Catégorie : Science

Les lacs de lave de Io // Io’s lava lakes

drapeau francaisEn tant qu’êtres humains, nous sommes avant tout attirés par les volcans sur Terre, mais nous ne devons pas oublier que le volcanisme existe ou a existé sur d’autres planètes du système solaire. Jupiter et sa lune Io en sont un parfait exemple.

Des chercheurs de l’Université Brigham Young dans l’Utah ont examiné des photos prises par la sonde spatiale Cassini et ils ont fait des descriptions détaillées de trois des points chauds de Io: Pillan, Wayland Patera et Loki Patera. Ils ont constaté que chacun a son propre style éruptif. Les travaux des chercheurs nous aideront à comprendre ce qui se passe exactement sur Io, mais ils pourraient également offrir un aperçu de ce qu’était le volcanisme de la Terre à ses origines.
Io effectue une orbite ovale autour de Jupiter et, de ce fait, elle subit différentes forces gravitationnelles qui compriment périodiquement son intérieur rocheux. Ce phénomène génère tellement de chaleur que Io est, d’un point de vue géologique, l’objet le plus actif de tout le système solaire.
Cette trajectoire est peut-être aussi la raison pour laquelle les sondes qui ont été envoyés vers Jupiter ont recueilli si peu d’images. Dans les années 1970, les sondes spatiales Pioneer et Voyager n’ont pu prendre que quelques photos avant de filer dans l’espace. La sonde Galileo a visité Jupiter entre 1995 et 2003, tandis que Cassini a seulement effectué une brève visite au début des années 2000 alors qu’elle se dirigeait vers Saturne.
En examinant les photos, les chercheurs de l’Utah a accordé une attention particulière au flux de chaleur dégagé par les volcans. A partir de la température des lacs de lave, ils ont pu déterminer quel type de lave était le plus répandu et ils ont conclu qu’il s’agissait probablement de basalte. L’équipe a également essayé de voir comment l’émission de chaleur a évolué avec le temps, ce qui a révélé une personnalité unique pour chaque lac de lave.
Il semble que «Pillan soit l’architecte des trois». Les sondes précédentes l’ont vu entrer en éruption en 1997et émettre suffisamment de lave pour couvrir 5600 kilomètres carrés. Les relevés de température de Cassini suggèrent qu’il est maintenant entouré par une masse considérable de roches en voie de refroidissement qui s’est construite autour du lac de lave.
Wayland Patera, qui a environ 95 kilomètres de diamètre, semble être soit une coulée de lave en train de refroidir, soit un lac de lave qui connaît une période de faible activité.
Loki Patera s’étend sur 200 kilomètres et émet environ 13 pour cent de toute la chaleur de Io. Sa morphologie varie au fil du temps. Elle peut prendre l’aspect d’une croûte solide, ou bien cette croûte va se rompre et donner naissance à des fontaines de lave.
Comme souvent dans l’espace, l’échelle n’a rien à voir avec ce qui se passe sur Terre. L’Erta Ale en Ethiopie, le Kilauea à Hawaii et le mont Erebus en Antarctique sont beaucoup plus petits que leurs homologues sur Io.
Toutefois, de telles éruptions gigantesques ont eu lieu sur la Terre dans le passé et étudier celles qui se produisent sur Io peut donner des indices sur nos origines.

Source : The New Scientist.

 

drapeau anglaisAs humans, we mainly concentrate on volcanoes on Earth but we should not forget that volcanism exists or existed on other planets of the solar system. Jupiter and its moon Io are a perfect example of this volcanism.

Researchers at Brigham Young University in Utah have examined snapshots taken by the Cassini space probe and made detailed descriptions of three of Io’s hotspots: Pillan, Wayland Patera and Loki Patera. They found that each one has its own eruption style. The scientists’ work will help us understand what exactly happens on Io but it could also offer a glimpse of what the early, highly volcanic Earth was like.

Io traces an oval-shaped orbit around Jupiter, so it experiences varying gravitational forces that periodically squeeze its rocky interior. This generates so much heat that Io is  the most geologically active object in the solar system.

This may be the reason why the probes that were sent to Jupiter collected so few images. In the 1970s, the Pioneer and Voyager space probes could only take a few pictures before flying away into space. The Galileo spacecraft visited Jupiter between 1995 and 2003 while Cassini only paid a brief visit in the early 2000s on its way to Saturn.

