Catégorie : Science

Ages de glace et volcans // Ice ages and volcanoes

drapeau francaisSelon deux nouvelles études effectuées le long de dorsales océaniques, la hausse et la baisse du niveau des océans provoquées par les variations climatiques pendant les millions d’années écoulés sont en relation avec les vallées et les chaînes de montagnes sur le plancher océanique, ce qui laisse supposer que les âges glaciaires exercent une influence sur les éruptions volcaniques sous-marines. De plus, ces éruptions pourraient libérer suffisamment de dioxyde de carbone pour faire varier les températures planétaires. Les études ont concentré leur approche sur les zones d’accrétion, là où le magma monte et vient combler le vide entre les plaques tectoniques qui s’éloignent l’une de l’autre.
La première étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Geophysical Research Letters, a été réalisée sur la dorsale Est-Pacifique, au large des côtes occidentales de l’Amérique du Sud. Les chercheurs ont découvert des liens entre les âges glaciaires et ces dorsales qui remontent jusqu’à il y a 800 000 ans. Les zones de croûte plus épaisse et plus mince correspondent à des cycles glaciaires de 100 000 ans. Lorsque les glaciers se sont étendus et que le niveau de la mer a baissé, une plus grande quantité de lave a été émise par les volcans de ces dorsales. La croûte la plus mince, qui s’est formée lorsque les éruptions ont ralenti, correspond à des époques d’élévation du niveau marin.
Une deuxième étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Science, a été effectuée à la jonction entre les plaques tectoniques australienne et antarctique. Elle a livré les mêmes conclusions que l’autre étude. Au cours des derniers millions d’années, lorsque le niveau de la mer s’est élevé, les éruptions sous-marines ont ralenti le long de la dorsale. Ensuite, lorsque la couverture de glace s’est étendue et que le niveau de la mer a baissé, la pression plus faible exercée par l’océan a stimulé l’activité volcanique. Le modèle informatique suggère que le poids de l’eau peut modifier la vitesse d’ascension du magma au niveau des dorsales.
Des études antérieures ont montré que les volcans sur terre ont eux aussi connu une hausse d’activité il y a entre 12 000 et 7000 ans, lorsque la couverture glaciaire a rétréci, à la fin du dernier âge glaciaire.

Les périodes glaciaires sont conditionnées par des variations régulières de l’orbite de la Terre. Ces variations créent des cycles climatiques qui ont duré 23 000 années, 41 000 années et 100 000 années, au moins au cours des derniers millions d’années. Le niveau de la mer peut monter et descendre d’une centaine de mètres au cours de ces fluctuations climatiques.
Bien que les éruptions le long de la dorsale Australie-Antarctique et la dorsale Est-Pacifique aient continué quel que soit le niveau de la mer, on a observé une intensification de l’activité volcanique correspondant à chacun des trois cycles glaciaires. Le cycle glaciaire de100 000 ans est celui qui a créé les changements les plus significatifs dans la croûte au fond de l’océan.

Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient que les volcans des fonds marins émettaient de la lave d’une manière relativement stable dans le temps. Cependant, les deux dernières études suggèrent qu’il pourrait y avoir une interconnexion complexe entre les âges de glace, les changements de niveau de la mer et des périodes d’activité volcanique. Par exemple, si les volcans connaissent une hausse d’activité pendant une période glaciaire, il se pourrait que le CO2 émis réchauffe la Terre et entraîne un rétrécissement des calottes glaciaires. Cependant, on ne sait pas quelle quantité de gaz en provenance des océans s’échappe dans l’atmosphère.
Les études renforcent l’idée d’un lien étroit entre le système climatique et le globe terrestre qui, en fait, pourraient être considérés comme faisant partie d’un système unique. Non seulement les âges de glace affecteraient le volcanisme, mais le volcanisme pourrait avoir un effet rétroactif sur le climat proprement dit. Cela n’a pas encore été prouvé, mais c’est une réelle possibilité.

Source : Live Science.

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drapeau anglaisAccording to two new studies, the climate-driven rise and fall of sea level during the past million years matches up with valleys and ridges on the seafloor, suggesting ice ages influence underwater volcanic eruptions. These eruptions could pump out enough carbon dioxide to shift planetary temperatures.

The studies concentrated their approach on spreading ridges, where magma rises to fill the gap between moving tectonic plates.

