Catégorie : Science

Des volcans sous la glace de l’Antarctique // Volcanoes beneath the Antarctic ice sheet

drapeau francaisSelon une nouvelle étude présentée le 15 décembre dernier lors de la réunion annuelle de l’American Geophysical Union, des éruptions volcaniques ont percé à deux reprises une région reculée de l’inlandsis de l’Antarctique de l’Ouest dans les 50 000 dernières années. En effet, des couches distinctes de cendre de couleur marron dans une carotte de glace profonde sont la preuve de violentes explosions qui se sont produites il y a environ 22 470 et 45 381 années près du West Antarctic Ice Sheet (WAIS) Divide*. Toutefois, leur origine reste un mystère.
Les volcans actifs les plus proches qui se dressent au-dessus de la glace se trouvent à plus de 300 kilomètres de cette région. Certes, les éruptions de ces volcans ont envoyé de la cendre sur la zone du WAIS Divide, avec des éclats vitreux que l’on retrouve dans les couches les plus jeunes de la carotte de glace. Toutefois, les particules de cendre décrites dans la nouvelle étude sont constituées de blocs trop grossiers pour avoir parcouru de longues distances, même poussés par les vents tempétueux de l’Antarctique. Cette cendre est également chimiquement différente de celle émise par les volcans lointains.
Les éclats d’aspect grossier et vitreux emprisonnés dans la glace qui fait l’objet de l’étude sont typiques des éruptions phréatomagmatiques. Les scientifiques supposent que la source volcanique se trouve dans les profondeurs, à proximité du Divide, là où la couche de glace atteint plus de 3000 mètres d’épaisseur. Il y a trois volcans prisonniers de la glace sur une zone d’environ 200 km, et on pense que d’autres pourraient leur tenir compagnie. Les anomalies gravimétriques et magnétiques ont révélé neuf volcans sous-glaciaires potentiels à proximité du WAIS Divide.
De plus, les séismes laissent supposer que du magma continue à monter des profondeurs de la Terre sous un volcan sous-glaciaire, jusque-là inconnu, dans la Chaîne du Comité Exécutif de l’Antarctique Occidental, qui est sorti de la glace quand a débuté la crise sismique de 2010.  Certains scientifiques pensent que si un volcan entre en éruption sous la banquise, la fonte de la glace peut produire des millions de mètres cubes d’eau, avec un risque de déstabilisation des grands glaciers. Ce n’est qu’une hypothèse car tous les scientifiques ne sont pas d’accord sur les effets potentiels d’une éruption sous-glaciaire.
Une chose est sure : L’inlandsis de l’Antarctique occidental s’est formé sur et autour d’un grand nombre de volcans actifs. Par exemple, les carottes de glace ont montré que des volcans côtiers comme le  Mont Berlin, le Mont Takahe et le Mont Siple sont entrés en éruption une vingtaine de fois dans les 571 000 dernières années. Des études récentes ont révélé que l’activité géothermique a chauffé la partie inférieure de la banquise dans le voisinage de certains volcans recouverts de glace. Ainsi, sur le site de forage du West Antarctic Divide, les chercheurs ont extrait des carottes de glace révélant une histoire d’environ 70 000 années, mais pas 100 000 années comme on l’espérait, car la roche encaissante était plus chaude que prévu !
Source: Live Science.

A compléter avec mes notes du 21 novembre 2013 et du 15 juin 2014 sur ce même sujet.

*West Antarctic Ice Sheet (WAIS) Divide : Projet de carottage profond financé par la National Science Foundation. Son objectif est de recueillir une carotte de glace profonde susceptible de créer l’enregistrement le plus grand et le plus détaillé possible de l’effet de serre pour les 100 000 dernières années

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drapeau anglaisAccording to a new study presented on December 15th at the annual meeting of the American Geophysical Union, volcanoes pierced a remote part of the West Antarctic Ice Sheet twice in the last 50,000 years. Indeed, distinctive layers of brown ash in a deep ice core are evidence of violent volcanic explosions that occurred about 22,470 and 45,381 years ago, near the West Antarctic Ice Sheet (WAIS) Divide*. Their source, however, is a mystery.

