Catégorie : Science

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…

Compréhension en profondeur des éruptions // Deep understanding of eruptions

Les derniers événements en Islande ont montré que les scientifiques savent qu’une éruption est susceptible de se produire, mais ils ne peuvent pas prédire le moment précis où elle débutera. Lorsqu’ils sont sur le point d’entrer en éruption, les volcans montrent des signes qui sont enregistrés par des instruments tels que des sismomètres, des inclinomètres ou même par les satellite. Ces paramètres concernent les couches les plus superficielles de la croûte terrestre.
De nouvelles recherches, menées par des équipes de l’Imperial College de Londres et de l’Université de Bristol, révèlent que nous devrions observer ce qui se passe plus profondément, jusqu’à 20 km sous terre. Certains indices annonciateurs d’éruptions pourraient nous aider à améliorer nos prévisions.

Les auteurs de l’étude se sont concentrés sur la compréhension des réservoirs magmatiques, là où une chaleur extrême fait fondre les roches solides et les transforme en magma à des profondeurs d’environ 10 à 20 kilomètres.
Après avoir collecté des données sur cette zone, l’équipe scientifique les a intégrées dans des modèles informatiques. Les chercheurs ont découvert que certaines conditions au sein des réservoirs magmatiques profonds pouvaient donner des indications sur la taille, la composition et la fréquence des éruptions volcaniques. En d’autres termes, en étudiant ce qui se passe en bas, nous pouvons mieux prévoir ce qui pourrait se passer en haut.
La flottabilité du magma est peut-être l’un des indicateurs les plus surprenants d’une éruption. Contrairement aux théories émises jusqu’à présent, la nouvelle étude montre que c’est la flottabilité du magma, plus que la proportion de roches solides et fondues, qui déclenche les éruptions. Une fois que la densité du magma lui permet de flotter, donc de s’élever, il crée des fractures dans la roche solide sus-jacente. ; il s’engouffre alors très rapidement dans ces fractures et provoque une éruption.
Un autre facteur est la taille du réservoir magmatique proprement dit. Un réservoir magmatique de grande taille ne signifie pas forcément que l’éruption sera plus importante. En effet, plus le réservoir est grand, plus la chaleur est dispersée, ce qui réduit la vitesse de fusion des roches et leur transformation en magma. De plus, plus le magma reste longtemps sous terre, plus l’éruption sera réduite.
Un auteur de l’étude affirme qu' »en améliorant notre compréhension des processus à l’origine de l’activité volcanique et en fournissant des modèles qui mettent en lumière les facteurs contrôlant les éruptions, la nouvelle étude constitue une étape cruciale vers une meilleure surveillance et prévision de ces puissants événements géologiques ».
Source : Science Advances.

Vous pourrez lire l’étude (en anglais) et découvrir les illustrations en plus grande taille en cliquant sur ce lien :

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add1595

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The recent events in Iceland have shown that scientissts know that an eruption is likely to erupt. However, they cannot predict the precise moment an eruption will begin. When tey are bout to erupt,volcanoes often show signs that are recorded by instruments suchas seismometers, tiltmetersor even satellite images. These parameters concern the topmost layers of Earth’s crust.

New research, led by teams from Imperial College London and the University of Bristol, suggests we should look deeper, down to 20 km underground, at different eruption clues that might help us improve our predictions.

The authors of the study focused on understanding magma source reservoirs deep beneath our feet, where extreme heat melts solid rocks into magma at depths of around 10 to 20 kilometers.

After collecting data from this part of the Earth’s crust, the team fed that data into computer models. What they found was that certain conditions within deep magma reservoirs could indicate the size, composition and frequency of volcanic eruptions. In other words, by studying what is going on below, we can better predict what might happen above.

Magma buoyancy is perhaps one of the most surprising indicators of an eruption. Contrary to previous beliefs, the new study suggests that the buoyancy of the magma, rather than the proportion of solid and molten rock, is what drives eruptions, Once the magma becomes buoyant enough to float, it rises and creates fractures in the overlying solid rock ; it then flows through these fractures very rapidly, causing an eruption.

Another factor is the size of the reservoir itself. While it is true that larger reservoirs hold more magma, that doesn’t always mean the eruption will be greater. The larger the reservoir, the more heat is dispersed, reducing the rate of melting rock into magma. Plus, the longer magma sits underground, the smaller the eruption will be.

One author of the study says that « by improving our understanding of the processes behind volcanic activity and providing models that shed light on the factors controlling eruptions, the new research is a crucial step towards better monitoring and forecasting of these powerful geological events. »

Source : Science Advances.

