Catégorie : Science

Antarctique : le mystère de la polynie de Maud Rise // Antarctica : the mystery of the Maud Rise polynia

Chaque hiver en Antarctique (ne pas oublier que les saisons sont inversées dans l’hémisphère sud), la glace de mer qui entoure le continent double presque sa superficie. Cependant, lors des hivers 2016 et 2017, un phénomène a longtemps intrigué les scientifiques: un trou immense, baptisé polynie de Maud Rise, de la taille de la Suisse s’est ouvert dans la banquise. Le Maud Rise est un plateau océanique dans la mer de Weddell. Il s’élève, dans sa partie la moins profonde, à environ 1 000 mètres sous la surface de l’océan Austral.

Les polynies sont des zones d’eau libre entourées par la glace de mer. Elles se forment dans les régions polaires sous l’influence de divers facteurs, tels que les courants océaniques, les vents, les variations de température et les activités géologiques sous-marines. Elles peuvent être temporaires ou permanentes et fournissent des habitats vitaux pour diverses espèces marines comme les mammifères marins, les oiseaux et les poissons. Elles revêtent donc une certaine importance d’un point de vue écologique. De plus, les polynies peuvent influencer les échanges de chaleur et de gaz entre l’océan et l’atmosphère, ce qui peut avoir des conséquences significatives pour le climat régional et mondial.

En 2016 et 2017, la polynie de Maud Rise dans la mer de Weddell, a captivé l’attention des chercheurs du monde entier. Ils se sont demandé pourquoi une polynie d’une telle ampleur était apparue dans une région totalement couverte de glace, malgré les conditions hivernales rigoureuses.

Des études ont révélé que la formation de la polynie de Maud Rise résultait d’une combinaison complexe de facteurs. Elle est d’abord due à un renforcement du courant océanique circulaire dans la mer de Weddell. Ce phénomène provoque une remontée d’eau chaude des profondeurs vers la surface, favorisant ainsi la fonte de la glace de mer.

Des analyses plus poussées ont révélé l’implication de tourbillons turbulents autour de Maud Rise. Ils agissent comme des pompes favorisant la remontée d’eau salée vers la surface. Selon les chercheurs, ce processus, combiné au transport d’Ekman*, contribue à maintenir l’ouverture dans la banquise malgré les conditions défavorables.

Comme indiqué plus haut, les polynies, telles que celle de Maud Rise, ne sont pas seulement des curiosités scientifiques. Elles ont également des implications à long terme sur l’écosystème antarctique. En modifiant la circulation des courants océaniques et en influençant le transport de la chaleur dans la région, ces zones ouvertes peuvent en effet avoir des effets à long terme sur la biodiversité marine et sur le climat régional.

Comprendre ces phénomènes complexes permet de mieux appréhender les impacts du réchauffement climatique sur les régions polaires. Les recherches sur la polynie de Maud Rise apportent des éclairages précieux sur les processus océaniques qui façonnent l’Antarctique et l’océan Austral.

* Le transport d’Ekman est le déplacement horizontal des couches d’eaux superficielles de l’océan par la seule action de la friction du vent à la surface.

Source : Presse scientifique dont Sciencepost et Live Science.

Les détails de l’étude sont publiés dans Science Advances :

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj0777

Image satellite de la polynie de Maud Rise (Source : NASA)

Schéma illustrant la formation des polynies côtières en Antarctique (Source ; Wikipedia)

