Catégorie : Science

Cartographie du champ de gravité terrestre // Mapping of the Earth’s gravity field

drapeau francaisUn article paru sur le site de la BBC / Science and Environment (http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-25911846) nous apprend que le satellite Goce, lancé par l’Agence Spatiale Européenne, qui cartographiait le champ de gravité terrestre, s’est finalement désintégré lors de son retour dans l’atmosphère. Au cours de sa mission il a transmis entre mars 2009 et novembre 2013 des données et des images très intéressantes sur l’intérieur de la Terre. Ainsi, les données sur la gravité ont permis de détecter les variations de densité des roches jusqu’à plus de 2000 km de profondeur.

Les cartes confectionnées à l’aide de ces données montrent, entre autres, les variations verticales de la matière avec les phénomènes géologiques qui en découlent, comme le mouvement des plaques tectoniques et, par voie de conséquence, l’activité sismique et volcanique.

Grâce au satellite Goce, les scientifiques ont pu obtenir des informations supplémentaires sur la propagation des ondes sismiques.

Les données transmises par le satellite ont également permis de repérer d’anciennes zones de subduction sous l’Asie et le long des Amériques.

Grâce à sa capacité à repérer la répartition irrégulière des masses à l’intérieur de la Terre, Goce a permis aux scientifiques de cartographier le Moho, cette discontinuité qui marque la limite entre la croûte terrestre et le manteau.

http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2012/03/Global_Moho_from_GOCE

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drapeau anglaisAn article to be read on the BBC / Science and Environment website (http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-25911846) informs us that the Goce satellite that was launched by the European Space Agency finally disintegrated when entering the atmosphere. During its mission, it transmitted between March 2009 and November 2013 interesting data and images of the interior of the Earth. Thus, the gravity data allowed to detect variations in the density of the rocks as deep as 2,000 kilometres.

The maps are showing, among others, how material moves up and down, with the geologiocal phenomena this entails, like the movement of tectonic plates and, as a consequence, seismic and volcanic activity.

Thanks to the Goce satellite, scientists could obtain additional information about the propagation of seismic waves.

The data transmitted by the satellite also enabled to detect ancient subduction zones running deep under Asia and along the Americas.

Thanks to its ability to sense the uneven distribution of mass through the Earth, Gocehas already allowed scientists to map the Moho, the famous discontinuity between the Earth’s crust and the mantle.

http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2012/03/Global_Moho_from_GOCE

Iles Galapagos (Equateur): Une découverte surprenante // An unexpected discovery

drapeau francaisUne étude récente parue le 19 janvier dans la revue Nature Geoscience nous apprend que le panache volcanique qui a donné naissance aux Iles Galapagos ne se situe pas là où les scientifiques espéraient le trouver.

Comme Hawaii sur la plaque Pacifique, les Galapagos se trouvent au-dessus d’un point chaud sur la plaque de Nazca, loin de toute limite entre les plaques tectoniques. En tant que tel, leur activité dépend d’un panache issu du manteau terrestre.

Jusqu’à présent, les modèles informatiques laissaient supposer que les plaques tectoniques, en se déplaçant au-dessus du manteau, entraînaient avec elles les panaches mantelliques, un peu comme le vent entraîne la fumée d’une cheminée.

L’équipe scientifique de l’Université d’Oregon qui a effectué l’étude a installé un réseau de capteurs à la surface de la Terre et les chercheurs ont enregistré les séismes à distance. En cartographiant la propagation des ondes sismiques sous les Galapagos, ils ont produit des modèles en 3 dimensions de l’intérieur de la terre. Ces modèles montrent clairement l’emplacement et le déplacement du panache mantellique.

Les scientifiques s’attendaient à ce que le panache se situe à l’ouest de l’Ile Fernandina. Au lieu de cela, il se trouve à 250 km plus bas et à environ 150 km au SE de cette île.

De plus, le panache aurait dû s’incurver d’ouest en est, en respectant le mouvement de la plaque de Nazca, comme l’avaient suggéré les modèles informatiques. Au lieu de cela, le panache s’incurve du sud au nord, en direction d’une dorsale médio-océanique, perpendiculairement au mouvement de la plaque.

