Catégorie : Science

Les cendres volcaniques préservent les fossiles // Volcanic ash preserves fossils

Les volcans tels que le Vésuve, situés à la frontière des plaques tectoniques, sont connus pour leurs éruptions explosives et de grande ampleur, capables de générer plusieurs dizaines de kilomètres cubes de matériaux. Ces éruptions peuvent piéger quasi instantanément la vie présente et conserver sous leurs cendres les témoignages de civilisations entières, comme à Pompéi ou sur l’île grecque de Santorin.

Photo: C. Grandpey

 Une équipe internationale de chercheurs a publié un article décrivant la découverte de deux nouvelles espèces de trilobites présentant des détails anatomiques inédits. Ces arthropodes fossiles retrouvés pétrifiés dans leur dernière posture sont les représentants d’un écosystème vieux de 515 millions d’années, un «Pompéi» marin, découvert dans des niveaux de cendres volcaniques, à Aït Youb, dans la région du Souss-Massa au Maroc.

 

Vue ventrale d’une reconstitution microtomographique d’un trilobite Gigoutella mauretanica. (Source : A. Mazurier, Abderrazak El Albani)

À Aït Youb, lors d’une éruption volcanique, les organismes vivants ont été ensevelis par des nuées ardentes. Les tissus biologiques ont alors été consumés par la chaleur intense, ne laissant que des cavités dans les cendres solidifiées : les moules des organismes. Ces derniers préservent les moindres détails de la surface extérieure des trilobites, y compris les poils et les épines le long des appendices. Leur tube digestif a également été conservé après s’être rempli de cendres.

Grâce à une technique d’imagerie, la microtomographie de rayons X, les scientifiques ont pu étudier les fossiles en 3D sans les extraire de leur gangue. Cette technique se base sur la propriété des rayons X à traverser la matière et à être absorbés en fonction de la nature et de la densité des constituants qu’ils rencontrent. En remplissant numériquement leur moule, les corps disparus ont été reconstitués avec un niveau de détails saisissant.

 

Vue latérale d’une reconstitution microtomographique d’un trilobite Gigoutella mauretanica. (Source : A. Mazurier, Abderrazak El Albani)

Cette découverte démontre le rôle essentiel des dépôts de cendres volcaniques pour la préservation des fossiles et l’importance cruciale de l’exploration des environnements sous-marins volcaniques.

Elle démontre aussi que la microtomographie de rayons X est un outil puissant permettant d’observer en 3D des objets fossilisés dans des roches très dures, sans risque de les altérer. Ainsi, les dépôts pyroclastiques devraient devenir de nouvelles cibles d’études au vu de leur potentiel exceptionnel à piéger et conserver des restes biologiques sans générer de dégradation.

Source : The Conversation.

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Volcanoes such as Mount Vesuvius, located at the boundaries of tectonic plates, are known for their explosive and large-scale eruptions, capable of generating several tens of cubic kilometers of material. These eruptions can trap life almost instantly and preserve under their ashes the evidence of entire civilizations, as in Pompeii or on the Greek island of Santorini.

An international team of researchers has published a study describing the discovery of two new species of trilobites with previously unseen anatomical details. These fossil arthropods found petrified in their last posture are representatives of a 515 million-year-old ecosystem, a marine “Pompeii”, discovered amidst volcanic ash, in Aït Youb, in the Souss-Massa region in Morocco.
In Aït Youb, during a volcanic eruption, living organisms were buried by fiery clouds. The biological tissues were then consumed by the intense heat, leaving only cavities in the solidified ash: the molds of the organisms. These preserve the smallest details of the trilobites’ outer surface, including the hairs and spines along the appendages. Their digestive tract was also preserved after being filled with ash.
Thanks to an imaging technique, X-ray microtomography, scientists were able to study the fossils in 3D without extracting them from their matrix. This technique is based on the property of X-rays to pass through matter and to be absorbed depending on the nature and density of the constituents they encounter. By digitally filling their mold, the missing bodies were reconstructed with a striking level of detail.
This discovery demonstrates the essential role of volcanic ash deposits for the preservation of fossils and the critical importance of exploring underwater volcanic environments. It also demonstrates that X-ray microtomography is a powerful tool for observing fossilized objects in very hard rocks in 3D, without the risk of altering them. Thus, pyroclastic deposits should become new targets for study given their exceptional potential to trap and preserve biological remains without generating degradation.
Source: The Conversation.