—————————————————–

Every winter in Antarctica (don’t forget that the seasons are reversed in the southern hemisphere), the sea ice surrounding the continent almost doubles its surface. However, during the winters of 2016 and 2017, a phenomenon has long puzzled scientists : an immense hole, called the Maud Rise polynya, the size of Switzerland opened in the sea ice. The Maud Rise is an ocean plateau in the Weddell Sea. It rises, at its shallowest, about 1,000 meters below the surface of the Southern Ocean.
Polynyas are areas of open water surrounded by sea ice. They form in polar regions under the influence of various factors, such as ocean currents, winds, temperature variations and underlying geological activities. They can be temporary or permanent and provide vital habitats for various marine species such as marine mammals, birds and fish. They are therefore of some importance from an ecological point of view. Additionally, polynyas can influence the exchange of heat and gases between the ocean and the atmosphere, which can have significant consequences for regional and global climate.
In 2016 and 2017, the Maud Rise polynya in the Weddell Sea captivated the attention of researchers around the world. They wondered why a polynya of such magnitude had appeared in a region completely covered in ice, despite the harsh winter conditions.
Studies have revealed that the formation of the Maud Rise polynya resulted from a complex combination of factors. It is firstly due to a strengthening of the circular ocean current in the Weddell Sea. This phenomenon causes warm water to rise from the depths to the surface, thus favouring the melting of sea ice.
Further analysis revealed the involvement of turbulent eddies around Maud Rise. They act as pumps encouraging the rise of salt water towards the surface. According to the researchers, this process, combined with Ekman transport*, helps maintain the opening in the sea ice, despite unfavorable conditions.
As noted above, polynyas, such as that of Maud Rise, are not just scientific curiosities. They also have long-term implications for the Antarctic ecosystem. By modifying the circulation of ocean currents and influencing the transport of heat in the region, these open areas can indeed have long-term effects on marine biodiversity and the regional climate.
Understanding these complex phenomena allows to better understand the impacts of global warming on the polar regions. Research on the Maud Rise polynya provides valuable insight into the ocean processes that shape Antarctica and the Southern Ocean.

* Ekman transport is the horizontal movement of layers of surface water in the ocean by the sole action of wind friction on the surface.

Source: Scientific press including Sciencepost and Live Science.

Details of the study are published in Science Advances :
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj0777

Pérou : Juanita retrouve un visage // Peru: Juanita finds a face

Dans la région d’Arequipa au Pérou, le volcan Sabancaya culmine à 5967 mètres d’altitude et a connu plusieurs phases éruptives pendant la période historique.

 

Le Sabancaya et son voisin le Mont Ampato (Crédit photo : Wikipedia)

Plus près de nous, le Sabancaya est entré en éruption le 28 mai 1990. Au fil des jours, des explosions vulcaniennes de plus en plus violentes ont généré des panaches de cendre atteignant 7 ou 8 kilomètres de hauteur, avec des retombées jusqu’à 20 kilomètres de distance. Elles ont incité de nombreux villageois à fuir les pentes du volcan.

Les 23 et 24 juillet 1991, un essaim sismique a donné naissance à plusieurs lahars qui ont submergé quatre villages. Les secousses ont fait s’effondrer des maisons. La presse a fait état de 20 morts, 80 blessés et 3000 personnes qui ont perdu leurs habitations.

De nouvelles explosions se sont produites le 5 et le 7 mars 1994, avec des panaches de cendre de 3 kilomètres de hauteur. L’éruption s’est poursuivie avec des variations d’intensité jusqu’aux alentours du mois de septembre 1998.

 

L’éruption du Sabancaya en juin 1990 (Crédit photo : Smithsonian Institution)

Cette éruption du Sabancaya a eu une conséquence inattendue. La cendre du volcan a fait fondre la glace qui recouvrait le Mont Ampato voisin et exposé une momie inca, Juanita, découverte en 1996 par une équipe d’archéologues. Enveloppée d’un beau châle de laine alpaga, elle a reposé pendant cinq siècles sur la montagne, à 6300 mètres d’altitude, et y serait restée encore longtemps si l’éruption du Sabancaya n’avait pas trahi la présence de sa tombe. Son corps parfaitement conservé a été protégé des bactéries et autres champignons par son enveloppe de glace.

 

Juanita (Source : WikiCommons)

On pense que la jeune fille, âgée de 12-14 ans à l’époque, a été victime de la Capacocha, cérémonie pendant laquelle les Incas sacrifiaient des enfants aux dieux de la montagne car ils étaient persuadés que le Mont Ampato les approvisionnait en eau tout en les protégeant des avalanches et des tremblements de terre. Un tel sacrifice était un honneur pour un Inca, comme semble le montrer le visage apaisé de la jeune fille qui était agenouillée, tenant son châle d’une main, quand elle a été découverte. Elle était entourée d’offrandes telles que des poteries, de petits sacs de maïs et quelques figurines en or et en argent. Objet d’examens à l’aide de matériel de haute technologie, elle repose désormais au musée d’Arequipa.