The first study, whose results were published in the journal Geophysical Research Letters, was performed at the East Pacific Rise spreading ridge, offshore western South America. The researchers found connections between ice age cycles and these spreading ridges that extend back 800,000 years. The bands of thicker and thinner crust correspond to 100,000-year ice age cycles. When glaciers expanded and sea level dropped, more lava oozed from the ridge volcanoes. The thinnest crust, formed when eruptions slowed, matches up with eras of higher sea level.

A second study, whose results were published in the journal Science, was conducted at the junction between the Australia and Antarctic tectonic plates. It comes up with the same conclusions as the former study. For the past million years, when sea level rose, underwater eruptions slowed along the ridge. And when ice sheets expanded and sea level dropped, the lowered ocean pressure boosted volcanic activity. The computer model suggests that water weight can change how quickly magma, wells up at spreading ridges.

Earlier studies have found that volcanoes on land also surged in activity between 12,000 and 7,000 years ago, when ice sheets shrunk after the most recent cold climate swing ended.

Ice ages are driven by regular variations in Earth’s orbit. These changes create climate cycles that lasted 23,000 years; 41,000 years; and 100,000 years, at least for the previous million years. Sea level may rise and fall by some 100 metres during these climate swings.

Although eruptions along the Australia-Antarctica spreading ridge and the East Pacific Rise spreading ridge continued whether sea level was high or low, there were pulses of volcanic activity that corresponded to each of these three ice age cycles. The 100,000-year ice age cycle created the most prominent changes in the seafloor crust.

Until now, scientists had assumed that seafloor volcanoes ooze lava at relatively steady rates through time. However, both studies suggest that there could be a complex feedback loop among ice ages, sea level changes and bursts of volcanic activity. For instance, if volcanoes pick up their pace during an ice age, then CO2 could warm the Earth and shrink the ice sheets. However, no one knows how much gas would escape into the atmosphere from the oceans.

The studies reinforce the idea that the climate system and the solid Earth are connected and, in fact, may be thought of as a single system. Not only do ice ages affect volcanism, but volcanism has a feedback effect on climate itself. This has not been proved yet, but it’s a possibility.

Source: Live Science.

Dorsale-est-pacifique

Vue de la dorsale Est-Pacifique  (Source:  Wikipedia)

Des Iles Canaries à Hawaii // From the Canary Islands to Hawaii

drapeau francaisRappelez-vous: Lors de l’éruption de 2011 à El Hierro (Canaries), des morceaux de sédiments emprisonnés dans une gangue de lave flottaient à la surface de la mer. A cette époque, les échantillons recueillis ont soulevé un certain nombre de questions auxquelles les scientifiques tentent maintenant de répondre.
Dans un article publié dans ‘Scientific Reports’, du groupe Nature, des chercheurs suédois, espagnols et portugais pensent qu’il s’agit de matériaux remontant à la période du Crétacé pendant laquelle les Iles Canaries se sont formées sur le modèle hawaiien ; comme à Hawaii, les îles les plus anciennes se trouvent à l’est et les plus jeunes à l’ouest. L’étude confirme, pour la première fois, que l’activité volcanique sous-marine a suivi le même processus que l’activité émergée, avec un âge plus avancé à l’est de l’archipel (Fuerteventura et Lanzarote), et plus jeune à l’ouest (El Hierro et La Palma).
La nouvelle étude place l’origine des Canaries à côté du modèle hawaïen. Tout comme Hawaii, l’archipel des Canaries ne se situe pas dans une zone où les plaques tectoniques se rencontrent, mais au milieu de la plaque africaine. Tout comme à Hawaï, aux îles Canaries un chapelet d’îles s’est formé au fur et à mesure que la plaque océanique se déplaçait dessus d’une source magmatique profonde. Cette approche est contraire à la théorie qui attribue l’origine de l’archipel à la tectonique régionale, responsable, entre autres, de la formation des montagnes voisines de l’Atlas dans le nord du Maroc.

