyau externe. Les chercheurs étudient également si les déformations du noyau interne sont liées aux variations de rotation. Les déplacements asymétriques du noyau peuvent provoquer des fluctuations mineures dans la rotation de la Terre, affectant les processus planétaires tels que la durée du jour et les variations du moment angulaire. Les changements dans la forme et le mouvement du noyau interne pourraient affecter le transfert de chaleur entre les couches du noyau, influençant potentiellement la stabilité du champ magnétique terrestre et contribuant à des fluctuations telles que les inversions géomagnétiques.

Les recherches futures se concentreront sur la collecte de davantage de données sismiques, l’amélioration des simulations informatiques et l’affinement des modèles théoriques des interactions noyau-manteau. Les scientifiques souhaitent examiner comment ces changements structurels influencent des processus géodynamiques plus larges, notamment la convection dans le manteau et la tectonique des plaques.

 

Vision moderne de la convection mantellique (Kevin C. A. Burke) 

Source : The Watchers.

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New research by seismologists at the University of Southern California shows that Earth’s inner core is not a static, uniform sphere but a dynamic structure experiencing shape changes, with regions rising and falling by up to 1 km over short geological timescales.

The study utilized data from sensors at the Eielson Air Force Base in Alaska and the Yellowknife Seismological Array in Canada’s Northwest Territories. Analysis of seismic waves from earthquakes between 1991 and 2023 revealed unexpected variations in wave behavior, suggesting that the outermost layer of the inner core undergoes localized deformations due to the redistribution of material. Seismic waves provide critical insights into the inner core, which lies approximately 5 000 km beneath the Earth’s surface. Waves passing through the core reveal information about its composition and any ongoing changes. Key observations from the study showed that while deeper seismic waves remained consistent, those traveling along the outer layers of the inner core exhibited anomalies. This suggested localized deformations indicating that the inner core’s surface is in constant flux.

The shifting topography of the inner core may result from multiple factors related to extreme temperature and pressure conditions deep within the planet. One possibility is that temperature fluctuations at the boundary between the inner and outer core cause continuous melting and solidification of iron, reshaping the core’s surface over time. Another theory suggests that iron may be bubbling out of the inner core in localized bursts, similar to magma upwelling in Earth’s mantle, albeit under extreme pressures. The rapid changes detected between 2004 and 2008 suggest that these deformations occur faster than previously believed, raising questions about their broader implications for Earth’s geodynamic system.

A key concern is whether these deformations influence the convective currents of molten iron in the outer core. Researchers are also investigating whether inner core deformations are linked to rotational variations. Asymmetric shifts in the core may cause minor fluctuations in Earth’s rotation, affecting planetary processes such as day length and angular momentum variations. Changes in the inner core’s shape and movement could affect heat transfer between core layers, potentially influencing the stability of Earth’s magnetic field and contributing to fluctuations such as geomagnetic reversals.

Future research will focus on gathering more seismic data, enhancing computational simulations, and refining theoretical models of core-mantle interactions. Scientists aim to examine how these structural changes influence broader geodynamic processes, including mantle convection and plate tectonics.

Source : The Watchers.

La source magmatique du Mauna Loa et du Kilauea (Hawaï) // The magma source of Mauna Loa and Kilauea (Hawaii)