La direction empruntée par le panache fait se poser un tas de questions car elle va à l’encontre de ce que l’on croyait savoir sur l’interaction entre la lithosphère et l’asthénosphère. Les scientifiques pensent qu’il est possible qu’un courant profond à l’intérieur de l’asthénosphère oriente le panache vers la dorsale médio-atlantique, alors que les modèles informatiques suggéraient plutôt un courant de surface à la base de la lithosphère.

Cette étude nous confirme que les panaches mantelliques ne se comportent pas selon un principe simple, en particulier lorsqu’ils rencontrent des situations de courants complexes dans la partie supérieure du manteau, sous les plaques tectoniques.

Source : Livescience.com.

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drapeau anglaisA study released on January 19th in the journal Nature Geoscience tells us that the volcanic plume that gave birth to the Galapagos Islands is not where scientists thought it was.

Like Hawaii on the Pacific plate, the Galapagos Islands lie above a hotspot on the Nazca plate, far from the boundaries of tectonic plates. As such, their activity depends on a plume that comes up from the Earth’s mantle.

Up to now, models suggested that as the tectonic plates move over the mantle, they should « blow » mantle plumes, similar to the way the wind blows smoke from a smokestack.

The scientific team from the University of Oregon that performed the study set up a network of sensors on the Earth’s surface and listened for distant earthquakes. By mapping the way the seismic waves from those quakes moved through the ground below the Galapagos, the model generated 3D pictures of the Earth’s interior that showed the plume’s location and movement. The scientists expected the plume to be west of Fernandina Island, but instead, it was 250 km down and about 150 km southeast of this island.

The plume should have been bending west to east, following the motion of the Nazca plate, according to the models. But instead, it was bending south to north toward a mid-ocean ridge, perpendicular to the movement of the plate.

The direction in which the plume is moving poses more of a mystery, shaking up current notions of how the lithosphere interacts with the asthenosphere. The researchers believe that a deep flow in the asthenosphere may be carrying the plume toward the mid-ocean ridge, rather than a shallow flow along the base of the lithosphere, as models suggest.

The study offers further evidence that plumes do not always behave in simple ways, particularly when they encounter complexities in flow in the shallow mantle beneath plates.

Source: Livescience.com

Galapagos-blog

Source: Wikipedia

Les mystères des volcans hawaiiens // The mysteries of Hawaiian volcanoes

drapeau francaisLa plupart des scientifiques sont d’accord pour dire que le volcanisme hawaiien a pour origine un panache mantellique qui perce la croûte terrestre et donne naissance à un « point chaud ». Comme la plaque pacifique se déplace lentement au-dessus de ce point chaud, les éruptions ont fait naître une chaîne de volcans qui s’étire sur 6000 km dans l’Océan Pacifique.

Quand on regarde une carte sous-marine de cette chaîne, on remarque qu’elle décrit une courbe sur le plancher océanique. Pourquoi ? C’est un premier mystère. Certains scientifiques pensent que cette courbe est la preuve que le point chaud n’est pas immobile et que le panache qui l’alimente se déplace, peut-être comme la flamme d’une bougie. Une autre théorie laisse entendre que c’est la plaque Pacifique qui a dévié sa trajectoire alors que le point chaud est resté fixe.

Si l’on regarde la carte une nouvelle fois, on remarque que la trajectoire laissée par le point chaud est plus large entre les îles d’Oahu et d’Hawaii. D’autre part, si l’on se réfère à la carte des volcans qui ont formé les îles, on se rend compte qu’ils suivent deux lignes parallèles. La ligne nord commence avec le Kilauea et se dirige vers le nord-ouest en passant par le Mauna Kea, le Kohala, l’Haleakala, l’ouest de Maui et l’est de Molokai. La ligne sud débute avec le Loihi, le plus jeune volcan de la chaîne, et continue en passant par le Mauna Loa, le Hualalai, Mahukona, Kahoolawe, Lanai et l’ouest de Molokai.

