Catégorie : Science

Du magma sous le Denali (Alaska) ? // Magma beneath Denali (Alaska) ?

Lorsque l’avion arrive en vue de l’Alaska par temps clair, on ne peut manquer la masse du Denali – appelé Mont Mc Kinley de 1896 à 2015 – qui dresse ses 6 190 mètres au-dessus de la Chaîne d’Alaska. Il constitue le point culminant de l’Amérique du Nord

 

Photo: C. Grandpey

La Chaîne d’Alaska est le fruit de la subduction, à un rythme de 5 centimètres par an, de la plaque Pacifique sous la plaque nord-américaine. D’ordinaire, dans un tel contexte géologique, on trouve des volcans, comme c’est le cas au Chili, au Mexique, ou encore dans les Aléoutiennes. Pourtant, bien qu’il se dresse au-dessus d’une zone de subduction, le Denali n’est pas un volcan. Il est constitué de granite et de schiste, résultat du métamorphisme dans le massif, et, à une dizaine de kilomètres en profondeur, d’un pluton âgé de 56 millions d’années.

Alaska Range (Source : Britannica)

En raison de l’activité tectonique due au processus de subduction, on enregistre chaque année dans la région du Denali quelque 600 séismes d’une magnitude supérieure à M 1,0, avec quelques exceptions plus significatives. Le 21 mai 1991, une secousse de M 6,1 s’est produite à 112 kilomètres de profondeur, juste sous le Denali. Le 23 octobre et le 3 novembre 2002, deux secousses de M 6,3 et M 7,9 ont été enregistrées à 50 kilomètres de profondeur, à l’est du parc, le long de la faille du Denali.

Photo: C. Grandpey

Même si le Denali n’est pas un volcan, une équipe de scientifiques a peut-être accidentellement découvert du magma sous la région. En étudiant l’activité sismique, ils ont récemment découvert des preuves d’un réservoir de magma à environ 11 km sous la surface. C’est ce qu’explique une étude publiée en décembre 2023 dans le Journal of Geophysical Research : Solid Earth.
En 2019, l’équipe scientifique s’est rendue dans la région du Denali pour collecter des données à la suite d’un séisme de magnitude M 7.1 qui avait frappé Anchorage en novembre 2018, avec une série de répliques. Ils ont placé des centaines de sismomètres le long de la route, à proximité de la faille du Denali et quelques-uns directement au-dessus de la faille. Cela a permis à l’équipe scientifique de collecter des données sur des séismes locaux et éloignés susceptibles d’être utilisées pour analyser les variations de la croûte et du manteau supérieur dans la zone de subduction de l’Alaska.

 

Photo: C. Grandpey

Un peu plus tard, en analysant leurs données, les chercheurs ont remarqué une « anomalie de vitesse sismique », une zone dans laquelle les ondes ralentissaient en traversant le sol. Selon l’étude, cet endroit correspond très probablement à la présence d’un réservoir de magma à l’activité lente. L’anomalie se situe dans la croûte sous deux dépôts volcaniques inattendus dans le secteur et au-dessus de l’endroit où la plaque subductrice plonge dans le manteau. Dans le passé, les scientifiques avaient déjà découvert dans la région du Denali des roches présentant les mêmes signatures chimiques que les volcans de l’arc des Aléoutiennes.

 

Arc des Aléoutiennes (Source : AVO)

Il est important de noter que cette quantité de magma et la taille des volcans de cette région sont bien inférieures à celles des volcans de la partie active de l’arc volcanique. Des scientifiques non impliqués dans l’étude pensent que l’activité sismique dans la région du Denali pourrait être provoquée par des fluides autres que le magma, ou par un mélange d’autres fluides et de magma. Pour confirmer la présence de magma, les scientifiques auront besoin d’une image plus claire de l’anomalie. Il leur faudra pour cela installer des instruments de surveillance sismique directement au-dessus du secteur qui pose problème, en sachant que l’accès à l’Intérieur de l’Alaska est particulièrement difficile, voire dangereux.

Source  : médias d’information scientifique américains.

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When your plane arrives close to Alaska on a clear day, you can’t miss the mass of Denali – called Mount McKinley from 1896 to 2015 – which rises 6,190 meters above the Alaska Range. It is the highest point in North America
The Alaska Range is the result of the subduction, at a rate of 5 centimeters per year, of the Pacific plate under the North American plate. Usually, in such a geological context, we find volcanoes, like in Chile, Mexico, or even in the Aleutians. Yet, although it sits above a subduction zone, Denali is not a volcano. It is made up of granite and schist, the result of metamorphism in the massif, and, about ten kilometers deep, of a pluton aged 56 million years.
Due to the tectonic activity caused by the subduction process, around 600 earthquakes of magnitude greater than M 1.0 are recorded each year in the Denali region, although with some exceptions. On May 21st , 1991, an M 6.1 tremor occurred at a depth of 70 miles, just beneath Denali. On October 23rd and November 3rd, 2002, two tremors of M 6.3 and M 7.9 were recorded at a depth of 50 kilometers, east of the park, along the Denali Fault. .

