Catégorie : Science

Prévisions islandaises

drapeau francaisLes volcans islandais ont intérêt à bien se tenir ! En gardant en tête l’éruption de l’Eyjafjallajökull en 2010 et les perturbations causées au trafic aérien en Europe, une coalition de 100 scientifiques européens et américains baptisée FutureVolc a travaillé pour anticiper le problème. Ils ont couvert le pays de dispositifs de surveillance afin de détecter les signes d’une éruption imminente. Les nouveaux composants du système comprennent :

– Des récepteurs GPS géodésiques pour contrôler en centimètres les mouvements du sol sous la poussée du magma juste avant une éruption.
– Un réseau sismique national qui montrera comment les ondes se déplacent à travers la croûte terrestre avant, pendant et après une éruption.
– des contrôleurs de contraintes  qui peuvent déterminer si la croûte terrestre se contracte ou se dilate à un moment donné.
– Un système radar: Des mesures micro-ondes radar permanentes de particules en suspension pourraient aider à prédire la quantité de cendre et autres matériaux émise par un volcan.

Pour moi, tout cela s’appelle prendre le problème à l’envers. S’agissant de l’éruption de l’Eyjafjöll en 2010, le vrai problème n’a jamais été la prévision de l’éruption qui ne menaçait pas vraiment des zones habitées. Le véritable problème de cette éruption a été le nuage de cendre émis par le volcan et ses effets désastreux sur le trafic aérien en Europe. C’est très bien de vouloir couvrir d’Islande de capteurs capables d’annoncer la prochaine éruption, mais tous ces instruments ne serviront à rien en matière de prévision des risques provoqués par la cendre sur les avions !!

Ces derniers temps, les éruptions de l’Etna et du Sinabung ont entraîné des perturbations dans le trafic aérien régional, voire la fermeture d’aéroports. C’était l’occasion d’effectuer de véritables tests du système AVOID in situ ! Ceux effectués dans le Golfe de Gascogne étaient beaucoup trop théoriques. Je suis prêt à parier que l’éruption d’un volcan islandais dans les 12 prochains mois causera la même pagaille dans le ciel européen qu’en 2010. Il se faut pas se faire d’illusions : les compagnies aériennes ne laisseront pas mettre en danger la vie de milliers de passagers !

 

drapeau anglaisRemembering the eruption of Eyjafjallajökull in 2010 and the disruption it caused to air traffic in Europe, a coalition of 100 European and US scientists calling itself Future­Volc has been working to get ahead of the problem. They’ve been covering the country with monitoring devices in an effort to detect signs of an impending eruption. The new system includes :

– Geodetic GPS receivers to monitor how the ground swells by centimetres under the push of magma just prior to eruption.

– A national seismic network that will show how waves move through Earth’s crust before, during, and after an eruption.

– Strain monitors which can determine whether Earth’s crust is being crushed or dilated at any given moment.

– Radar: Constant micro­wave radar measurements of airborne particulates could help predict the rate at which a volcano will release ash and other material.

In my opinion, this is called taking the problem backwards. With regard to the eruption of Eyjafjallajökull in 2010 , the real problem was never the forecast of the eruption that did not really threaten populated areas. The real problem of this eruption was the ash cloud emitted by the volcano and its disastrous effects on air traffic in Europe. It is a good idea to cover Iceland with sensors able to announce the next eruption, but all these instruments are useless in predicting the risk caused by the ash on aircraft !
Lately, the eruptions of Mount Etna and Sinabung led to disturbances in the regional air traffic or airport closures. It seems that the tests using the AVOID system in the Bay of Biscay were done for nothing ! I ‘m willing to bet that the next eruption of an Icelandic volcano in the next 12 months will cause the same havoc in European skies as in 2010. We must not delude ourselves : the airlines will never endanger the lives of thousands of passengers!

Islande blog 08

Une nouvelle éruption sous-glaciaire en Islande causera de nouveaux tracas dans le ciel européen!

(Photo:  C. Grandpey)

La croûte océanique révèle quelques secrets // The oceanic crust reveals a few secrets

drapeau francaisUne expédition internationale composée d’une trentaine de chercheurs vient de révéler de nouvelles découvertes sur l’évolution de la Terre. Les scientifiques ont pu extraire pour la première fois des carottes de la partie basse de la croûte océanique Pacifique. Les résultats de leur travail sont publiés dans le numéro du 1er décembre 2013 de la revue Nature. L’article est intitulé «Primitive Layered Gabbros from Fast-Spreading Lower Oceanic Crust”. (voir le lien au bas de cette note).