Source : Killer Volcanoes. Claude Grandpey. Cégé Editions. 2013)

La découverte de la momie prend une nouvelle tournure aujourd’hui. Un article paru dans le National Geographic en octobre 2023 nous apprend que grâce à une analyse archéologique et à un travail de reconstitution médico-légal minutieux, le visage de Juanita a retrouvé ses traits. Le buste saisissant de la jeune femme constitue la pièce maîtresse d’une exposition présentée au Pérou et est l’objet d’un projet dont le but est de comprendre le drame du sacrifice humain perpétré dans les Andes il y a un demi-millénaire.

Oscar Nilsson, un archéologue et sculpteur suédois, a été capable d’extrapoler la profondeur probable du tissu facial qui recouvrait autrefois le crâne de la jeune fille grâce à une multitude d’outils (scanners, analyse d’ADN, informations sur l’alimentation et les maladies) qui lui permettent de déduire le visage d’un individu.

Puis Oscar Nilsson a imprimé une réplique en 3D du crâne de Juanita et a inséré des patères en bois à sa surface afin de guider la profondeur et le placement de chacun des muscles, faits à la main à partir d’argile modelable. Ajoutés un à un, les yeux, le nez, les tissus fragiles à la texture de corde ont formé un visage humain.

Après avoir réalisé un moule en silicone du buste, il a ajouté des centaines de cheveux et de pores individuels tout en nuances de brun et de rose. Tout cela a pris dix semaines. Le résultat, habillé de robes tissées par des Péruviennes du Centre des textiles traditionnels, constitue l’attraction principale de l’exposition « Capacocha : dans les pas des dieux incas » qui se tient jusqu’au 18 novembre au Musée des sanctuaires andins, à Arequipa.

La reconstitution sera exposée à côté de la momie de Juanita et sera accompagnée des histoires de quinze autres enfants choisis pour le rituel du capacocha et sacrifiés au sommet de l’Ampato ou d’autres pics andins.

En effectuant des analyses toxicologiques et médico-légales sur les restes d’un bébé et de quatre victimes âgées de six à sept ans présentées dans l’exposition, les scientifiques ont découvert qu’elles avaient été particulièrement choyées dans les mois précédant leur sacrifice et qu’elles avaient bénéficié d’un régime alimentaire composé de feuilles de coca, de vignes d’ayahuasca et d’alcool dans les semaines qui ont précédé leur mort ; c’était moins pour les intoxiquer que pour faire en sorte que ces jeunes enfants restent calmes et n’éprouvent pas d’anxiété alors que le moment du sacrifice approchait à grands pas.

Source : National Geographic.

 Juanita, la Fille des glaces d’Ampato, telle que reconstituée par l’archéologue et sculpteur Oscar Nilsson. (Musée des sanctuaires andins à Arequipa)

————————————————

In the Arequipa region of Peru, the Sabancaya volcano peaks at 5967 meters above sea level and has experienced several eruptive phases during the historical period.
Closer to us, Sabancaya erupted on May 28th, 1990. Over the days, increasingly violent Vulcanian explosions generated plumes of ash reaching 7 or 8 kilometers in height, with ashfall as far as 20 kilometers away. It prompted many villagers to flee the slopes of the volcano.
On July 23rd and 24th, 1991, a seismic swarm caused several lahars which submerged four villages. The tremors caused houses to collapse. The press reported 20 dead, 80 injured and 3,000 people who lost their homes.
New explosions occurred on March 5th and 7th, 1994, with ash plumes 3 kilometers high. The eruption continued with variations in intensity until around September 1998.