Cette double chaîne a été observée pour la première fois au milieu des années 1800 et elle a été baptisée « Loa » et « Kea », par référence au plus haut édifice sur chaque ligne volcanique. Les scientifiques ont étudié la composition chimique de ces volcans et se sont rendus compte que chaque ligne avait une composition distincte.

L’existence de cette double chaîne volcanique reste un mystère. Comme pour la courbe suivie par la trajectoire du point chaud, plusieurs théories ont été avancées. Il se peut que le panache provienne d’une région située entre le manteau et le noyau, à 2900 km de profondeur , où le magma aurait deux compositions différentes et que chaque composition soit conservée pendant l’ascension du panache vers la surface. Une autre hypothèse, avancée par l’Université d’Hawaii, est que le panache fait étape pendant son ascension et que le magma subit une différentiation avant de monter vers la surface où il créerait une double chaîne volcanique.

Quoi qu’il en soit, toutes ces hypothèses confirment que notre compréhension de l’origine du magma qui alimente les volcans hawaiiens reste très théorique et qu’il reste encore beaucoup de travail pour percer les mystères des volcans hawaiiens!

Source: Volcano Watch / HVO.

drapeau anglaisMost scientists agree that Hawaiian volcanism results from a plume of hot rock that originates deep within the Earth and ascends through the crust, creating the Hawaiian “hot spot.” Because the Pacific plate is moving slowly over the hot spot, the eruptions it fuelled created a chain of volcanoes stretching over 6,000 km across the Pacific Ocean.  .

When looking at a submarine map of this chain, one notices it makes a bend on the seafloor. Why? This is the first mystery. Some scientists have suggested that this bend is a sign that the hot spot is not stationary and that the plume feeding it moves, perhaps like the flame of a candle. Another theory suggests that it was the Pacific Plate that changed direction while the hot spot remained relatively fixed.

Looking again at the maps, one can notice that the hot-spot track appears broader between Oahu and the Island of Hawai‘i. If you look at the map of the volcanoes that make up the islands, you see that those volcanoes follow two parallel trends. The northern trend begins with Kilauea and progresses to the northwest through Mauna Kea, Kohala, Haleakala, West Maui, and East Molokai. The southern trend starts with Loihi, the youngest volcano in the chain, and continues northwest through Mauna Loa, Hualalai, Mahukona, Kahoolawe, Lanai, and West Molokai.

This dual chain was first recognized in the mid-1800s and was referred to as the “Loa” and “Kea” trends after the tallest volcanoes in each line. Scientists studying the chemical composition of the volcanoes have also found that the trends are distinct.

Why this dual chain exists is another mystery. As with the bend in the hot-spot track, there are multiple theories. One possibility is that the plume originates from a region at the boundary between the mantle and the core, 2,900 km beneath the surface, that has two distinct compositions, and that each composition is preserved along the plume’s path to the surface. Another idea, advanced by University of Hawai‘i scientists, is that the plume stalls during ascent in a zone where it undergoes differences in melting before the magma rises towards the surface and creates the dual chain.

All these hypotheses show that our understanding of the ultimate origin of the magma that feeds Hawaiian volcanoes remains largely theoretical and that a lot of work remains to be done to pierce the mysteries of Hawaiian volcanoes!

Source: Volcano Watch / HVO.

Mauna-Kea

Le Mauna Loa vu depuis le sommet du Mauna Kea  (Photo:  C. Grandpey)

Le GPS et la hauteur du panache éruptif // GPS and height of the eruptive plume

drapeau francaisDepuis l’éruption de l’Eyjafjöll en 2010 et la panique générale qu’elle a déclenchée dans le trafic aérien en Europe, les chercheurs essayent de trouver des solutions pour que pareille mésaventure ne se reproduise pas. On a beaucoup parlé (et, me concernant, émis des réserves !) d’un système embarqué à bord des avions et qui serait capable de détecter la densité des nuages de cendre. La revue Nature Geoscience nous apprend aujourd’hui que le GPS pourrait permettre d’évaluer la hauteur du panache éruptif et donc, lui aussi, apporter des solutions aux problèmes rencontrés par le trafic aérien en cas d’éruption.