On sait depuis longtemps que la croûte océanique constitue environ les deux tiers de la surface de la Terre et provient de l’ascension du magma au niveau des dorsales océaniques où se produit un phénomène d’accrétion. Toutefois, la partie profonde de ce processus est dissimulée sous une épaisseur de plusieurs kilomètres de croûte au-dessus. De ce fait, les scientifiques n’avaient pu, jusqu’alors qu’émettre des hypothèses sur la formation de la croûte inférieure en se basant sur des relevés sismiques et sur l’étude de roches récoltées à la surface de la Terre.

L’équipe scientifique s’est rendue sur le Hess Deep, vaste rift océanique qui se trouve à proximité de la jonction entre trois plaques tectoniques : la plaque Pacifique, celle de Nazca et celle des Cocos. C’est dans ce secteur qu’ils ont extrait des carottes de gabbros qui se sont formés à plus de trois kilomètres sous le plancher océanique. Les gabbros sont des roches magmatiques issues de la fusion partielle de la péridotite mantellique au niveau de la dorsale ; elles ont subi, contrairement au basalte, un refroidissement lent, donc une cristallisation complète, ce qui explique leur structure grenue.

On se doutait de leur présence de gabbros dans cette partie de la croûte océanique à travers la théorie de la tectonique des plaques et par l’observation des ophiolites. Ces dernières sont des fragments de croûte océanique que l’on rencontre à la surface de la Terre, par exemple dans le massif du Chenaillet, près du Col de Montgenèvre, dans les Alpes françaises. Toutefois, les gabbros en provenance du plancher océaniques n’avaient que très rarement été récoltés.

Une autre surprise attendait les chercheurs. En observant de fines lames de gabbros au microscope polarisant, ils ont identifié des quantités importantes d’orthopyroxène, un silicate de magnésium que l’on croyait absent de la croûte inférieure. Cette découverte signifie que les réactions chimiques qui contribuent à la formation de cette partie de la croûte devront être réévaluées.

Une autre découverte met en doute l’une des principales théories de la formation de la croûte océanique inférieure. Elle concerne l’olivine, également un silicate de magnésium, que l’on trouve sous forme de petits cristaux dans des intrusions sur Terre, mais que l’on ne s’attendait pas à trouver dans la croûte océanique. Toutefois, d’autres analyses devront être effectuées car les chercheurs n’ont extrait qu’une carotte représentant une infime partie de la croûte en un seul lieu. Pour avoir confirmation de cette dernière découverte, il faudra effectuer d’autres carottages dans la couche océanique inférieure.

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12778.html.

 

drapeau anglaisAn international expedition of 30 researchers has just revealed new discoveries about the Earth’s development. The scientists recovered the first-ever drill core from the lower crust of the Pacific Ocean. Their findings are described in the December 1st 2013 issue of Nature in a paper titled « Primitive Layered Gabbros from Fast-Spreading Lower Oceanic Crust. » (see link below).

It is well known that oceanic crust makes up two-thirds of the Earth’s surface and forms from the rise of magma at mid-ocean ridge spreading centres. However, the deepest levels of this process are hidden from view due to the miles of upper volcanic crust on top. So, until now scientists had only been able to make guesses about the formation of the lower crust based on seismic evidence and the study of rocks found on land.

The researchers travelled to the Hess Deep, a large rift valley near the triple junction between the Pacific, Nazca and Cocos plates. There, they recovered core sections of gabbros that formed more than two miles beneath the sea floor. Gabbros are magmatic rocks produced by the partial fusion of mantel peridotite ; contrary to basalts, they underwent a slow cooling, thus a partial crystallisation, which gives them a coarse-grained structure.

The two-month expedition confirmed for the first time the widespread existence of layered gabbros in the lower crust. This observation had been predicted by plate tectonic theory and from ophiolites (fragments of ocean crust) found on land, but only rarely had actual layered rocks been recovered from the ocean floor.

A second surprise was awaiting the explorers. By studying thin slices of the gabbros under polarizing microscopes, the scientists identified substantial amounts of orthopyroxene, a magnesium silicate that was thought to be absent from the lower crust. The discovery means that basic chemical reactions forming the lower crust will now have to be re-studied.

Another discovery casts doubt on one of the main theories of the construction of the lower ocean crust. It involved the mineral olivine, also a magnesium silicate. This mineral is known to grow in delicate crystals sometimes found in intrusions on land, but never expected in the ocean crust. However, more analyses will need to be made because the researchers just cored a small section of the crust in one place on this expedition. To know for sure, they will have to explore the lower crust more, which will require more drilling.