En utilisant près de 200 années d’archives sur la chimie de la lave du Kilauea et du Mauna Loa, des scientifiques de l’Université d’Hawaï à Manoa et leurs collègues ont montré que les deux volcans les plus actifs d’Hawaï partagent une source magmatique commune au sein du panache mantellique hawaïen. Leur étude a été publiée dans le Journal of Petrology.
On pensait autrefois que la composition chimique distincte des laves du Kilauea et du Mauna Loa correspondait à des conduits d’alimentation magmatique complètement distincts depuis leur source dans le manteau jusqu’à la surface. Cependant, les dernières études montrent que c’est inexact. La matière en fusion provenant d’une source commune dans le manteau au sein du panache hawaïen peut alimenter alternativement le Kilauea ou le Mauna Loa sur une échelle de temps de plusieurs décennies.
Les chercheurs ont obtenu sur le long terme un modèle d’activité éruptive alternée entre le Kilauea et le Mauna Loa en analysant près de deux siècles de données sur la chimie de la lave. Les données indiquent que lorsqu’un volcan connaît une période prolongée d’activité, l’autre a tendance à rester en sommeil. Ce schéma semble lié à des changements dans le transport du magma en provenance de la source commune sous l’archipel hawaïen.
Le Mauna Loa est entré en éruption en 2022 après sa plus longue période d’inactivité connue. Cette période a en grande partie coïncidé avec l’éruption du Pu’uO’o sur le Kilauea, de 1983 à 2018. Elle s’est terminée par un effondrement de la caldeira sommitale et une éruption qui a détruit quelque 700 structures. Les fontaines de lave atteignaient jusqu’à 80 mètres de hauteur.
Les chercheurs ont observé que les variations dans la chimie de la lave correspondent aux changements dans la fréquence et l’intensité des éruptions. Le Kilauea est resté très actif pendant que le Mauna Loa est resté relativement calme entre le milieu du 20ème siècle et 2010. Au cours de cette période, la composition chimique de la lave du Kīlauea a ressemblé de plus en plus à celle de la lave typique du Mauna Loa. Ce changement tend à montrer que le magma s’est déplacé du Mauna Loa vers le Kilauea.
Depuis 2010, la composition chimique de la lave du Kilauea a de nouveau commencé à changer, ce qui indique que le magma se dirige maintenant vers le Mauna Loa. Ce changement a d’abord été observé dans les rapports d’éléments traces tels que le niobium et l’yttrium (Nb/Y), qui reflètent le degré de fusion du manteau. L’étude montre que ces changements chimiques pourraient être un précurseur d’une hausse d’activité éruptive au Mauna Loa dans les décennies à venir.
La nouvelle étude propose une nouvelle approche pour prévoir les éruptions sur la Grande Île d’Hawaï. Selon les chercheurs, la surveillance à long terme de la composition chimique de la lave pourrait permettre de savoir quel volcan est susceptible de devenir plus actif à l’avenir. «Notre étude montre que la surveillance de la composition chimique de la lave est un outil susceptible d’être utilisé pour prévoir la fréquence des éruptions de ces volcans voisins sur une échelle de temps de plusieurs décennies. Une hausse future de l’activité éruptive du Mauna Loa est probable si la composition chimique de la lave continue de changer sur le Kilauea. »

Les résultats de l’étude ont des implications pour l’évaluation des risques et les stratégies de surveillance. Les scientifiques pourraient être en mesure de fournir des prévisions plus précises sur le moment et le lieu de la prochaine éruption majeure si le mouvement du magma provenant de la source commune peut être suivi grâce à la chimie de la lave. Ces connaissances pourraient permettre de mieux gérer les risques dans les localités à proximité de ces volcans.
Source : Big Island Now.

Coulée de lave sur le Kilauea (Photo: C. Grandpey)

Dernière éruption du Mauna Loa en 2022 (Crédit photo: USGS)

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Using a nearly 200-year record of lava chemistry from Kīlauea and Mauna Loa, scientists from the University of Hawaiʻi at Mānoa and their colleagues revealed that Hawaii’s two most active volcanoes share a magma source within the Hawaiian plume. Their discovery was published in the Journal of Petrology.

In the past, the distinct chemical compositions of lavas from Kīlauea and Mauna Loa were thought to require completely separate magma pathways from their source in the mantle to the surface. However, the latest research shows that this is incorrect. Melt from a shared mantle source within the Hawaiian plume may be transported alternately to Kīlauea or Mauna Loa on a timescale of decades.

Researchers identified a long-term pattern of alternating eruptive activity between Kīlauea and Mauna Loa by analyzing nearly 2 centuries of lava chemistry data. The data indicates that when one volcano experiences an extended period of heightened activity, the other tends to remain dormant. The pattern has been linked to shifts in the transport of magma from the shared source beneath the Hawaiian Islands.

Mauna Loa erupted in 2022 after its longest-known dormancy period. The period of inactivity largely coincided with the prolonged Pu’uO’o eruption at Kīlauea which lasted from 1983 to 2018. It ended with a summit caldera collapse and a voluminous eruption. Lava fountains were as tall as 80 meters

Researchers have observed that variations in lava chemistry correspond to changes in the frequency and intensity of eruptions. Kīlauea was highly active while Mauna Loa remained relatively quiet between the mid-20th century and 2010. During this period, the chemical composition of Kīlauea’s lava became increasingly similar to typical Mauna Loa lava. The shift suggests that magma transport had moved from Mauna Loa to Kīlauea.

Since 2010, lava chemistry at Kīlauea has once again begun to change which indicates that magma is now being redirected back to Mauna Loa. The shift was first observed in trace element ratios such as niobium to yttrium (Nb/Y) which reflect the degree of mantle melting. The study suggests that these chemical shifts could be a precursor to increased eruptive activity at Mauna Loa in the coming decades.

The new study provides a new approach to forecasting volcanic eruptions on Hawaii Big Island. It suggests that long-term monitoring of lava chemistry could serve as an indicator of which volcano is likely to become more active in the future. “Our study suggests that monitoring of lava chemistry is a potential tool that may be used to forecast the eruption rate and frequency of these adjacent volcanoes on a timescale of decades. A future increase in eruptive activity at Mauna Loa is likely if the chemistry of lava continues to change at Kīlauea.”

The findings of the study have implications for hazard assessment and monitoring strategies.

