Catégorie : Science

La fonte des glaces perturbe l’axe de la Terre // Ice melting disturbs Earth’s axis

Depuis 1980, les pôles nord et sud de la Terre ont dérivé d’environ 3,90 mètres. Les pôles sont l’endroit où la surface de notre planète croise son axe de rotation, une ligne invisible qui passe par le centre de la masse de la Terre, et autour de laquelle elle tourne. Cependant, les emplacements géographiques des pôles ne sont pas fixes : lorsque l’axe de la Terre se déplace, les pôles font de même.
Une étude publiée en mars 2021 a révélé que l’axe de la Terre a commencé à se déplacer de manière significative en 1995, ce qui a accéléré le mouvement des pôles et changé sa direction. La cause de ce changement était la fonte des glaciers. En effet, la fonte des glaces, en particulier la calotte glaciaire du Groenland et de nombreux glaciers dans le monde, modifie la répartition de la masse de la Terre
Si l’on prend en compte des milliers d’années d’observation, on se rend compte que l’axe de la Terre pointe dans une seule direction : vers l’étoile polaire, également connue sous le nom de Polaris. Toutefois, les astronomes ont vite compris que ce n’était pas toujours le cas. Parfois, l’axe pointe vers une autre étoile, hésite, puis revient à l’étoile polaire.
La Terre n’est pas une boule statique. Le noyau en fusion peut se déplacer, avec un mouvement de flux et de reflux. La croûte peut se contracter ou se dilater, selon ce qui se trouve au-dessus. On peut comparer la Terre à une toupie : si le poids de la toupie est uniformément réparti, elle tourne parfaitement, sans aucune oscillation d’un côté ou de l’autre. Mais si une partie du poids de la toupie se déplace d’un côté ou de l’autre, cela modifie le centre de sa masse et son axe de rotation. Elle se met à pencher vers le côté le plus lourd lorsqu’elle tourne. La même chose se produit avec la Terre lorsque le poids se déplace d’une zone à une autre.
Parfois, des changements dans la répartition de la roche en fusion dans le noyau externe de la Terre peuvent modifier la répartition de la masse de la planète. De plus, la façon dont l’eau est répartie à la surface de la Terre joue également un rôle important.
Ainsi, lorsque le réchauffement climatique a provoqué une énorme fonte des glaciers dans les régions polaires de la planète et que cette eau a rejoint l’océan, le poids de cette eau s’est réparti sur une zone différente. Cette redistribution est le principal moteur de la dérive polaire observée par les scientifiques au cours des dernières décennies.
La tendance a commencé vers 1995. Avant le milieu des années 1990, les données satellitaires montraient que les pôles se déplaçaient lentement vers le sud. Ensuite, ils ont tourné à gauche et ont commencé à se déplacer vers l’est à un rythme accéléré, à raison d’environ 0,25 centimètre par an. La vitesse moyenne de dérive des pôles entre 1995 et 2020 était 17 fois plus rapide que celle de 1981 à 1995.
Cette accélération va de pair avec l’accélération de la fonte autour des pôles nord et sud. Elle a été provoquée par la hausse des températures de surface et des océans de la planète. Le Groenland a perdu plus de 4,2 billions de tonnes de glace depuis 1992, ce qui a fait monter le niveau de la mer d’un centimètre. Le rythme de cette fonte a été multiplié par sept, passant de 36 milliards de tonnes par an dans les années 1990 à 280 milliards de tonnes par an au cours de la dernière décennie.
La fonte des glaciers de l’Antarctique s’accélère également. Dans les années 1980, l’Antarctique perdait 40 milliards de tonnes de glace par an. Au cours de la dernière décennie, ce nombre est passé à une moyenne de 252 milliards de tonnes par an.
L’étude de 2021 montre que les changements dans la quantité d’eau douce stockée sous terre affectent également la dérive polaire. Une fois que les humains ont pompé cette eau souterraine à la surface pour l’utiliser comme eau potable ou pour l’agriculture, elle finit par se déverser dans les rivières et les océans, redistribuant le poids de l’eau à la surface de la Terre. Près de 20 000 milliards de tonnes d’eau souterraine ont été extraites de la Terre depuis les années 1950.
L’axe de rotation de la Terre ne se déplace pas régulièrement dans une direction. En un an, il peut également se déplacer d’avant en arrière. Ces variations sont influencées par « tout ce qui se passe à la surface de la planète » au fil des décennies. Il est donc difficile de dire exactement ce qui a causé les variations dans la position de l’axe.
Dans une étude publiée en 2016, les chercheurs ont pu retracer un déplacement «interannuel» de l’axe dû aux pluies et sécheresses extrêmes. Un sol extrêmement gorgé d’eau est très lourd, alors qu’une sécheresse extrême peut soudainement rendre le sol très léger. C’est suffisant pour modifier la position de l’axe de la Terre,même si ce n’est que très légèrement.
L’axe de rotation de la Terre n’est pas vertical de haut en bas comme les axes de Mercure ou de Jupiter ; il présente une inclinaison de 23,5 degrés. C’est pourquoi les hémisphères nord et sud reçoivent des quantités variables de lumière solaire à différents moments de l’année. C’est aussi pourquoi nous avons des saisons.
Le changement récent de l’axe de la Terre n’affectera pas notre vie quotidienne, mais il pourrait légèrement modifier la durée de nos journées. La Terre met un peu moins de 24 heures pour effectuer une rotation. Le mouvement de son axe, et donc de ses pôles, pourrait ajouter des millisecondes à ce temps de rotation, allongeant un peu nos journées. Cependant, il n’y a aucune raison de s’inquiéter car l’amplitude du changement d’axe de rotation est vraiment faible. Le changement d’heure deux fois dans l’année est certainement plus perturbateur !
Source : Business Insider via Yahoo Actualités.