While examining the pictures, the Utah researchers paid a particular attention to the volcanoes’heat flow. From the temperature of the lakes, they were able to determine what type of lava was most common and concluded that it was most likely molten basalt. The team also tried to see how heat emission changed over time, which revealed the lava lakes’ unique personalities.

It seems « Pillan is the architect of the three ». Previous probes saw it erupt in 1997, emitting enough lava to cover 5600 square kilometres. Cassini’s temperature readings suggest it is now surrounded by a relatively huge mass of cooling rock that has built up around the lava lake.

Wayland Patera, which is roughly 95 kilometres across, appears to be either a cooling lava flow or a lava lake during a period of low activity.

Loki Patera spans 200 kilometres and emits around 13 per cent of all the heat from Io. Its morphology varies over time. You may find a solid crust, or the crust will break and sometimes give way to lava fountains.

As often in space the scale has nothing to do with what happens on Earth. Erta Ale in Ethiopia, Kilauea in Hawaii and Mount Erebus in Antarctica are much smaller than their counterparts on IO.

However, such massive eruptions have occurred on Earth in the past and studying Io may give clues to our origins.

Source: The New Scientist.

Parenthèse dans le Parc du Mercantour

Il y a quelques jours, sous la houlette de mon ami Jacques Drouin avec lequel j’avais écrit Mémoires Volcaniques, je me suis rendu dans le Parc National du Mercantour pour visiter les gravures rupestres de la Vallée des Merveilles et de celle de Fontanalba. L’endroit n’est accessible qu’en randonnée ce qui explique que le site préhistorique ait été si bien conservé. Passionné de légendes de cette région et remarquable conteur, Jacques m’a fait découvrir ce superbe endroit où persistent au printemps les névés qui donnent plus de relief au paysage minéral. A cette époque de l’année, les fleurs sortent du long hiver et les animaux commencent à faire provision de vitamines pour les prochaines froidures.
Le Mont Bego (2 872 mètres) domine les vallées de son imposante stature. Le relief a été modelé par les glaciers qui recouvraient ses pentes il y a quelques 10 000 ans. C’est sur ces dalles polies et laminées par la glace que l’on peut observer la grande majorité des gravures. On en a dénombré plus de 40 000 sur l’ensemble du site, dont au moins 35 000 pétroglyphes pré-protohistoriques. Elles sont gravées sur plus de quatre mille dalles usées par les rivières de glace. Parfois associées entre elles, parfois seules, elles restent un mystère pour la plupart des chercheurs. Une étude est en cours pour essayer de comprendre si les agencements sont fortuits ou si certaines séquences se répètent. On distingue cinq catégories de gravures : les corniformes, les armes et outils, les figures anthropomorphes, les figures géométriques ainsi que les figures non représentatives.

La randonnée dans les vallées de Fontanalba et des Merveilles ne saurait se terminer sans une visite au superbe Musée des Merveilles dans la petite ville de Tende. Remarquablement conçu, il constitue la suite logique à la découverte des gravures sur le terrain. En outre, vous trouverez dans la boutique du Musée plusieurs ouvrages de contes écrits par … Jacques Drouin !

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(Photos:  C.  Grandpey)

Eruptions volcaniques et hivers froids en Irlande // Volcanic eruptions and cold winters in Ireland