The closest active volcanoes that rise above the ice are more than 300 kilometres away from this area. The eruptions from these volcanoes have sent ash over the West Antarctica Divide, leaving glassy shards embedded in younger layers of the ice core. However, the ash particles described in the new study are too blocky and coarse to travel long distances, even pushed by Antarctica’s blizzards. The ash is also chemically different from eruptions at the distant volcanoes.

The rough, glassy shards embedded in the ice of the study are typical of phreatomagmatic eruptions. Scientists suspect the volcanic source is buried close to the Divide, where the ice sheet is more than 3,000 metres thick. There are three volcanoes entombed in ice within about 200 km, and even more could be present.

Earthquakes suggest magma still rises beneath a previously unknown subglacial volcano in West Antarctica’s Executive Committee Range, which came out of the ice when shaking started in 2010. Gravity and magnetic anomalies revealed nine potential subglacial volcanoes near the WAIS Divide.

If a volcano erupts under the ice sheet, it could melt out millions of gallons of water, possibly destabilizing major glaciers. However, scientists don’t yet agree on the potential effects of a subglacial eruption.

The West Antarctic Ice Sheet grew up and around an abundance of active volcanoes. For instance, the coastal volcanoes Mount Berlin, Mount Takahe and Mount Siple have erupted some 20 times in the past 571,000 years, according to ash layers in ice cores. Geothermal activity has heated the bottom of the ice sheet in the vicinity of some ice-covered volcanoes, according to recent studies. For instance, at the West Antarctic Divide drilling site, researchers recovered about 70,000 years of ice, not 100,000 years as was expected, because the bedrock was hotter than they had assumed!

Source : Live Science.

See more information in my notes of November 21st 2013 and June 15th 2014.

*West Antarctic Ice Sheet (WAIS) Divide: A drilling project funded by the National Science whose aim is to extract a deep ice core likely to develop the most detailed record of greenhouse gases possible for the last 100,000 years.

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Les carottes de glace renferment les secrets de  l’histoire de notre planète. (Crédit photo: Wikipedia)

Un robot à l’intérieur du Kilauea ! // A robot inside Kilauea volcano !

drapeau francaisLa NASA va envoyer un petit robot à l’intérieur du Kilauea afin d’explorer les fractures et les bouches éruptives. L’expérience permettra de mieux connaître ce qui se passe réellement à l’intérieur d’un volcan. Elle donnera également des informations intéressantes pour l’exploration de régions similaires sur la Lune et sur Mars. En effet, que ce soit sur Terre ou sur Mars, c’est à partir des fractures que le magma s’échappe le plus souvent. Cette remarque est probablement valable aussi pour les volcans qui étaient autrefois actifs sur la Lune, Mercure, Encelade et Europa, bien que l’on ne connaisse rien du mécanisme éruptif – présent ou passé – sur ces autres corps planétaires.
L’année dernière, les scientifiques du JPL ont mis au point un robot à deux roues, d’une longueur de 30 centimètres et avec des roues de 17 centimètres, qu’ils ont baptisé VolcanoBot 1. En mai 2014, ils ont fait descendre VolcanoBot 1 le long d’une fracture aujourd’hui inactive sur le Kilauea. La mission du robot était de cartographier les fractures empruntées par le magma du 5 au 9 mai 2014. Il a été capable de descendre jusqu’à 25 mètres de profondeur en deux endroits de la fracture. Il aurait même pu aller plus loin avec une attache plus longue car dans les deux situations le fond de la fracture n’a pas été atteint. VolcanoBot 1 a permis à l’équipe du JPL de dessiner une carte en 3D de la fracture éruptive.

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VolcanoBot 1 (Crédit photo: JPL)


Les chercheurs veulent retourner sur le site et atteindre une plus grande profondeur. Le nouveau robot – VolcanoBot 2 – est plus léger et plus petit (25 cm de long, avec des roues de 12 centimètres), et donc plus en mesure de se faufiler dans des fissures difficiles d’accès. Contrairement à VolcanoBot 1 qui envoyait les données en surface depuis l’intérieur de la fracture, VolcanoBot 2 pourra stocker ses données à bord, ce qui lui permettra d’atteindre une plus grande profondeur. Son raccordement électrique est par ailleurs plus fiable et plus robuste de sorte que les chercheurs pourront utiliser en direct le flux vidéo 3-D du capteur pour piloter le robot.
L’équipe scientifique du JPL prévoit de tester VolcanoBot 2 sur le Kilauea au début du mois de Mars.
Sources: NASA, Space.com.