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Iles Canaries: (de droite à gauche) Lanzarote, Fuerteventura, Grande Canarie, Tenerife, La Gomera, La Palma et El Hierro (Crédit photo: NASA)

Hawaii-satellite

Hawaii: (de droite à gauche): La Grande Ile, Maui, Kahoolawe, Lanai, Molokai, Oahu, Kauai, et Niihau  (Crédit photo: NASA)

En ce qui concerne les matériaux volcaniques qui flottaient à la surface de la mer, on les connaît mieux sous le nom de «restingolites», une appellation plus appropriée que « xéno ponce »  utilisée par la littérature scientifique. Les matériaux étudiés par les chercheurs ont été recueillis à la surface de la mer pendant les premiers jours de l’éruption et, une semaine plus tard, lorsqu ‘ils ont atteint le rivage. Les petits fossiles qu’ils contiennent montrent qu’ils appartiennent à la période du Crétacé, au cœur de la formation de l’Océan Atlantique avec l’Amérique, au moment de la séparation de ce que sont aujourd’hui l’Europe et l’Afrique.
Selon les chercheurs, ces fragments sont probablement des morceaux de sédiments antérieurs à la formation des îles, qui ont été «retravaillés» par la colonne de magma lors de son ascension vers la surface. En raison de leur teneur en silice, on pourrait les confondre avec des rhyolites. Toutefois, la présence de nannofossiles à l’intérieur des restingolites renforce la première hypothèse.

Source: Nature.com.

El-Hierro

Echantillon de « restingolite » (Crédit photo: American Geophysical Union)

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drapeau anglaisRemember: During the 2011 eruption at El Hierro (Canary Islands), pieces of sediment encased in lava could be seen floating at the surface of the sea. By that time, the samples that were collected raised quite a number of questions scientists are now trying to answer.

In an article published in ‘Scientific Reports’, from the group Nature, scientists from Sweden, Spain and Portugal think they were confronted with materials from the Cretaceous period that matched the origin of the Canary Islands archipelago to the model of how Hawaii was formed; it also confirmed that the oldest islands were found to the east and the youngest to the west. The study confirms, for the first time, that submarine activity follows the pattern of the known age progression of emerged volcanic activity with older ages to the east of the archipelago (Fuerteventura and Lanzarote), and the youngest to the west (El Hierro and La Palma).

In this way, the new findings bring the origin of the Canaries closer to the Hawaiian model. Just like Hawaii, the Canary Islands archipelago is not located in an area where plates meet, but in the middle of the African plate. Just like Hawaii, at the Canary Islands, a string of islands was formed as the oceanic plate shifted over a deep set magmatic source. This is contrary to the theory which attributes the origin of the archipelago to regional tectonics, which is responsible, amongst other things, for the formation of the neighbouring Atlas mountains in northern Morocco.

As far as the floating volcanic materials are concerned, they are better known as ‘restingolites’, while in scientific literature they have been given the confusing name of ‘xeno pumice’. The materials studied by the scientists were collected floating on the sea during the first days of eruption and a week later after their arrival ashore. Due to the small fossils they contain, they are attributed to the Cretaceous period, in full formation of the Atlantic ocean with America, on separating from what are today Europe and Africa.

According to the researchers, these fragments must be pieces of pre-island sediments ‘reworked’ by the column of magma where the eruption occurred while en-route to the surface. Besides, due to their silica content, they might be confused with rhyolites. Yet, the existence of nannofossils inside the restingolites is a compelling argument in favour of the first hypothesis.

Source: Nature.com.