Scientists may be able to provide more accurate predictions about when and where the next major eruption will occur if magma movement from the shared source can be tracked through lava chemistry. The knowledge could help mitigate risks for the communities living near these volcanoes.

Source : Big Island Now.

https://bigislandnow.com/

L’éruption la plus puissante du système solaire // The most powerful eruption of the solar system

On sait depuis longtemps que Io, la lune de Jupiter, est le corps volcanique le plus actif de l’univers. La sonde spatiale Juno de la NASA vient d’y détecter l’éruption la plus puissante jamais observée. Elle se trouve dans une nouvelle zone de point chaud, plus vaste que le lac Supérieur aux États Unis. L’énergie émise par cette région , qui n’a pas encore été baptisée, est si puissante qu’elle équivaut à six fois l’énergie produite par toutes les centrales électriques sur Terre.
L’équipe scientifique à l’origine de cette découverte a utilisé les données collectées par Juno qui a survolé Io en décembre 2023 et février 2024 (voir mes précédentes notes sur Io) et s’est approchée à environ 1 500 kilomètres de la surface de la lune. En particulier, le point chaud en question a été observé lorsque Juno a effectué son dernier survol de Io le 27 décembre 2024, jour où la sonde s’est approchée à à 74 400 kilomètres de la surface d’Io, tout en ciblant l’hémisphère sud de la lune avec son instrument infrarouge. Selon leurs propres termes, les scientifiques ont observé « l’événement volcanique le plus puissant jamais enregistré sur notre système solaire ».
Comme je l’ai expliqué précédemment, la raison pour laquelle Io présente une si forte activité volcanique est en grande partie due à Jupiter. Lorsque Io orbite autour de la planète une fois toutes les 42,5 heures, l’immense gravité de Jupiter génère de puissantes forces de marée avec la lune, ce qui provoque un réchauffement lié à la friction à l’intérieur de la lune. En conséquence, de la lave en fusion jaillit à la surface de Io par l’intermédiaire des quelque 400 volcans dont la lune est couverte. Cette lave s’accompagne de panaches de gaz et de cendres qui remplissent l’atmosphère de Io.
Grâce à l’instrument Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) à bord de Juno, les scientifiques ont découvert une région de Io jusqu’alors inconnue et soumise à un volcanisme extrême sur 100 000 kilomètres carrés. Le JIRAM a détecté un événement de rayonnement infrarouge extrême dans l’hémisphère sud de Io ; il était si fort qu’il a saturé le détecteur. Cependant, les scientifiques ont la preuve qu’il s’agit de plusieurs points chauds rapprochés ayant émis le rayonnement en même temps. Cela laisse supposer la présence d’un vaste système de chambres magmatiques sous la surface de Io. Les données confirment qu’il s’agit de l’éruption volcanique la plus intense jamais enregistrée sur Io.

Source : space.com.

Cette image montre Io et son pôle sud, avec la plus grande éruption volcanique jamais observée dans le système solaire. (Source : NASA/JPL/JIRAM)

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It is well known that Io, Jupiter’s moon, is the most volcanically active body of the universe. NASA’s Juno spacecraft has just detected th most powerful eruption ever observed in a newly found hotspot region of Io estimated to be larger than Lake Superior on Earth. The currently unnamed region is so powerful that the energy it emits is equivalent to six times the energy produced by all of Earth’s power plants combined.

The scientific team behind these findings used data collected by Juno, which made flybys of Io in December 2023 and Febryary 2024 (see my previous posts about Io) and came to within about 1,500 kilometers of the moon’s surface. In particular, the large volcanic hotspot was observed when Juno made its latest Io flyby on December 27th, 2024, coming to within 74,400 kilometers of Io’s surface and targeting the moon’s southern hemisphere with its infrared instrument. In their own words, the scientists observed « the most powerful volcanic event ever recorded in our solar system. »

As I explained before, the reason Io is so volcanic is in large part due to Jupiter. As Io orbits the planet once every 42.5 hours, the immense gravity of Jupiter generates powerful tidal forces with the Jovian moon. This squashes and squeezes Io, causing friction-related heating in the moon’s interior. As a result, molten lava erupts onto the surface of Io via the 400 or so volcanoes that the moon is covered with. This lava brings along plumes of gas and ash that fill the atmosphere of Io.
Thanks to the Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) instrument on board the Juno spacecraft, sciebtists discovered a hitherto unknown region of Io that’s subject to extreme volcanism across 100,00 square kilometers. JIRAM detected an event of extreme infrared radiance in Io’s southern hemisphere ; it was so strong that it saturated the detector. However, the scientists have evidence that they detected a few closely spaced hot spots that emitted at the same time, suggestive of a subsurface vast magma chamber system. The data supports that this is the most intense volcanic eruption ever recorded on Io.

Source : space.com.