Planète Mars : nouvelle image d’Olympus Mons // Mars : a new image of Olympus Mons

La mission Mars Odyssey de la NASA est un exploit en soi. Le vaisseau spatial a été lancé en 2001, il y a donc 23 ans, et est toujours opérationnel. Le robot a franchi une nouvelle étape le 30 juin 2024, jour où il a effectué sa 100 000ème rotation autour de la Planète rouge. Au cours de ces voyages, il a cartographié les minéraux et la glace sur la surface martienne, identifié des sites d’atterrissage pour les missions futures et a relayé ces données vers la Terre avec l’aide des rovers envoyés par la NASA.
Les scientifiques ont récemment utilisé l’appareil photo à bord du vaisseau spatial pour obtenir une image assez exceptionnelle d’Olympus Mons, le plus haut volcan du système solaire. L’image fait partie du programme de la mission Mars Odyssey pour fournir des vues à haute altitude de l’horizon de la planète. La première de ces vues a été publiée fin 2023. Semblable à la perspective de la Terre telle que peuvent la voir des astronautes à bord de la Station spatiale internationale (ISS), cette image permettra aux scientifiques d’en apprendre davantage sur les nuages ​​et la poussière en suspension dans l’atmosphère martienne.

Prise le 11 mars 2024, la photo la plus récente de l’horizon martien montre Olympus Mons, volcan bouclier dont la base présente un diamètre de 600 kilomètres, avec une hauteur de 27 kilomètres.
Normalement, les images du volcan vu du dessus pendant les survols présentent des bandes étroites, mais en orientant le vaisseau spatial vers l’horizon, les scientifiques ont réussi à montrer toute l’ampleur du volcan au-dessus du paysage martien. De plus, l’image fournit des données scientifiques exceptionnelles. En plus de donner un aperçu des nuages ​​et la poussière, une telle image, qui couvre plusieurs saisons, fournit des détails supplémentaires sur l’atmosphère martienne. Une bande d’un blanc bleuté dans la partie inférieure de l’atmosphère indique la quantité de poussière présente à cet endroit au début de l’automne, période où on observe généralement les tempêtes de poussière sur Mars. La couche violacée au-dessus de cette bande est probablement due à un mélange de poussière rouge et de nuages ​​​​de glace bleuâtres. Enfin, vers le haut de l’image, une couche bleu-vert est visible là où les nuages ​​​​de glace s’élèvent à une cinquantaine de kilomètres d’altitude.
Le robot de la mission Mars Odyssey a obtenu cette image avec un appareil photo sensible à la chaleur, le Thermal Emission Imaging System, ou THEMIS, mis au point par par l’Arizona State University à Tempe. En utilisant les propulseurs situés autour du vaisseau spatial, ce dernier est capable d’orienter THEMIS vers différentes parties de la surface martienne ou même opérer une lente rotation pour observer les minuscules lunes de Mars, Phobos et Deimos. C’est de cette façon que la NASA a pu obtenir cette belle image d’Olympus Mons.
Source : NASA.

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NASA’s Mars Odyssey mission is a feat in itself. The spacecraft was launched in 2001,23 years ago, and is still operational. The robot marked a new milestone on June 30th, 2024, the day when performed its 100,000th trip around the Red Planet. During that time, the Mars Odyssey orbiter has been mapping minerals and ice across the Martian surface, identifying landing sites for future missions, and relaying data to Earth from NASA’s rovers.

Scientists recently used the orbiter’s camera to take a stunning new image of Olympus Mons, the tallest volcano in the solar system. The image is part of a continuing effort by the Odyssey team to provide high-altitude views of the planet’s horizon. The first of these views was published in late 2023. Similar to the perspective of Earth astronauts get aboard the International Space Station, the view enables scientists to learn more about clouds and airborne dust at Mars.

Taken on March 11th, 2024, the most recent horizon image captures Olympus Mons in all its glory. With a base that sprawls across 600 kilometers, the shield volcano rises to a height of 27 kilometers.

Normally the pictures of Olympus Mons sent by the orbiter Olympus include narrow strips from above, but by turning the spacecraft toward the horizon, the robot was able to show in a single image how large the volcano looms over the landscape. Moreover, the image provides scientists with exceptionzl scientific data. In addition to offering a freeze frame of clouds and dust, such images, when taken across many seasons, can give a more detailed understanding of the Martian atmosphere. A bluish-white band at the bottom of the atmosphere hints at how much dust was present at this location during early autumn, a period when dust storms are typically observed on Mars. The purplish layer above that band was likely due to a mixture of the planet’s red dust with some bluish water-ice clouds. Finally, toward the top of the image, a blue-green layer can be seen where water-ice clouds reach up about 50 kilometers into the sky.