Ce sont des volcanologues islandais qui font part de cette information. Cette fois, ce n’est pas l’Eyjafjöll qui est concerné, mais le Grimsvötn, un volcan qui se cache sous la glace du Vatnajökull. Il est entré en éruption en 2011, avec un panache de cendre de 20 km de hauteur qui a perturbé le trafic aérien au Royaume Uni.

Selon les scientifiques islandais, le GPS aurait un double avantage : il permettrait non seulement de prévoir les éruptions, mais aussi de déterminer la hauteur du panache de cendre qu’elles génèrent.

L’univers de glace du Grimsvötn  rend difficile l’installation d’instruments de mesure. Par chance, les volcanologues islandais avaient pu placer un équipement GPS sur un petit éperon rocheux rendu accessible grâce à une fumerolle. Une heure avant l’éruption du Grimsvötn en 2011, le GPS a révélé un déplacement significatif du sol de plus de 50 centimètres. En mettant en oeuvre les équations qui décrivent les caractéristiques physiques d’une chambre magmatique, les scientifiques ont traduit les données GPS sur les mouvements du sol en variations de pression à l’intérieur de la chambre. Le résultat donnait une indication sur la hauteur probable du panache éruptif. Les volcanologues islandais comparent le phénomène à un ballon qui serait rempli d’eau. Quand on comprime ses parois, l’eau jaillit et la hauteur du jet dépend de la pression exercée sur les parois du ballon. Dans le cas d’un volcan, les sismographes indiquent qu’une éruption est susceptible de se produire, mais seul le GPS est capable de donner une idée de la taille de l’éruption.

L’installation de balises GPS sur des volcans difficiles d’accès, comme ceux des Iles Aléoutiennes par exemple, pourraient donner des indications sur la hauteur des panaches de cendre dans une région empruntée par les vols entre l’Amérique et l’Asie. Le principal problème reste le coût d’installation de stations GPS performantes à une époque où les fonds alloués aux observatoires rétrécissent comme peau de chagrin. De plus, il faudrait tester à nouveau le système lors d’une prochaine éruption pour s’assurer de sa fiabilité.

drapeau anglaisSince the eruption of Eyjafjöll in 2010 and the panic it triggered in European air traffic, researchers have tried to find solutions to avoid a similar mishap. Many comments (and reservations, as far as I’m concerned!) have been made about a system on board the planes that would be able to detect the density of the ash clouds. When reading the Nature Geoscience review, we learn that GPS could help estimate the height of the ash plume and, as such, bring solutions to the problems encountered by air traffic during an eruption.

The piece of news comes from Icelandic scientists. In their opinion, GPS might have a dual advantage: It would not only allow to predict eruptions, but also the height of the ash plumes they generate.

The icy universe of Grimsvötn makes it difficult to set up measuring instruments. Fortunately, Icelandic volcanologists had managed to install a GPS system on a rocky outcrop that was made accessible thanks to a fumarole. One hour before the start of the 2011 eruption, GPS had revealed a significant shift of the ground which had moved by more than 50 centimetres. By resorting to the equations that describe the physical characteristics of a magma chamber, the scientists could translate the GPS data about ground movement into changes in pressure inside the chamber. The results gave indications about the height of the eruptive plume. Icelandic volcanologists compare this phenomenon with a balloon filled with water. When you squeeze the walls of the balloon, then the height of the water coming out of the balloon correlates with how hard you were squeezing. On a volcano, seismographs indicate that an eruption is likely to happen, but the GPS system is the only one able to give an idea of the size of the eruption.

Setting up GPS systems on remote volcanoes like on the Aleutians could help indicate the height of the ash plumes in an area where air traffic between America and Asia is quite heavy. The main problem remains the cost of installing reliable GPS systems at a time when the funds allocated to observatories are being reduced year after year. Moreover, the system will need to be tested again during a future eruption so as to confirm its reliability.

Grimsvotn-blog

Image satellite du Grimsvötn le 22 mai 2011  (Crédit photo: NASA)