This Sabancaya eruption had an unexpected consequence. Ash from the volcano melted the ice that covered nearby Mount Ampato and exposed an Inca mummy, Juanita, discovered in 1996 by a team of archaeologists. Wrapped in a beautiful alpaca wool shawl, she rested for five centuries on the mountain, at an altitude of 6,300 meters, and would have remained there for a long time if the eruption of Sabancaya had not betrayed the presence of her tomb. Its perfectly preserved body was protected from bacteria and other fungi by its covering of ice.
It is believed that the young girl, aged 12-14 at the time, was a victim of the Capacocha, a ceremony during which the Incas sacrificed children to the mountain gods because they were convinced that Mount Ampato supplied them with water while protecting them from avalanches and earthquakes. Such a sacrifice was an honor for an Inca, as seems to be shown by the peaceful face of the young girl who was kneeling, holding her shawl in one hand, when she was discovered. She was surrounded by offerings such as pottery, small bags of corn and some gold and silver figurines. Subject to examination using high-tech equipment, it now rests in the Arequipa museum.
Source: Killer Volcanoes. Claude Grandpey. Cégé Editions. 2013)

The discovery of the mummy takes a new turn today. An article published in National Geographic in October 2023 tells us that thanks to an archaeological analysis and meticulous forensic reconstruction work, Juanita’s face has regained its features. The striking bust of the young woman forms the centerpiece of an exhibition presented in Peru and is the subject of a project whose aim is to understand the drama of human sacrifice perpetrated in the Andes half a millennium ago.

Oscar Nilsson, a Swedish archaeologist and sculptor, was able to extrapolate the likely depth of the facial tissue that once draped Juanita’s skull—using everything from CT scans to information about diet and disease—to make educated guesses about her face. Then he printed a 3D replica of Juanita’s skull, plugging wooden pegs onto its surface to guide the depth and placement of each muscle. Eyes, a nose, the tissues that constitute a human face were added in turn. After using a mold to make a silicone bust, he added hundreds of individual hairs and pores in shades of brown and pink. The work took 10 weeks. The resulting sculpture, wrapped in robes woven by women from Peru’s Centro de Textiles Tradicionales del Cusco, is the main attraction of “Capacocha: Following the Inca Gods,” which opened in November 2023 at the Museo Santuarios Andinos in Arequipa.

The reconstruction will beaccompanied by the stories of 18 additional children selected for capacocha atop Ampato and other Andean mountains.

When conducting toxicological and forensic analyses of the remains of a toddler and four six- to seven-year-old victims of capacocha, the researchers found that they were well nourished in the months before their sacrifice. They were also fed coca leaves, ayahuasca vine, and alcohol in the weeks before their deaths. It was not so much to intoxicate them as to keep them sedated and anxiety free in the moments preceding their sacrifice.

Source : National Geographic.

Un nouvel outil Copernicus ! // A new Copernicus tool !

Dans mes informations sur le climat et le réchauffement de notre planète, je fais souvent référence à Copernicus – Copernicus Climate Change Service (C3S) – le programme d’observation de la Terre de l’Union européenne. Copernicus offre des services d’information basés sur l’observation de la Terre par satellite et les données in situ. Toutes ces informations aident les prestataires de services, les autorités publiques et les autres organisations internationales à améliorer la qualité de vie des citoyens européens. A noter que les services d’information fournis sont accessibles gratuitement et librement à ses utilisateurs.

Copernicus a récemment lancé un nouvel outil, une page intitulée « Climate Pulse », qui permet de visualiser les données journalières sous forme de graphique, de fichier CSV – Comma-separated values – valeurs séparées par des virgules) et de carte d’anomalies. Le lien vers cette page est le suivant : https://pulse.climate.copernicus.eu.

L’avantage principal de cet outil est d’obtenir les données beaucoup plus rapidement. Ainsi, les données du 24 avril (image ci-dessous) sont désormais disponibles dès le 26 avril, ce qui n’était pas la cas ces dernières années. Copernicus précise que les graphiques sont basés sur les données de la réanalyse climatique ERA5, un ensemble de données mondial produit pour le C3S par le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts – ECMWF).

En regardant le graphique de gauche, on se rend compte que le niveau de température le 24 avril 2024 est supérieur à ce qu’il était au même moment en 2023 (14,97°C en 2023 et 15,25°C en 2024). Ce n’est pas parce que nous avons une sensation de froid en ce moment en France qu’il faut s’empresser de généraliser à l’ensemble de la planète !