The Odyssey orbiter captured the scene with a heat-sensitive camera called the Thermal Emission Imaging System, or THEMIS, developed by Arizona State University in Tempe. By firing thrusters located around the spacecraft, Odyssey can point THEMIS at different parts of the surface or even slowly roll over to view Mars’ tiny moons, Phobos and Deimos. In this way, it was able to get good views of Olympus Mons.

Source : NASA.

Abondance de lacs de lave à la surface de Io // Plenty of lava lakes on Io’s surface

Dans une note publiée le 23 avril 2024, j’expliquais qu’une nouvelle animation réalisée avec les données fournies par la sonde spatiale Juno de la NASA révélait un énorme lac de lave à la surface de Io, la lune de Jupiter.
Aujourd’hui, la NASA nous apprend que ne n’est pas un, mais de nombreux lacs de lave qui ont été découverts par la mission Juno à la surface de la lune jovienne. À l’aide du Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), mis au point par l’Agence spatiale italienne et initialement prévu pour percer les épais nuages qui entourent Jupiter, la sonde Juno a capturé des images infrarouges de ces lacs de lave disséminés à la surface de Io. On peut voir des anneaux de lave à très haute température entourant une croûte plus froide. Sur les images, les anneaux montrent une belle couleur blanche avec une signature thermique comprise entre 232 et 732 degrés Celsius. La température du reste du lac est beaucoup moins élevée, avec environ moins 43 degrés Celsius.

 Image infrarouge de Chors Patera, l’un des lacs de lave sur IO(Source : NASA)

Grâce aux dernières données fournies par Juno, les scientifiques ont aujourd’hui une meilleure idée du type de volcanisme le plus fréquent sur Io, à savoir d’énormes lacs de lave où le magma monte et descend, La croûte du lac vient se briser contre les parois du lac, formant un anneau de lave typique, comme ceux que l’on rencontre sur les lacs de lave à Hawaii.
L’hypothèse principale est qu’il se produit des remontées de magma dans ces lacs de lave, provoquant des variations de leur niveau. Lorsque la croûte touche les parois du lac, qui peuvent atteindre des centaines de mètres de hauteur, le contact la fait se briser, faisant ressortir la lave en bordure du lac.
Une autre hypothèse suggère que le magma jaillit au milieu du lac, repoussant la croûte vers l’extérieur jusqu’à ce qu’elle s’enfonce en bordure du lac, ce qui fait réapparaître la lave et forme ces anneaux.
Les chercheurs ont encore beaucoup à étudier sur Io, notamment en ce qui concerne l’imagerie infrarouge fournie par la sonde Juno. En combinant ces nouveaux résultats avec ceux visant à étudier et cartographier les volcans des pôles nord et sud d’Io, encore jamais vus, le JIRAM s’avère être l’un des outils les plus précieux pour comprendre le comportement de cet univers.
Source : space.com.

La sonde spatiale Juno de la NASA a photographié des panaches volcaniques à la surface de la lune de Jupiter (Source : NASA)

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In a post published on April 23rd, 2024, I explained that a new animation performed with NASA Juno spacecraft data revealed an enormous lava lake on the surface of Jupiter’s moon Io.

Today, NASA informs us that the Juno mission’s latest discovery is that the Jovian moon does not harbour a single lava lake but is covered with plenty of them. Using its Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) instrument, a project by the Italian Space Agency originally used to peer beneath Jupiter’s thick clouds, Juno has captured infrared images of these lakes peppered across Io’s surface. They show hot rings of lava surrounding a cooler crust. In the images, the rings are bright white with a thermal signature between 232 and 732 degrees Celsius. The rest of the lake is much cooler, measuring at some minus 43 degrees Celsius.

Through the latest data provided by Juno, scientists now have an idea of what is the most frequent type of volcanism on Io: enormous lakes of lava where magma goes up and down, The lava crust is forced to break against the walls of the lake, forming the typical lava ring seen in Hawaiian lava lakes.

The leading hypothesis is that magma undergoes upwelling in these lava lakes, causing the lakes to rise and fall. When the crust touches the lake’s walls, which can be hundreds of meters tall, the friction causes it to break, exposing the lava along the edge of the lake.

A secondary hypothesis suggests that magma wells up in the middle of the lake, pushing the crust outward until it sinks along the edge of the lake, again exposing the lava and forming those lava rings.