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VolcanoBot 2 présenté par une chercheuse du JPL. 

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drapeau anglaisNASA is going to send a small robot into Kilauea volcano that will help explore the fissures and volcanic vents. The experiment will shed light on what actually goes on inside a volcano. It will also help to explore similar areas on the moon and Mars. Indeed, on both Earth and Mars, fissures are the most common physical features from which magma erupts. This is probably also true for the previously active volcanoes on the moon, Mercury, Enceladus and Europa, although the mechanism of volcanic eruption – whether past or present – on these other planetary bodies is unknown.

Last year, the JPL scientists developed a two-wheeled robot they call VolcanoBot 1, with a length of 30 centimetres and 17-centimetre wheels. In May 2014, they had VolcanoBot 1 roll down a fissure that is now inactive on the active Kilauea volcano in Hawaii. The robot was tasked with mapping the pathways of magma from May 5th to 9th, 2014. It was able to descend to depths of 25 metres in two locations on the fissure, although it could have gone deeper with a longer tether, as the bottom was not reached on either descent. VolcanoBot 1 enabled the JPL team to put together a 3-D map of the fissure.

The researchers want to return to the site and go even deeper to investigate further. The new robot – VolcanoBot 2 – is lighter and smaller (25 cm long with 12-centimetre wheels), and more able to get into difficult crevices. It can also store its data onboard, which could help it get deeper into the fissure. While VolcanoBot 1 sent data to the surface directly from inside the fissure, data will be stored onboard VolcanoBot 2. Its electrical connection is more secure and robust so that researchers can use the 3-D sensor’s live video feed to navigate.

The team plans to test VolcanoBot 2 at Kilauea in early March.

Sources: NASA, Space.com.

Le Pu’uO’o (Hawaii): Un monde en mutation permanente // An ever-changing world

drapeau francaisComme je l’ai écrit précédemment, le 3 janvier 2015 marquait le 32ème anniversaire de l’éruption du Pu’u O’o. Pendant cette longue période, le cratère a connu un bon nombre de modifications et il ne ressemble plus à celui que j’ai eu l’occasion d’observer en 1996 ou en 2006 avec un lac de lave à l’intérieur !

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Le cratère du Pu’uO’o en 1996

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Le lac de lave en 2006 (Photos:  C. Grandpey)


Quand il a atteint sa hauteur maximale en 1986, le Pu’u O’o dressait ses 250 mètres au-dessus du champ de lave environnant et sa base présentait un diamètre d’environ 900 mètres. Aujourd’hui, il s’élève à seulement 170 mètres de hauteur et les coulées de lave ont submergé ses flancs de pratiquement tous les côtés. Toutes ces coulées forment un vaste bouclier de 1,5 à 3 kilomètres de largeur qui encercle le cône dans sa quasi-totalité. De l’édifice qui existait à l’origine, il ne reste plus guère que le flanc nord-ouest et une bande étroite du flanc sud-est.
Le sommet du Pu’u O’o héberge un cratère d’environ 440 mètres de long et 300 mètres de large qui est actuellement rempli de lave solidifiée, comme on peut le voir sur la photo qui conclut ma note du 3 janvier.

Après l’apparition de la coulée de lave du 27 juin 2014, un nouveau cratère d’environ 230 mètres de large et 30 mètres de profondeur s’est formé dans la partie nord-est de l’ancien comblé par la lave. Ce nouveau cratère est apparu lorsque le magma qui était stocké sous le Pu’u O’o s’est évacué pour alimenter la coulée du 27 juin. Le plancher du cratère s’est alors effondré dans le vide laissé par l’éruption.
La lave monte aujourd’hui vers la surface en plusieurs endroits le long d’un système de fractures qui définit le périmètre du nouveau cratère, plus petit que le précédent. Elle sort également d’une fracture plus en aval sur le flanc NE du Pu’u O’o et alimente la coulée actuelle qui s’est arrêtée ces derniers jours près de Pahoa.