Even though Denali is not a volcano, a team of scientists may have accidentally discovered magma bubbling beneath the region. While studying seismic activity in the area, they recently uncovered evidence of a magma reservoir about 11 km beneath the surface. This is explained in a study published in December 2023 in the Journal of Geophysical Research: Solid Earth.

In 2019, the scientific team headed to the Denali region to collect data following an M 7.1 earthquake that hit Anchorage in November 2018 and was expected to produce a series of aftershocks. They placed hundreds of seismometers along the highway near the Denali fault and a few directly above the fault. This allowed the team to collect data from local and distant earthquakes that could be used to document the variations of the crust and uppermost mantle of the Alaska subduction zone.

Some time later, while analysing their data, the researchers noticed a « seismic-velocity anomaly » — an area where the waves slowed down as they passed through the ground. According to the study, this spot most likely indicates the presence of a reservoir of slow-moving, molten magma. The anomaly lies in the crust below two unusual volcanic deposits and above where the subducting slab dips into the mantle. In the past, scientists had found rocks in the Denali area with the same chemical signatures as volcanoes in the Aleutian Arc.

It is important to note that this amount of magma and the size of the volcanoes in this region are much smaller than the volcanoes in the active part of the volcanic arc. Other scientists not involved in the study say that the seismic activity in the Denali region could be caused by fluids other than magma, or a mix of other fluids and magma. To confirm the presence of magma, scientists will need a clearer image of the anomaly, which will require them to install seismic monitoring instruments directly above the mystery spot, a difficult feat in the treacherous terrain of inland Alaska.

Source : U.S. scientific news media.

L’intrusion magmatique du 10 novembre 2023 à Grindavik (Islande) // The magma intrusion at Grindavik (Iceland) on November 10th, 2023

Le 10 novembre 2023, la ville de Grindavík a été évacuée lorsqu’une importante quantité de magma s’est brusquement infiltrée dans une fracture et s’est ensuite propagée sous la bourgade. L’intrusion magmatique a pris la forme d’un dyke vertical dans la croûte terrestre. Une équipe internationale de scientifiques a expliqué la formation de l’intrusion et l’écoulement ultra-rapide du magma dans les fissures. L’étude a été publiée dans la revue Science.
On peut lire que la grande intrusion magmatique qui a provoqué l’évacuation de la ville de Grindavík le 10 novembre 2023 présentait une longueur de 15 km et a tranché la croûte sur une profondeur d’un à cinq kilomètres. L’intrusion mesurait jusqu’à 8 mètres de largeur. En surface, d’importants mouvements de failles et des fracturation du sol se sont produits, provoquant une destruction à grande échelle des infrastructures et des biens. La majeure partie de cette activité s’est produite sur une période d’environ 6 heures.

Dans la soirée du 10 novembre 2023, les premières estimations indiquaient que le débit de magma dans le dyke était extrêmement élevé. Elles s’appuyaient sur la modélisation de mesures de déplacement du magma en temps réel. Les scientifiques ont tout d’abord pensé qu’il y avait une erreur dans les données concernant l’afflux de magma et les résultats des modélisations, tellement les chiffres étaient élevés, mais ils étaient corrects.
On peut également lire dans la revue Science que dans la zone affectée par l’intrusion magmatique, dans et à proximité de Grindavík, d’autres intrusions, mais de moindre importance, se sont produites en décembre 2023 et janvier 2024, mais elles se sont soldées par des éruptions fissurales qui ont provoqué de nouvelles destructions dans la ville de Grindavík. Bien que l’apport de magma lors des éruptions ait été significatif, celui du 10 novembre 2023, sans éruption à la clé, a été beaucoup plus important.
Source  : Met Office islandais.

L’intégralité de l’article (en anglais) peut être lue en cliquant sur ce lien :
https://en.vedur.is/about-imo/news/new-understanding-of-ultra-rapid-formation-of-magma-filled-cracks-in-the-earth

 

Illustration de l’intrusion magmatique et de la formation d’un dyke à Grindavík, ainsi que de l’accumulation magmatique avant l’intrusion. Le 10 novembre 2023, un dyke s’est propagé soudainement sous la chaîne de cratères Sundhnúkur et la ville de Grindavík, où se sont produits des mouvements de faille et l’ouverture de fissures. (Source : Met Office).

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On 10 November 2023 the town of Grindavík was evacuated as massive amounts of magma suddenly flowed into a magma filled crack that propagated underneath the town. Magma was emplaced in a ‘vertical sheet’ type intrusion in the Earth’s crust. An international team of scientists explains the formation of the intrusion, and conditions for ultra-rapid flow into cracks, in a new publication in the journal Science.