You can read the whole  study and discover the full-scale  illustrations by clicking on this link :

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add1595

Fonte des glaces et mesure du temps sur Terre // Melting ice and measuring time on Earth

Pendant des siècles, pour mesurer le temps, l’être humain s’est basé sur la rotation de la Terre. Une rotation complète correspond à une journée de 24 heures, chaque heure contient 60 minutes, et chaque minute 60 secondes. La seconde était ainsi définie jusqu’en 1967. Mais il existe depuis cette date un autre système pour mesurer le temps, basé sur l’heure donnée par les horloges atomiques. Des technologies telles qu’Internet, le GPS et les réseaux de téléphonie mobile dépendent des signaux horaires extraordinairement précis de ces horloges.
Ces horloges atomiques définissent la seconde en termes de fréquence de la lumière impliquée dans une transition spécifique dans le césium atomique. La définition a été choisie de telle sorte que 86 400 secondes atomiques correspondent très étroitement à la durée d’un jour sur Terre – ce qui est la définition traditionnelle de la seconde. Cependant, la correspondance n’est pas exacte. Entre 1970 et 2020, la durée moyenne d’une journée sur Terre (la période de rotation de la Terre) était d’environ 1 à 2 ms plus longue que 86 400 s. Cela signifie que toutes les quelques années, un écart d’une seconde se crée entre le temps mesuré par la rotation de la Terre et le temps mesuré par une horloge atomique.
Depuis 1972, cet écart a été corrigé par l’insertion de 27 secondes intercalaires dans le temps universel coordonné (UTC). Ce processus de correction est compliqué par le fait que divers facteurs font varier la période de la Terre sur plusieurs échelles de temps différentes. Ainsi, des secondes intercalaires sont insérées lorsque cela est nécessaire, et non selon un calendrier régulier comme les années bissextiles. Neuf secondes intercalaires ont été insérées entre 1972 et 1979, par exemple, mais aucune n’a été insérée depuis 2016.
Depuis 2020 environ, la période moyenne de la Terre est tombée en dessous de 86 400 s. En d’autres termes, la rotation de la Terre semble s’accélérer. Cela est dû à l’intensification de la fonte des glaces au Groenland et en Antarctique, qui diminue la vitesse angulaire de la Terre. En effet, l’eau des pôles est redistribuée dans les océans,ce qui modifie le moment d’inertie de notre planète. Le moment cinétique étant conservé, ce changement entraîne une diminution de la vitesse angulaire. Cela retardera de trois ans la nécessité d’une seconde intercalaire négative. Une seconde intercalaire négative pourrait être nécessaire en 2029, mais elle pourrait être l’une des dernières car les métrologues ont décidé de supprimer la correction de la seconde intercalaire en 2035.
Source  : Médias d’information scientifique comme physicsworld.

Glaciers au Groenland Photo: C. Grandpey

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For centuries, to measure time, humans relied on the rotation of the Earth. A full rotation corresponds to a 24-hour day, each hour contains 60 minutes, and each minute 60 seconds. The second was thus defined until 1967. But since then there has been another system for measuring time, based on the time given by atomic clocks. Technologies such as the Internet, positioning systems and mobile-phone networks depend on the clocks’ extraordinarily  accurate time signals.

These atomic clocks define the second in terms of the frequency of light that is involved in a specific transition in atomic caesium. The definition was chosen so that 86,400 atomic seconds corresponds very closely to the length of a day on Earth – which is the traditional definition of the second. However, the correspondence is not exact. Between 1970 and 2020, the average length of a day on Earth (the period of Earth’s rotation) was about 1–2 ms longer than 86,400 s. This means that every few years, a second-long discrepancy builds up between time as measured by Earth’s rotation and time measured by an atomic clock.

Since 1972 this deviation has been corrected by the insertion of  27 leap seconds into co-ordinated universal time (UTC). This correction process is complicated by the fact that various factors cause Earth’s period to vary on a number of different time scales. So leap seconds are inserted when needed – not according to a regular schedule like leap years. Nine leap seconds were inserted in 1972–1979, for example, but none have been inserted since 2016.

Since about 2020 Earth’s average period has dipped below 86,400 s. In other words, Earth’s rotation appears to be speeding up. This is due to the increased melting of ice in Greenland and Antarctica which is decreasing the Earth’s angular velocity. This is because water from the poles is being redistributed throughout the oceans, thereby changing our planet’s moment of inertia. Because angular momentum is conserved, this change results in a decrease in angular velocity. This will postpone the need for a negative leap second by three years. A negative leap second could be needed in 2029, but it could be one of the last because metrologists have voted to get rid of the leap-second correction in 2035.

Source : Scientific news media like physics world.

https://physicsworld.com/