Une cartographie du réservoir magmatique et du réseau de tunnels sous le Pu’u O’o permettrait de comprendre et de prévoir son comportement éruptif. Une telle cartographie n’existe malheureusement pas et les scientifiques du HVO doivent se contenter des données géologiques, géophysiques et géochimiques pour essayer de deviner ce qui se passe sous le plancher du cratère.
Les études réalisées il y a plus d’une décennie laissaient supposer que le réservoir magmatique sous Pu’u O’o aurait une hauteur d’environ 300 mètres et son toit se trouverait à environ 70 mètres sous le plancher du cratère. Toutefois, de nombreux changements ont eu lieu depuis ces études, y compris quatre effondrements majeurs et d’autres de moindre importance, ainsi que de grandes fluctuations dans le système d’alimentation. En conséquence, la forme actuelle du réservoir magmatique du Pu’u O’o est une inconnue.
On sait toutefois que ce réservoir est connecté, à beaucoup plus grande profondeur, au réseau d’alimentation de l’East Rift Zone qui achemine le magma depuis le  Kilauea vers le Pu’u O’o. On pense que le magma se déplace le long de l’East Rift Zone à une profondeur d’environ 3 km, soit environ deux kilomètres en dessous du niveau de la mer.

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(Source: USGS / HVO)

Adapté d’un article publié dans West Hawaii Today. .

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drapeau anglaisAs I put it before, January 3rd marked the 32nd anniversary of the ongoing Pu’u O’o eruption. Over that time, Pu’u O’o has shown quite a good number of changes and no longer resembles the crater I could observe in 1996 and 2006 with a lava lake within the crater (see photos above).

At its highest in 1986, Pu’u O’o stood 250 metres above the landscape and was about 900 metres across at its base. Today, it rises only about 170 metres above the landscape and nearly all sides of the cone have been buried by lava flows. These flows form a broad shield, 1.5 to 3 kilometres across that almost completely encircles Pu’u O’o. Of the original cone, only the northwest flank and a narrow sliver of the upper southeast flank remain exposed.

The summit of Pu’u O’o harbours a crater that is 440 metres long and 300 metres wide and is currently filled with solidified lava, as can be seen on the photo of my note of January 3rd.  Following the onset of the June 27th lava flow in 2014, a new crater about 230 metres across and 30 metres deep formed in the northeastern part of the older, filled crater. This new crater developed as magma beneath Pu’u O’o drained away to feed the June 27th flank eruption and the overlying crater floor fell into the resulting void.

Lava rises close to the surface in several spots along a fracture system that defines the perimeter of the new, smaller crater. Lava also erupts from a fracture lower on Pu’u O’o’s northeast flank, feeding the current active lava flow that stalled near Pahoa.

Mapping the shape of the magma storage reservoir and delivery system beneath Pu’u O’o would be essential to understanding and forecasting how the eruption might behave in the future. But, because the entire plumbing system cannot be observed, HVO scientists must rely on geological, geophysical and geochemical data to “see” beneath the crater floor.

Studies conducted more than a decade ago suggested that the magma storage reservoir beneath Pu’u O’o had a vertical extent of about 300 metres, with its top about 70 metres below the pre-eruption ground surface.

However, many changes have occurred since those studies, including four major and several minor crater collapses and large fluctuations in magma supply. As a consequence, the current shape of the Pu’u O’o magma reservoir is not known.

The magma reservoir beneath Pu’u O’o is connected to the much deeper East Rift Zone system that transports magma from Kilauea’s summit to Pu’u O’o. It is thought that magma travels through the East Rift Zone at a depth of about 3 kilometres, which is about 2 kilometres below sea level.

Schéma

Adapted from an article in West Hawaii Today.

Qu’est-ce qui a tué les dinosaures? Une météorite? Une éruption volcanique? Les deux? // What killed the dinosaurs? A meteorite? A volcanic eruption? Or both?

drapeau francaisJusqu’à présent, la plupart des scientifiques étaient d’accord sur le sort réservé aux dinosaures il y a 66.000.000 années: Une énorme météorite s’était écrasée sur notre planète et avait provoqué une extinction de masse. Des débris de l’impact ont été retrouvés dans des centaines d’endroits à travers le monde. Les géologues ont également découvert les preuves d’un cratère géant vers l’extrémité de la péninsule du Yucatan.
Toutefois, une autre théorie existe depuis longtemps, défendue par d’autres scientifiques qui sont convaincus que l’extinction a été causée, au moins en partie, par une formidable éruption volcanique en Inde.
Cette éruption a créé les Trapps du Deccan, formation géologique qui couvre une grande partie de l’ouest de l’Inde, sous l’effet d’une coulée de lave basaltique exceptionnellement longue et d’une taille colossale. L’éruption a produit environ 1,3 million de kilomètres cubes de lave, ce qui représente environ 1,3 millions de fois la quantité de matériaux produite par l’éruption du Mont St Helens en 1980. En outre, l’éruption a émis d’énormes quantités de CO2 et de SO2 dans l’atmosphère, ce qui a généré de profondes modifications climatiques