One can read that « the great vertical sheet intrusion that formed when the town of Grindavík was initially evacuated on 10 November 2023 is 15 km long and transects the crust from one to five kilometer depth. The intrusion is up to 8 meters wide. At the surface, major fault movements and cracking occurred, causing widespread destruction of infrastructure and property. Most of this activity occurred within a period of about 6 hours. On the evening of the 10 November 2023, initial estimates of magma inflow rate to the dike were extremely high. The estimates were based on modelling of real-time displacement measurements and our initial thoughts were there must be an error in the data. That however was not the case, the input data and modelling results were correct. »

One can also read that in the area affected by the magma intrusion, in and near the town of Grindavík, additional, but smaller scale sheet-type magma intrusions occurred in December 2023 and January 2024, but in these cases, the magma intrusions culminated in fissure eruptions, causing further destruction of the town of Grindavík. Although the magma flow in the eruptions was dramatic, the magma flow on 10 November 2023 when no eruption occurred was much larger.

Source : Icelandic Met Office.

The whole article can be read by clicking on this link :

https://en.vedur.is/about-imo/news/new-understanding-of-ultra-rapid-formation-of-magma-filled-cracks-in-the-earth

L’intelligence artificielle pour déchiffrer les papyrus d’Herculanum

Moins connue et moins visitée que Pompéi, la cité romaine d’Herculanum – elle aussi détruite par l’éruption du Vésuve en octobre 79 – abrite pourtant des trésors.

Photo: C. Grandpey

Une découverte majeure a été faite dans la Villa des Papyrus, une maison qui appartenait probablement au beau-père de Jules César.

Photo: C. Grandpey

A l’intérieur, la bibliothèque contenait 1 838 rouleaux de papyrus. Ils furent préservés car les boues brûlantes déferlant du volcan les ont instantanément enrobés.

 

Source : Bibliothèque nationale de Naples

De nombreux papyrus appartiennent au domaine de la philosophie grecque. Ils sont conservés à la Bibliothèque nationale de Naples et sont, bien sûr, inscrits au Patrimoine de l’Humanité. Carbonisés, les rouleaux sont particulièrement fragiles, mais certains ont pu être déroulés, avec des degrés variables de succès.

 

Source : Bibliothèque nationale de Naples

Une machine à dérouler les papyrus a été inventée au 18ème siècle par un spécialiste des miniatures du Vatican. Malheureusement, et encore récemment, divers essais d’écorçage ont fait ressortir des centaines de fragments de ces inestimables trésors, les mutilant ou les détruisant à jamais.

 

Source : Bibliothèque nationale de Naples

En 2015, en utilisant la tomographie par contraste de phase, déjà été utilisée pour examiner des fossiles sans les endommager, une équipe internationale avait réussi à déchiffrer quelques mots sur certains papyrus.

En 2016, les chercheurs ont utilisé la technologie du rayonnement synchrotron à l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) de Grenoble pour faire apparaître une forte concentration de plomb dans l’ancienne encre. Ils ont examiné deux fragments multicouches qui avaient été remis à Napoléon Bonaparte comme cadeau en 1802 et qui appartiennent aujourd’hui à la collection de l’Institut de France.

En 2023, un jeune étudiant en informatique à l’Université Lincoln du Nebraska (Etats-Unis) a réussi à déchiffrer un mot sur les papyrus carbonisés d’Herculanum. L’algorithme mis au point par le chercheur a permis de détecter des lettres grecques sur plusieurs lignes d’un des rouleaux et de lire pour la première fois un mot entier : πορϕυρας (porphyras), qui signifie « pourpre ». Le travail de déchiffrage du papyrus faisait partie du « Vesuvius Challenge » – le défi du Vésuve- une série de prix dont le principal, d’un montant de 700.000 dollars (651 000 euros), récompense la lecture d’au moins quatre passages d’un parchemin roulé.

 

Source : Vesuvius Challenge

J’ai consacré une note au travail de cet étudiant le 21 octobre 2023 : https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2023/10/21/le-dechiffrage-des-papyrus-dherculanum/

Toujours dans le cadre du « Vesuvius Challenge », trois chercheurs ont été récompensés le 5 février 2024 pour avoir réussi à déchiffrer grâce à l’intelligence artificielle une petite partie des rouleaux de papyrus. Ils ont remporté le prix de 700 000 dollars

Les organisateurs du concours avaient réalisé au préalable des scans de quatre rouleaux et offraient une récompense à qui déchiffrerait au moins 85% de quatre passages de 140 caractères. Les gagnants sont un doctorant à Berlin, un stagiaire de SpaceX originaire du Nebraska, et un étudiant suisse en robotique.