Marées, séismes et tsunamis // Tides, earthquakes and tsunamis

drapeau francaisPlusieurs scientifiques ont essayé de comprendre – sans grand succès – s’il y avait un lien entre la Lune, les marées et l’activité volcanique. De mon côté, j’ai essayé – sans résultats significatifs – d’étudier le lien possible entre la pression atmosphérique et l’activité éruptive (voir le résumé dans la colonne de gauche de ce blog). D’autres chercheurs tentent aujourd’hui de déterminer s’il existe un lien entre les marées et les séismes.
Il y a quelques années, une scientifique américaine a remarqué qu’il existait un lien entre les contraintes infligées par les marées à notre planète et le nombre de petits séismes dans certaines régions où cette pression est plus forte. Elle a remarqué que de tels séismes pouvaient déboucher sur de puissants tsunamis.
Un étudiant de l’Université Colombia effectue un travail de recherche dans le même sens en Alaska. Il passe au peigne fin une base de données des séismes enregistrés au large de l’Alaska pour voir s’il existe un lien entre le nombre de petits séismes provoqués par les marées et les grands tremblements de terre qui font se propager des tsunamis sur des milliers de kilomètres.
La théorie est la suivante: A marée haute, un plus grand volume d’eau s’accumule au-dessus des failles géologiques, augmentant ainsi les contraintes déjà présentes. Si la faille est sur le point de bouger, les marées sont susceptibles de déclencher de petites secousses.
Une chercheuse japonaise de l’Institut National de Recherche pour les Sciences de la Terre à Tsukuba (Japon) a étudié la relation entre les marées et les séismes. Elle a constaté que les séismes provoqués par les marées étaient fréquents au large de la côte nord-est du Japon plusieurs années avant l’événement d’une magnitude M 9 qui a déclenché le tsunami de 2011. Elle a obtenu des résultats similaires en étudiant les données concernant l’île de Sumatra avant le tsunami de 2004.
En utilisant les données concernant les séismes du passé, un autre chercheur japonais veut voir si certaines parties de l’Arc des Aléoutiennes produisent les mêmes signaux. Il a détecté trois zones dans lesquelles la sismicité semble s’intensifier lorsque augmentent les forces provoquées par les marées : le sud-est de Kodiak, le sud de Tanaga dans les Aléoutiennes centrales et le sud de Buldir dans les Aléoutiennes occidentales.
Le risque d’un séisme majeur le long de la Chaîne des Aléoutiennes n’est un secret pour personne. L’année dernière, lorsque les scientifiques de l’USGS ont imaginé un scénario associant séisme et tsunami  le jour anniversaire du séisme du Vendredi Saint de 1964, ils ont choisi un événement fictif de M 9,1 dont l’épicentre se situerait juste au sud de Sand Point. Les effets seraient dévastateurs en Alaska. Les chercheurs ont estimé que le tsunami provoqué par un tel événement inonderait les ports de Los Angeles et de Long Beach en Californie, avec les effets catastrophiques que l’on imagine.
Les scientifiques japonais espèrent que leur étude – qui s’appuie sur des statistiques – permettra de mieux prévoir les séismes dans les grandes zones de subduction.
Source: Alaska Dispatch News.

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drapeau anglaisSeveral scientists have tried to see – without much success – if there was a link between the Moon, the tides and volcanic activity. As far as I’m concerned, I tried – without significant results either – to study the possible link between atmospheric pressure and eruptive activity (see abstract in the left-hand column of this blog). In the same way, other researchers are trying to determine whether there exists a connection between tides and earthquakes.

A few years ago, a U.S. scientist noticed a connection between the stress that tides inflict on the planet and the number of small earthquakes that happen in some areas when that pressure is greatest. She saw a pattern to these earthquakes leading up to great tsunamis.

A student of Colombia University is now looking for a similar signal in Alaska. He is combing through a database of offshore Alaska earthquakes to see if there is any link between the number of small earthquakes triggered by tides and great earthquakes that send tsunamis racing thousands of kilometres.

The theory goes like this: At high tide, more water piles on top of geological faults, adding to the stress already there. If the fault is close to slipping, tides can trigger small tremors.

A Japanese researcher of the National Research Institute for Earth Sciences in Tsukuba, Japan, has studied the relationship between tides and earthquakes. She found that tidally triggered earthquakes were common off the northeast coast of Japan several years before the M 9 event that triggered the tsunami in 2011. She found similar results when she looked at data from around Sumatra before the 2004 tsunami.

Using records of past earthquakes, another Japanese researcher wants to see if any parts of the Aleutian Arc are giving the same signals. He has seen three areas that seem to increase in seismicity when tidal forces are high. Those zones are southeast of Kodiak, south of Tanaga in the central Aleutians and south of Buldir in the western Aleutians.

The potential for a giant earthquake along the sweep of the Aleutians is no secret. When U.S.G.S. scientists last year imagined an earthquake/tsunami scenario on the anniversary of the 1964 Good Friday earthquake, they chose a fictional M 9.1 event with its epicentre just south of Sand Point. The Alaska effects would be terrifying and deadly, and researchers estimated the resulting tsunami would inundate the ports of Los Angeles and Long Beach in California, with disastrous effects.

The Japanese scientists hope to see if their approach of using statistics could be useful in improving forecasting earthquakes in great subduction zones.

Source: Alaska Dispatch News.