drapeau francais   En étudiant scrupuleusement 40.000 chroniques médiévales – les Annales Irlandaises – et en les comparant à des mesures effectuées à partir de carottes de glace, des chercheurs ont réussi à lier les conséquences climatiques des éruptions volcaniques aux épisodes de froid extrême en Irlande sur une période de 1200 ans, entre 431 et 1649.
Leur étude, qui a été récemment publiée dans la revue Environmental Research Letters, a montré que sur cette durée jusqu’à 48 éruptions volcaniques explosives ont pu être identifiées par le projet Greenland Ice Sheet (GISP2) qui enregistre chaque année les dépôts de sulfate volcanique dans les carottes de glace.
Parmi ces 48 événements volcaniques, 38 ont été étroitement associés à 37 événements de froid extrême identifiés en examinant systématiquement les entrées écrites dans les Annales Irlandaises et en recensant les phénomènes météorologiques observés directement, tels que les fortes chutes de neige et le gel, les périodes pendant lesquelles la glace a recouvert les lacs et les rivières, ainsi que les descriptions contemporaines de temps anormalement froid.
Une conclusion importante de l’étude est que les éruptions volcaniques explosives sont fortement et constamment impliquées dans la survenue de phénomènes météorologiques froids au cours de cette longue période temps (1200 ans) en Irlande. Il est rare que de tels événements météorologiques extrêmes se produisent dans un pays au climat océanique comme l’Irlande.
On sait que, suite à l’injection de dioxyde de soufre dans la stratosphère, les éruptions volcaniques peuvent jouer un rôle important dans la régulation du climat de la Terre. A l’issue des éruptions, le dioxyde de soufre se transforme en particules d’aérosols sulfatés qui réfléchissent la lumière solaire et entraînent un refroidissement temporaire de la surface de la Terre.
Alors que les effets globaux des éruptions récentes sont assez bien connus, comme celle du Pinatubo en 1991, on sait moins de choses sur leurs effets sur le climat avant l’apparition des instruments de mesures, ou encore leurs effets à l’échelle régionale. Les Annales Irlandaises ont permis d’apporter des réponses à ces deux questions.
Les grandes éruptions sont susceptibles de refroidir le climat en été ; en revanche, pendant l’hiver, les éruptions de basse latitude dans les tropiques ont plutôt tendance à réchauffer une grande partie de l’hémisphère nord car elles provoquent un renforcement des vents d’ouest qui apportent, par exemple, l’air plus chaud océanique en Europe. Toutefois, l’étude a identifié plusieurs cas où des éruptions de basse latitude semblaient correspondre à des hivers extrêmement froids en Irlande. Par exemple, les chercheurs ont été surpris de constater que, dans les années 1600, l’éruption au Pérou du Huaynaputina avait entraîné des hivers extrêmement froids en Irlande les années suivantes.
La possibilité que les éruptions tropicales puissent entraîner des hivers plus rigoureux en Irlande met en lumière la complexité de la relation volcans-climat en termes de réaction climatique régionale aux événements volcaniques.

Source : California Science & technology News.

drapeau anglais   By critically assessing over 40,000 written Irish medieval chronicles and comparing them with measurements taken from ice cores, researchers successfully linked the climatic aftermath of volcanic eruptions to extreme cold weather events in Ireland over a 1200-year period from 431 to 1649.

Their study, which has recently been published in the journal Environmental Research Letters, showed that over this timescale up to 48 explosive volcanic eruptions could be identified in the Greenland Ice Sheet Project (GISP2) ice-core, which records the deposition of volcanic sulphate in annual layers of ice.
Of these 48 volcanic events, 38 were associated, closely in time, with 37 extreme cold events, which were identified by systematically examining written entries in the Irish Annals and picking out directly observed meteorological phenomena and conditions, such as heavy snowfall and frost, prolonged ice covering lakes and rivers, and contemporary descriptions of abnormally cold weather.
A major result of the study is that explosive volcanic eruptions are strongly, and persistently, implicated in the occurrence of cold weather events over this long timescale in Ireland. In their severity, these events are quite rare for the country’s mild maritime climate.
It is well-known that through the injection of sulphur dioxide into the stratosphere, volcanic eruptions can play a significant role in the regulation of the Earth’s climate. Sulphur dioxide is converted into sulphate aerosol particles after eruptions which reflect incoming sunlight and result in an overall temporary cooling of the Earth’s surface.
While the global effects of recent eruptions are quite well-known, such as the 1991 Mount Pinatubo eruption, less is known about their effects on climate before the beginning of instrumental weather recording, or their effects on regional scales; the Irish Annals provided an opportunity to explore both of these issues.

Although the effect of big eruptions on the climate in summer is likely to cause cooling, during the winter, low-latitude eruptions in the tropics have instead been known to warm large parts of the northern hemisphere as they cause a strengthening of the westerly winds that brings, for example, warmer oceanic air to Europe; however, this study identified several instances when low-latitude eruptions appeared to correspond to extreme cold winters in Ireland. One example is the 1600 eruption in Peru of Huaynaputina, which the researchers found, against expectations, to be associated with extreme cold winter weather in Ireland in the following years.
The possibility that tropical eruptions may result in severe winter cooling for Ireland highlights the considerable complexity of the volcano-climate system in terms of the regional expression of the response of climate to volcanic disturbances.
Source : California Science & technology News.

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L’éruption du Pinatubo (1991) a eu un effet certain sur le climat de la planète. Elle est décrite dans mon dernier livre « Killer Volcanoes, éruptions meurtrières des temps modernes » (voir colonne de gauche de ce blog).