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12778.html

Hess-Deep

Les trapps de Sibérie responsables de l’extinction permienne? // Did the Siberian trapps cause the Great Dying?

drapeau francaisUne équipe de scientifiques américains du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a simulé la Grande Extinction qui a eu lieu il y a environ 252 millions d’années, avec la disparition d’une grande majorité des espèces.
Alors que  cette extinction massive a toujours été un sujet de débat scientifique, les chercheurs ont constaté que les émissions de soufre produites par de gigantesques éruptions volcaniques étaient largement suffisantes pour créer des pluies très acides qui pouvaient affecter la croissance des plantes.
Les scientifiques ont étudié attentivement la théorie qui prétend la Grande Extinction a été causée par des éruptions volcaniques dans les Trapps de Sibérie, avec une cascade d’événements environnementaux. Ils ont découvert que les émissions de soufre produites par ces éruptions étaient suffisamment importantes pour provoquer des pluies acides dans tout l’hémisphère nord, avec des niveaux de pH pouvant atteindre 2, ce qui est plus acide que du jus de citron pur. Cette acidité peut avoir été suffisante pour arrêter la croissance des plantes et contribué à leur extinction.
Les géologues qui ont étudié l’histoire des roches volcaniques en Sibérie ont trouvé la preuve d’une impressionnante suite d’éruptions qui se sont produites avec des épisodes courts à partir de la fin du Permien et ont continué pendant des millions d’années. Le volume de magma produit a été évalué à plusieurs millions de kilomètres cubes, ce qui est suffisant pour couvrir complètement les Etats-Unis. Ce magma a probablement libéré du dioxyde de carbone et d’autres gaz dans l’atmosphère, ce qui a conduit à un important réchauffement climatique. Les éruptions ont probablement généré de gigantesques nuages ​​de soufre qui est finalement retombé à la surface de la Terre sous forme de pluies acides.
Par ailleurs, les chercheurs ont inclus une vaste gamme de gaz dans leurs simulations, en se basant sur des estimations fournies par des analyses chimiques et des modélisations thermiques. Ils ont ensuite suivi le comportement de l’eau dans l’atmosphère, en même temps que les interactions entre les différents gaz et aérosols, afin de calculer l’acidité de la pluie à  cette époque. Les résultats ont montré que les émissions de dioxyde de soufre d’origine volcanique étaient susceptibles d’affecter considérablement l’acidité des pluies à la fin du Permien, ce qui aurait conduit à la Grande Extinction.
Une fois les éruptions terminées, les chercheurs pensent que le niveau de pH dans la pluie est redevenu quasi normal en moins d’un an.
Ils ont également modélisé la perte d’ozone résultant de l’activité volcanique. Leurs résultats suggèrent que d’un mélange de gaz libérés dans l’atmosphère peut avoir détruit entre cinq et 65 pour cent de la couche d’ozone, ce qui a augmenté sensiblement l’exposition des espèces au rayonnement ultraviolet.

Source : Presse scientifique américaine.

 

drapeau anglaisA team of U.S. scientists at the Massachusetts of Technology (MIT) have simulated the Great Dying, which occurred around 252 million years ago, when the vast majority of species became extinct.

While the massive extinction is a matter of scientific debate, the researchers found that sulphur emissions from massive volcanic eruptions were significant enough to create extremely acidic rain which could have affected plant growth.

The researchers investigated the theory that pretends the Great Dying was caused by volcanic eruptions in the Siberian Trapps which triggered a cascade of environmental events.

They discovered that sulphur emissions were significant enough to create widespread acid rain throughout the Northern Hemisphere, with pH levels reaching 2, as acidic as pure lemon juice. Such acidity may have been sufficient to stop plant growth, contributing to their ultimate extinction.

Geologists who have examined the rock record in Siberia have observed evidence of a huge chain of volcanic eruptions that came in short episodes beginning near the end of the Permian period and continued for another million years. The volume of magma produced was several million cubic kilometres, which is enough to completely cover the U.S.

This magma probably released carbon dioxide and other gases into the atmosphere, leading to powerful global warming. The eruptions may also have released large clouds of sulphur which ultimately returned to Earth’s surface as acid rain.

The researchers also included a wide range of gases in their simulations, based on estimates from chemical analyses and thermal modelling. They then tracked water in the atmosphere and the interactions among various gases and aerosols, to calculate the pH acidity of rain at the time. The results showed that both carbon dioxide and volcanic sulphur could have significantly affected the acidity of rain at the end of the Permian, which led to the Great Dying.

After the eruptions ended, the researchers believe pH levels in rain became lower within one year.

The researchers also modelled ozone depletion resulting from volcanic activity. Their results suggested that a mix of gases released into the atmosphere may have destroyed between five and 65 per cent of the ozone layer, substantially increasing species’ exposure to ultraviolet radiation.

Source: U.S. scientific press.