Researchers still have much to study on Io, particularly when it comes to Juno’s infrared imagery. Combining these new results with Juno’s longer-term campaign to monitor and map the volcanoes on Io’s never-before-seen north and south poles, JIRAM is turning out to be one of the most valuable tools to learn how this universe works.

Source : space.com.

Islande : résultats des analyses de la lave // Iceland : results of lava analysis

Les dernières analyses de la lave émise par l’éruption actuelle ont révélé que le magma est sensiblement différent de celui des éruptions précédentes. Il ressemble davantage au magma de l’éruption du Geldingadalir en mars 2021.

Deux échantillons de lave ont été analysés, un premier issu de téphras et un deuxième de lave, collectés à la surface au début de l’éruption, le 29 mai 2024. Ce qui a surpris les scientifiques, c’est le rapport dioxyde de potassium/dioxyde de titane. La lave des éruptions précédentes sur la chaîne de cratères de Sundhnúkagígar avait un rapport relativement élevé de dioxyde de potassium par rapport au dioxyde de titane, semblable à ce qui s’est produit lors de l’éruption de Litli-Hrútur en 2022 et de l’éruption dans la Meradalir en 2022. En revanche, au début de l’éruption dans la Geldingadalir en mars 2021, le magma a présenté un rapport potassium-titane très similaire à celui de l’éruption actuelle. Un scientifique a déclaré : « C’est comme si le magma qui est émis aujourd’hui avait la même source que celui qui est apparu pour la première fois dans la Geldingadalir.

Eruption dans la Meradalir en 2022 (image webcam)

Les similitudes entre les deux éruptions, survenues à trois ans d’intervalle, sont intéressantes pour plusieurs raisons. L’une d’elles est que l’éruption se produit dans deux systèmes volcaniques différents. Une autre raison est que le magma qui émis dans la chaîne de cratères de Sundhnúkagígar provient d’une chambre magmatique sous Svartsengi. Après une brève période d’accumulation, il remonte à la surface, mais il s’est refroidi et un peu cristallisé dans la chambre, et est donc plus avancé. Ce n’était pas le cas lors de l’éruption dans la Geldingadalir. Cependant, personne ne sait pourquoi le magma qui remonte maintenant à la surface semble avoir la même composition que celui qui est apparu dans la Geldingadalir en 2021. Un scientifique islandais a déclaré : « Il faudrait le demander au Diable !. » On pense que ce magma pourrait provenir d ‘une zone entre la croûte et le manteau. Des analyses supplémentaires seront nécessaires pour espérer obtenir une réponse.

Image webcam de l’éruption du 29 mai 2024

On peut lire sur le site Internet de l’Institut des Sciences de la Terre de l’Université d’Islande : « Des échantillons de téphras et de lave ont été collectés au nord de Fiskidalsfjall et à l’est de Sýlingarfell le 1er et le 4ème jour de l’éruption qui a débuté le 29 mai 2024. Le verre volcanique présent dans les échantillons a été analysé avec la microsonde électronique de l’Institut des Sciences de la Terre de l’Université d’Islande. La lave et les tephras sont composés de cristaux de plagioclase, d’olivine et de clinopyroxène. Le verre des tephras est exempt de microlites, tandis que les échantillons de lave en contiennent des quantités variables. Dans l’ensemble, les caractéristiques pétrographiques de la nouvelle lave sont assez semblables à celles des laves émises précédemment sur la fissure de Sundhnúksgígar depuis décembre 2023. »

Source  : Iceland Monitor..

Remarques personnelles à propos des dernières éruptions sur la péninsule de Reykjanes.

Les dernières analyses et celles effectuées lors des éruptions précédentes sont intéressantes car elles révèlent que le magma qui alimente les éruptions sur la péninsule de Reykjanes a sa source à grande profondeur, dans le manteau ou dans la zone entre le manteau et la croûte. La différence de composition chimique de la lave entre les différents échantillons prélevés est probablement liée au séjour – ou au non séjour – du magma dans une chambre magmatique comme celle sous Svartsengi.

Quelle que soit la zone source du magma, on peut remarquer que la composition chimique de la lave n’a guère d’influence sur le processus éruptif. Les événements observés sur la péninsule de Reykjanes ces dernières années se sont tous déroulés de la même façon. Ils sont d’ailleurs liés à la position de l’Islande sur le rift médio-atlantique.

Du fait de de la source profonde du magma, on a affaire à une lave à haute température, donc très fluide qui crée des intrusions en s’infiltrant dans les fractures qui tranchent l’Islande du nord-est au sud-ouest. Ces intrusions s’accompagnent généralement de fortes crises sismiques comme on l’a vu quand l’une d’elles a atteint Grindavik.