Le trio a notamment utilisé l’intelligence artificielle pour distinguer l’encre du papyrus et a déterminé la nature des caractères grecs en détectant les répétitions. Ils ont déchiffré environ 5% d’un rouleau. Selon les organisateurs du concours, l’auteur du papyrus serait « probablement le philosophe épicurien Philodemus » qui a écrit « à propos de nourriture, de musique, et de comment profiter des plaisirs de la vie. »

Sur les 1785 rouleaux de papyrus découverts au cours des fouilles effectuées au 18ème siècle, seuls 585 ont été complètement déroulés en utilisant une méthode mécanique du 18ème siècle, tandis que 209 autres ont été partiellement déroulés. Environ 400 n’ont jamais été déroulés et 450 sont si difficiles à lire que leurs textes restent inconnus.

Source : presse internationale.

Nouvelle rencontre rapprochée avec Io, la lune de Jupiter // New close encounter with Io, Jupiter’s moon

Après un premier survol le 30 décembre 2023 (voir ma note du 8 janvier 2024), la sonde Juno de la NASA s’est à nouveau rapprochée de Io, la lune de Jupiter, au début du mois de février 2024. Le but de ces survols est de permettre aux scientifiques de comprendre la nature volcanique de la lune qui est le corps volcanique le plus actif de tout le système solaire. Comme le premier survol de décembre, celui de février a fait s’approcher le vaisseau spatial à moins de 1 500 kilomètres de Io. Les scientifiques espèrent pouvoir déterminer si Io possède un océan de magma sous sa surface. Comme en décembre, la NASA a publié les images brutes du récent survol, et les scientifiques ont ensuite travaillé les photos pour les rendre plus lisibles. L’une des nouvelles images fournies par Juno montre une vue rapprochée de deux possibles panaches volcaniques à la surface d’Io.

Source : NASA

Io a une orbite plus rapprochée de Jupiter que les autres lunes qui gravitent autour le la planète et elle compte plus de 400 volcans actifs. Certains de ces volcans font jaillir des fontaines de lave atteignant des dizaines de kilomètres de hauteur. Io est prise en étau entre la forte gravité de Jupiter et l’attraction d’Europe et de Ganymède, deux lunes voisines dont l’orbite est plus éloignée de Jupiter.

 

Les lunes de Jupiter : Io, Europa, Ganymede, et Callisto (Source : NASA)

Les volcans à la surface de Io sont si puissants qu’ils peuvent même être vus par de puissants télescopes sur Terre, même si la perspective beaucoup plus rapprochée de Juno permet une bien meilleure observation de l’activité volcanique sur la lune de Jupiter. Ce n’est pas la première fois que Juno capture des panaches volcaniques sur Io. En 2023, la NASA a publié une image d’un tel panache photographié par JunoCam, une caméra à lumière visible à bord de Juno.

 

Panache de matière expulsé par le volcan Prométhée (invisible). Le panache est à peine visible dans l’obscurité sous la limite entre le jour et la nuit. (Source : NASA)

Juno enverra d’autres images de Jupiter, Io et des autres lunes. Ces images devraient aider les scientifiques à découvrir non seulement les origines de Jupiter et de ses satellites, mais aussi d’en savoir plus sur le système solaire proprement dit.

Source  : NASA et médias d’information américains.

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After a first flyby on December 30th, 2023 (see my post of 8 January 2024) , NASA’s Juno spacecraft had another close encounter with Jupiter’s moon, Io in early February 2024. These flybies are designed to help scientists understand the volcanic nature of the moon which the most volcanic body in the entire solar system. Like the first pass, the latest one took the spacecraft within 1,500 kilometers of Io. Scientists hope to determine if the moon has a global magma ocean hidden beneath its surface.

Like in December, the Juno team released the unprocessed images from the recent flyby, and NASA scientists have been doing incredible work on the photos. In particular, one of Juno’s new images shows a close-up view of a pair of possible volcanic plumes on Io’s surface.

Io orbits closer to Jupiter than any of the other moons and has over 400 active volcanoes. Some of Io’s volcanoes are erupting lava fountains dozens of kilometers high. Io is caught in a tug-of-war between Jupiter’s massive gravity and the smaller but precisely timed pulls from Europa and Ganymede, two neighboring moons that orbit farther from Jupiter.

Io’s volcanoes are so powerful that they can even be seen by large terrestrial telescopes on Earth, although Juno’s much closer perspective has key advantages to observing Io’s volcanic activity.

This is not the first time Juno captured volcanic plumes on Io. In 2023, NASA released an image of an Io plume captured by JunoCam, a visible light camera aboard Juno.

There will be much more to come from Juno as it investigates Jupiter, Io, and other Jovian moons. Beyond capturing great images, Juno is also helping scientists uncover not only the origins of Jupiter and its satellites but the solar system itself.

Source : NASA and U.S. news media.