La théorie volcanique vient de marquer un point grâce à une nouvelle technique de datation plus précise de l’éruption indienne. Les chercheurs ont prélevé des échantillons de roche en Inde et les ont examinés très soigneusement afin de trouver des cristaux contenant de l’uranium et du plomb. Les cristaux de zircon se forment dans le magma et renferment des traces d’uranium. L’uranium se désintègre progressivement pour devenir du plomb. Comme on connaît la vitesse à laquelle l’uranium se désintègre, le rapport entre les isotopes d’uranium et de plomb dans les cristaux joue un rôle d’horloge et révèle le laps de temps écoulé depuis la formation des cristaux.
La lave a commencé à couler dans le Deccan environ 250 000 ans avant l’extinction de masse. L’éruption s’est terminée environ 500 000 ans après, selon un article publié dans la revue Science.

Ainsi, si l’éruption n’est pas vraiment un facteur déterminant dans l’extinction de masse, on a tout de même affaire à une coïncidence remarquable. Les premières tentatives de datation des Trapps du Deccan, en utilisant des méthodes moins précises, avaient une marge d’erreur beaucoup plus grande, de l’ordre de plus ou moins un million d’années.
Les résultats de la nouvelle étude indiquent que l’effet conjugué 1) de l’impact brutal et catastrophique de la météorite et 2) de l’éruption volcanique plus lente mais colossale dans le Deccan ont contribué ensemble à l’extinction de masse observée à la fin du Crétacé.
Le scénario le plus probable est le suivant: Les changements climatiques provoqués par les éruptions ont pu avoir un effet sur la biosphère et préparer les conditions d’une mortalité à grande échelle lorsque l’astéroïde est venu se fracasser sur la planète.
Source: The Washington Post.

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drapeau anglaisUp to now, most scientists agreed about what happened to the dinosaurs 66 million years ago: A huge meteorite crashed into the planet and triggered a mass extinction. The debris from the impact has been found in hundreds of locations around the world. Geologists have also found signs of the giant crater around the tip of Yucatan Peninsula.

But there has long been an alternate theory supported by other scientists who believe the extinction was caused, at least in part, by an extraordinary volcanic eruption in India.

This eruption created the Deccan Traps, a geological formation that covers a large part of western India. It was created by an unusually long and prodigious flood of basaltic lava. The eruption produced about 1.3 million cubic kilometres of lava, which is about 1.3 million times as much material produced by the 1980 eruption of Mount St. Helens. Besides, the eruption ejected enormous, climate-changing quantities of CO2 and SO2 into the atmosphere.

The volcanic theory is marking a point today with a new way to date more precisely the Deccan Traps eruption. The researchers took rock samples in India and scrutinized them for crystals containing uranium and lead. Crystals of zircon form in magma with trace amounts of uranium inside. The uranium gradually decays into lead. Because the rate at which uranium decays is well known, the ratio of uranium and lead isotopes in the crystals serves as a kind of clock, revealing how long it has been since the crystals formed.

Lava started flowing about 250,000 years before the mass extinction event and ended about 500,000 years after, according to a paper published in the journal Science. Thus if the eruption is not a significant factor in the mass extinction, it’s a remarkable coincidence. Earlier attempts to date the Deccan Traps, using less precise methods, had a much larger margin of error, on the order of plus-or-minus one million years.

The results of the new study indicate that both the catastrophic impact and the more gradual, but extraordinary, volcanic eruption could have been factors in the end-Cretaceous mass extinction.

The most likely scenario goes as follows:  Climate change caused by the eruptions may have stressed the biosphere and set the conditions for a greater die-off when the asteroid smashed the planet.

Source : The Washington Post.

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Vue de l’accumulation de lave qui a formé les Trapps du Deccan  (Crédit photo:  Wikipedia)