Une fois la surface atteinte, le magma ouvre des fractures et donne naissance à des éruptions fissurales. Telle une boutonnière, plusieurs bouches s’ouvrent le long de la fracture. Leur activité décline au fil des jours avec l’évacuation du magma et l’éruption se termine en général avec une seule bouche active, comme c’est le cas avec la dernière éruption.

Le Met Office islandais indique que la chambre magmatique sous Svartsengi est probablement à nouveau en cours de remplissage. Si c’est le cas, on peut s’attendre à de nouveaux événements éruptifs, à moins que le magma décide de séjourner dans la chambre et d’attendre un temps plus ou moins long avant de percer la surface. Ainsi va la vie volcanique dans cette partie de l’Islande…

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The latest analyses of the lava emitted by the current eruption have revealed that the magma differs significantly from its predecessors. It is more similar to the magma from the Geldingadalir eruption in March 2021.

Two lava samples have been analyzed, a tephra deposit and secondly a lava deposit, which came to the surface when the eruption began on May 29th, 2024. What surprised the scientists was the ratio of potassium dioxide to titanium dioxide. The lava from previous eruptions on the Sundhnúkagígar crater row has had a relatively high ratio of potassium dioxide to titanium dioxide, similar to what came up in the Mt Litli-Hrútur eruption in 2022 and the Meradalur eruption in 2022. By contrast, at the beginning of the eruption in Geldingadalir in March 2021, magma came up with a very similar potassium-titan ratio as in the current eruption, One scientis said : “It’s like the magma that’s coming up now is of the same strain as the one that first appeared in Geldingadalir.”

The similarities between the two eruptions, which occurred three years apart, are interesting for several reasons. One reason is that the eruption occur in two different volcanic systems. Another reason is that magma that comes up at Sundhnúkagígar crater row is first collected in a magma chamber under Svartsengi. After a brief accumulation period there, it then pops onto the surface, but then the magma has cooled, crystallized a little, and is usually more advanced. This was not the case in the eruption in Geldingadalir. However, nobody knows why the magma that is now rising to the surface appears to be of the same strain as the one that came in Geldingadalir 2021. An Icelandic scientist said : “You have to ask the devil about that.” It is thought that this magma may come from the area between crust and mantle. More analyses will be necessary to hope to get some answer.

One can read on the website of the Institute of Earth Sciences of the University of Iceland : “Samples of tephra and quenched lava were collected north of Fiskidalsfjall and east of Sýlingarfell on the 1st day and 4th day of the eruption at Sundhnúksgígar that started on May 29th, 2024. The volcanic glass in the samples was analysed with the electron microprobe of the Institute of Earth Sciences, University of Iceland. The lava and tephra are composed of vesicular glass, plagioclase, olivine and clinopyroxene crystals. The tephra glass is microlite-free, whereas quenched lava samples contain variable amounts of microlites. Overall, the petrographic features of the new lava resemble those of previous lavas erupted at Sundhnúksgígar since December 2023 .”

Source : Iceland Monitor.

Personal remarks about the latest eruptions on the Reykjanes Peninsula.

The latest analyzes and those carried out during previous eruptions are interesting because they reveal that the magma which fuels the eruptions on the Reykjanes Peninsula has its source at great depth, in the mantle or in the zone between the mantle and the crust. The difference in chemical composition of the lava between the different samples is probably linked to the stay – or non-stay – of the magma in a magma chamber like the one under Svartsengi.

Whatever the source area of ​​the magma, it can be noted that the chemical composition of the lava has little influence on the eruptive process. The events witnessed on the Reykjanes Peninsula in recent years have all developed in the same way. They are also linked to Iceland’s position on the mid-Atlantic rift.

Due to the deep source of the magma, we are dealing with lava at high temperature, therefore very fluid, which creates intrusions by infiltrating the fractures which cut Iceland from the north-east to the south-west. These intrusions are generally accompanied by strong seismic crises as could be seen when one of them reached Grindavik.

Once it reaches the surface, the magma opens fractures and triggers fissure eruptions. Like a buttonhole, several vents open along the fracture. Their activity declines over the days as the magma evacuates and the eruption generally ends with only one active vent, as is the case with the current eruption. The Icelandic Met Office says the magma chamber beneath Svartsengi is likely filling again. If this is the case, we can expect new eruptive events, unless the magma decides to stay in the chamber and wait a longer or shorter time before breaking through the surface. Such is volcanic life in this part of Iceland…