Du méthanol volcanique en Islande ! // Volcanic methanol in Iceland !

drapeau francaisLa plupart des touristes qui visitent l’Islande font un arrêt au Blue Lagoon, le célèbre Lagon Bleu, sur la péninsule de Reykjanes et ils plongent leur corps dans l’eau bleue produite par la centrale géothermique de Svartsengi, opérationnelle depuis 1976. De nos jours, une petite société islandaise espère tirer profit du dioxyde de carbone rejeté par cette centrale.
Carbon Recycling International a construit une usine adjacente qui transforme le dioxyde de carbone en méthanol, un combustible utilisé pour la fabrication du contreplaqué, des peintures, solvants et autres produits. C’est peut être la première société au monde à avoir mis en œuvre un procédé commercialement viable pour fabriquer du combustible liquide directement à partir de dioxyde de carbone, ce qui pourrait aider à réduire les émissions de gaz à effet de serre.
L’exploitation du dioxyde de carbone émis par la centrale géothermique est moins coûteuse que celle du dioxyde de carbone des centrales électriques qui utilisent des combustibles fossiles. Dans les centrales à charbon, le dioxyde de carbone est produit par la combustion du charbon dans l’air ; le gaz qui en sort est principalement de l’azote, et la séparation du dioxyde de carbone coûte cher.
Carbon Recycling International a baptisé son méthanol Vulcanol  parce que, selon la société, « il est fabriqué avec l’énergie d’un volcan ». La quantité de dioxyde de carbone produite par la centrale géothermique est relativement faible, environ un 20ème de son équivalent pour les centrales au charbon pour un kilowatt-heure d’électricité. En revanche, la centrale géothermique émet un flux très concentré de dioxyde de carbone qui nécessite moins d’énergie et d’équipement pour son extraction et son exploitation.
Pour produire du méthanol à partir du dioxyde de carbone, il faut une source d’hydrogène car le méthanol (CH3OH) est en partie composé d’hydrogène. L’hydrogène est également un combustible en soi et fournit l’énergie chimique nécessaire pour former du méthanol. Carbone Recycling International obtient son hydrogène en utilisant, pour l’ électrolyse de l’eau, l’électricité de la centrale géothermique. Le processus sera rentable dès l’année prochaine, lorsque son usine – qui produira alors cinq millions de litres de méthanol – fonctionnera à pleine capacité.
Les chercheurs sont à la recherche d’autres idées pour que le recyclage du carbone soit rentable. Des catalyseurs sont en train d’être mis au point pour diminuer la quantité d’énergie nécessaire pour transformer le dioxyde de carbone en produits chimiques utiles, et aussi pour pouvoir produire des produits chimiques plus intéressants que le méthanol, tel que le propanol. Au prix de l’électricité en Islande, on pourrait produire une tonne de propanol (qui se vend pour environ $ 3200 / 2350 € ) avec moins de 800 $ (590€) d’électricité. Toutefois, le marché du propanol est relativement limité.
Source : MIT Review. .

 

drapeau anglaisMost tourists who visit Iceland make a stop at the Blue Lagoon on the Reykjanes Peninsula and plunge their bodies in the blue water spewed by the Svartsengi geothermal plant that has been operational since 1976. Now a small Icelandic company is hoping to turn a profit from the waste carbon dioxide from the same plant.

Carbon Recycling International has built an adjacent plant that converts the carbon dioxide into methanol, a fuel for making plywood, paints, solvents and other products. It may be the first company in the world to demonstrate a commercially viable way of making liquid fuel directly from carbon dioxide, something that could help reduce greenhouse gas emissions.

The carbon dioxide emitted by the geothermal plant is cheaper to capture than the carbon dioxide from fossil-fuel power plants. At coal-fired plants, carbon dioxide is a product of burning coal in air ; the resulting flue gas, like air, is mostly nitrogen, and separating the carbon dioxide is expensive.

Carbon Recycling International brands its methanol Vulcanol because “it’s made with energy from a volcano.” The amount of carbon dioxide produced by the geothermal plant is relatively small, roughly one-20th as much as for coal-fired power plants per kilowatt-hour of electricity. But the geothermal plant emits highly concentrated streams of carbon dioxide that require less energy and equipment to separate and capture.

To make methanol from carbon dioxide, you need a source of hydrogen, since methanol (CH3OH) is partly made of hydrogen. Hydrogen is also a fuel in its own right and provides the chemical energy needed to form methanol. Carbon Recycling International gets its hydrogen by using electricity from the geothermal power plant to split water. The process will be profitable by next year, when its five-million-litre methanol plant is operating at full capacity.

Researchers are looking at other ideas for making carbon recycling profitable. Catalysts are being developed that decrease the amount of energy required to turn carbon dioxide into useful chemicals, and also make it possible to produce chemicals more valuable than methanol, such as propanol. With the price of electricity in Iceland, you could make a ton of propanol (which sells for about $3,200) with less than $800 of electricity. The market for propanol, however, is relatively small.

Source : MIT Review.

Islande-centrale

 Centrale thermique de Svartsengi, au sud-ouest de l’Islande (Photo:  C.  Grandpey)

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