Good Friday

Good-Friday-2

Le « Good Friday Quake »: Un événement majeur dans l’histoire de l’Alaska  (Photos:  C. Grandpey)

Des papyrus d’Herculanum livrent leurs secrets // Scrolls of Herculaneum are telling their secrets

drapeau francaisLes scientifiques ont réussi à lire certaines parties d’un ancien rouleau de papyrus qui avait été enseveli lors de l’éruption du Vésuve en l’an 79. Le papyrus figure parmi des centaines d’autres découverts dans les restes d’une villa à Herculanum.
Certains des textes qui se trouvaient dans la Villa des Papyrus ont été déchiffrés depuis leur découverte dans les années 1750. Toutefois, beaucoup d’autres restent un mystère pour la science parce qu’ils ont été entièrement recouverts de matériaux volcaniques à haute température et ils sont tellement endommagés que le simple fait de dérouler le papyrus sur lequel ils ont été écrits les détruirait complètement.
Les précédentes tentatives pour déchiffrer les manuscrits n’ont pas permis d’obtenir des textes lisibles parce que l’encre utilisée dans les temps anciens était faite à partir d’un mélange de charbon et de gomme qui ne permet absolument pas de la différencier du papyrus brûlé.
Les scientifiques ont alors décidé d’essayer une technique appelée tomographie par contraste de phase qui avait déjà été utilisée pour examiner des fossiles sans les endommager. La tomographie par contraste de phase profite de subtiles différences dans la façon dont le rayonnement – tels que les rayons X – passe à travers différentes substances, en l’occurrence le papyrus et l’encre.
En travaillant dans un laboratoire de l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) de Grenoble, les chercheurs ont constaté qu’ils étaient en mesure de déchiffrer plusieurs lettres, ce qui prouve que la méthode pourra probablement être utilisée pour lire ce qui se cache à l’intérieur des rouleaux de parchemins. Dans une autre étape, ils ont comparé l’écriture à celle d’autres textes, ce qui leur a permis de conclure qu’il s’agissait probablement du travail de Philodème, un poète et philosophe épicurien décédé environ un siècle avant l’éruption du Vésuve. Le prochain défi sera d’automatiser le processus laborieux consistant à scanner les morceaux carbonisés de papyrus et à déchiffrer leurs textes, afin que quelque 700 autres rouleaux stockés à Naples puissent être lus.
La nouvelle technique, qui a été détaillée dans un article publié dans la revue Nature Communications, pourrait bien permettre de mettre à jour d’anciennes idées philosophiques cachées à notre vue pendant près de deux millénaires. Pour beaucoup, les parchemins représentent une bibliothèque des textes épicuriens à une époque où cette philosophie a influencé les plus importants auteurs latins comme Virgile, Horace et Cicéron.
Source: Presse mondiale.

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drapeau anglaisScientists have succeeded in reading parts of an ancient scroll that was buried by the eruption of Mount Vesuvius in A.D. 79. The scroll is among hundreds retrieved from the remains of a villa at Herculaneum.

Some of the texts from what is called the Villa of the Papyri have been deciphered since they were discovered in the 1750s. But many more remain a mystery to science because they were completely covered in blazing-hot volcanic material and so badly damaged that unrolling the papyrus they were written on would have destroyed them completely.

Previous attempts to decipher the scrolls failed to yield any readable texts because the ink used in ancient times was made from a mixture of charcoal and gum, which makes it indistinguishable from the burned papyrus.

Scientists then decided to try a method called phase contrast tomography that had previously been used to examine fossils without damaging them. Phase contrast tomography takes advantage of subtle differences in the way radiation — such as X-rays — passes through different substances, in this case papyrus and ink.

Using a laboratory at the European Synchrotron Radiation Facility in Grenoble, the researchers found they were able to decipher several letters, proving that the method could be used to read what’s hidden inside the scrolls. In a further step, they compared the handwriting to that of other texts, allowing them to conclude that it was likely the work of Philodemus, a poet and Epicurean philosopher who died about a century before the volcanic eruption.

The next challenge will be to automate the laborious process of scanning the charred lumps of papyrus and deciphering the texts inside them, so that some 700 further scrolls stored in Naples can be read.

The new technique, which was detailed in an article published in the journal Nature Communications, may well mark a breakthrough for the researchers’ efforts to unlock the ancient philosophical ideas hidden from view for almost two millennia. To many, the scrolls represent a philosophical library of Epicurean texts from a time when this philosophy influenced the most important classical Latin authors, such as Virgil, Horace and Cicero.

Source : World press.

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Vue de la Villa des Papyrus à Herculanum  (Crédit photo: Wikipedia)