——————————————————

My information on the climate and the warming of our planet often refers to Copernicus – Copernicus Climate Change Service (C3S) – the Earth observation program of the European Union. Copernicus offers information services based on satellite Earth observation and in situ data. All this information helps service providers, public authorities and other international organizations improve the quality of life of European citizens. The information services provided are free and freely accessible to its users.
Copernicus recently launched a new tool, a page called « Climate Pulse », which allows to visualize daily data in the form of a graph, a CSV file (Comma-separated values) and an anomaly map. The link to this page is: https://pulse.climate.copernicus.eu

The main advantage of this tool is to get the data much faster. Thus, the data for April 24th (image above) are now available on April 26th, which was not the case in recent years. Copernicus specifies that the graphs are based on data from the ERA5 climate reanalysis, a global dataset produced for C3S by the European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF).

Un lac de lave à la surface de Io, la lune de Jupiter // A lava lake on Io’s surface, Jupiter’s moon

Une nouvelle animation réalisée à partir de données fournies par la sonde spatiale Juno de la NASA montre un impressionnant lac de lave à la surface de Io, l’une de lunes de Jupiter. Juno a s’est approchée à seulement 1 500 kilomètres de la surface de Io en décembre 2023 et janvier 2024. Ces survols ont permis d’observer de plus près la lune de Jupiter qui héberge des centaines de volcans actifs. Selon la NASA, leurs éruptions sont parfois si puissantes qu’elles peuvent être observées avec des télescopes sur Terre.
Les nouvelles images montrent Loki Patera, un lac de lave de 200 km de large à la surface de Io. Les scientifiques l’observent depuis des décennies. Il se trouve au-dessus des réservoirs magmatiques sous la surface de Io. La lave en cours de refroidissement au centre du lac est entourée de magma possiblement en fusion sur les bords.
L’analyse des données révèle que certaines parties de la surface de Io sont aussi lisses que du verre, rappelant ainsi l’obsidienne sur Terre.
Les instruments à bord de Juno montrent que la surface de Io est plus lisse que celle des trois autres lunes de Jupiter (Europe, Ganymède et Callisto). Io est légèrement plus grande que notre Lune et les surfaces qui ne sont pas constituées de lave en fusion sont en grande partie recouvertes de soufre à la belle couleur jaune et de dioxyde de soufre.
Juno continue de survoler Jupiter et collecte des données sur les spectaculaires cyclones au niveau des pôles. Chacun d’eaux est aussi grand que les États-Unis. La sonde spatiale mesure également les niveaux d’oxygène et d’hydrogène dans l’atmosphère de Jupiter. Elle effectuera un 61ème survol de Jupiter le 12 mai 2024.
Source : NASA, Live Science.

Les données fournies par Juno ont permis de créer une animation du relief de « Steeple Mountain » (la montagne clocher) et du lac de lave Loki Patera :
https://youtu.be/GsbEpYNVTFc

Image du lac de lave extraite de l’animation

————————————————

A new animation performed with NASA Juno spacecraft data reveals an enormous lava lake on the surface of Jupiter’s moon Io. Juno swept within 1,500 kilometers of the volcanic surface of Io in December 2023 and January 2024. These flybys provided the closest look ever at Jupiter’s moon. Io hosts hundreds of active volcanoes. According to NASA, their eruptions are sometimes so powerful that they can be seen with telescopes on Earth.

The new images show Loki Patera, a 200-km-wide lava lake on Io’s surface. Scientists have been observing this lava lake for decades. It sits over the magma reservoirs under Io’s surface. The cooling lava at the center of the lake is ringed by possibly molten magma around the edges.

Analysis of the data suggests parts of Io’s surface are as smooth as glass, reminiscent of volcanically created obsidian glass on Earth.

Juno‘s instruments have determined that Io’s surface is smoother than the surfaces of Jupiter’s three other Galilean moons (Europa, Ganymede and Callisto). Io is slightly larger than Earth’s moon, and the surfaces that aren’t molten are largely covered with yellow sulfur and sulfur dioxide.

Juno continues to fly over Jupiter, collecting data about its dramatic polar cyclones, each of which is the width of the continental U.S. The mission is also measuring levels of oxygen and hydrogen in Jupiter’s atmosphere. The spacecraft will complete its 61st flyby of Jupiter on May 12th, 2024.

Source : NASA, Live Science.

Juno spacecraft data has been used to create an animation of « Steeple Mountain » and the lava lake Loki Patera :

https://youtu.be/GsbEpYNVTFc