[Crédit photo:  Wikipedia]

 

L’eau de l’Etna: un danger pour la santé? // Is Mount Etna’s water a health risk?

drapeau francais   Ce n’est pas une découverte. Plusieurs articles de presse ont attiré l’attention de la population sur les risques pour la santé que représenterait une vie sur les flancs de l’Etna. La cause du problème serait l’eau des puits qui alimente environ 1,5 millions d’habitants. Cela fait plusieurs années que cette situation sanitaire fait l’objet de débats mais la cause réelle du problème n’a jamais été formellement déterminée. En particulier, le nombre de personnes atteintes de la maladie de Parkinson est largement au-dessus de la moyenne nationale. La cause de cette maladie est mal connue mais on l’attribue souvent à des facteurs environnementaux tels que la pollution.

On a relevé un certain nombre d’éléments potentiellement toxiques dans l’eau de source collectée dans les puits autour de l’Etna. Ainsi, les échantillons prélevés en 2010 avaient des concentrations de manganèse atteignant 2600μg/l alors qu’officiellement cette concentration ne devrait pas dépasser 50μg/l.

Les scientifiques de l’Université de Catane ont essayé de déterminer l’origine de la pollution de l’eau souterraine. Pour ce faire, ils ont utilisé une technique appelée spectroscopie photoélectronique X (XPS) pour analyser la composition de surface des laves émises par l’Etna pendant son activité d’avril 2012. La technique XPS consiste à projeter des rayons X sur un matériau et à mesurer les électrons libérés ensuite par les couches superficielles, jusqu’à une profondeur de quelques nanomètres (1 nanomètre = 10-9 mètre). Les techniques utilisées précédemment pour étudier la lave étaient seulement capables d’étudier la composition de masse. La technique XPS permet de différencier les éléments de surface et les éléments de masse. L’analyse de la surface de la lave est importante car c’est elle qui va progressivement s’éroder et se dissiper dans l’environnement.

Les résultats obtenus en surface avec la technique XPS ont été comparés avec ceux obtenus dans la masse avec les rayons X seuls. Comparées à celles obtenues dans la masse, des quantités inférieures de silice, de fer, de calcium et de potassium et des quantités supérieures d’aluminium, de sodium et de phosphore ont été décelées en surface. Il est intéressant de noter que la valeur correspondant au manganèse décelé en surface est plus du double de celle trouvée dans la masse. Cela pourrait expliquer pourquoi la concentration de manganèse dans les puits autour de l’Etna est si élevée.

L’exposition chronique au manganèse peut entraîner le manganisme. Parmi les symptômes figurent une baisse de la motricité ainsi que des tremblements qui sont également typiques de la maladie de Parkinson. L’équipe scientifique déduit de ces analyses que certains cas de maladie de Parkinson décelés dans la partie orientale de la Sicile pourraient en fait être des cas de manganisme.

Source : Chemistry World.

 

drapeau anglais   This is nothing new : Some illnesses are more numerous on the flanks of Mount Etna than elsewhere in Sicily. Almost 1.5 million people are supplied with water from Etna’s wells. The origins of elevated occurrences of some health problems in the population around the volcano have been debated for many years. Reports have shown that levels of Parkinson’s disease in the area are well above average. The cause of the disease is not understood but it has been linked to environmental factors such as pollution.

Groundwater from Etna’s wells has been found to contain very high levels of some potentially toxic elements. Water samples collected in 2010 had manganese concentrations up to 2600μg/l while Italian legislation states it should be no higher than 50μg/l.

Scientists at the University of Catania have investigated a possible origin of the groundwater pollution. They used x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to characterise the surface composition of lava stones emitted from Mount Etna during activity in April 2012.

XPS involves firing x-rays at a material and measuring the electrons subsequently released from its surface layers, down to a depth of a few nanometres. Previous techniques used to study lava stones have only been capable of studying the bulk composition. XPS allowed the team to differentiate between elements in the surface and elements in the bulk. Analysing the surface of the stones is important as this is what will gradually erode and dissipate into the environment.

The XPS surface results were compared with results from x-ray analysis of the bulk. Significantly lower amounts of silicon, iron, calcium and potassium, and higher amounts of aluminium, sodium and phosphorus were found on the surface than in the bulk. Remarkably, the value of surface manganese was found to be more than twice that in the bulk. This may explain why the concentration of manganese in Etna’s wells is so high.

Chronic exposure to manganese can cause manganism. Symptoms include impaired motor skills and tremors, but these are also typical of Parkinson’s disease. The team suggests that their surface analysis provides evidence that some of the Parkinson’s cases in east Sicily may actually be misdiagnosed manganism.

Source: Chemistry World.

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(Photo:  C. Grandpey)