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Since 1980, Earth’s north and south poles have drifted about 3.90 meters. The poles are where the planet’s surface intersects with its axis of rotation, the invisible line running through the center of Earth’s mass, which it spins around. However, the poles’ geographic locations are not fixed: As the Earth’s axis moves, so do the poles.

A study published in March 2021 found that Earth’s axis started shifting drastically in 1995, speeding the movement of the poles and changing its direction. The culprit behind that shift was melting glaciers. Indeed, melting ice, especially in the Greenland ice sheet and many glaciers around the globe, changes how Earth’s weight is distributed

If one averages out thousands of years of observation the Earth’s axis points in a single direction — toward the North Star, also known as Polaris. But astronomers quickly realized that was not always the case. Sometimes, the axis would point at another star, wobble around, then come back to the North Star.

The Earth is not a static ball. Its molten core can shift, ebb and flow. Its crust can squish and expand, depending on what’s laying on top of it. One can compare the Earth with a spinning top: If the top’s weight is evenly distributed, it will whirl perfectly, without any wobbling to one side or another. But if some of the weight happens to shift to one side or the other, it changes the top’s center of mass and axis of rotation, leading it to lean toward the heavier side as it spins. The same thing happens to the Earth when weight moves from one area to another.

Sometimes, changes in the distribution of molten rock in Earth’s outer core can alter how the planet’s mass is distributed. The way water is distributed on Earth’s surface also plays a big role.

So when climate change caused a huge melt of glaciers in the planet’s polar regions and that water joined the ocean, the weight of that water got spread across a different area. That redistribution is the main driver of the polar drift scientists have observed in the past few decades.

The trend started around 1995. Before the mid-1990s, satellite data showed that the poles were moving slowly south. Then, they turned left and started shifting to the east at an accelerated rate, moving by about 0.25 centimeters per year. The poles’ average drift speed between 1995 and 2020 was 17 times faster than that from 1981 to 1995.

That acceleration aligns with accelerated melting around the north and south poles, which has been driven by the planet’s rising surface and ocean temperatures. Greenland has lost more than 4.2 trillion tons of ice since 1992, which has raised global sea levels by one centimeter. The rate of that melt increased sevenfold, from 36 billion tons per year in the 1990s to 280 billion tons per year in the past decade.

Antarctica’s glacial melting is also speeding up. In the 1980s, Antarctica lost 40 billion tons of ice annually. In the past decade, that number jumped to an average of 252 billion tons per year.

The 2021 study suggested that changes in how much fresh water is stored underground affect polar drift, too. Once humans pump that groundwater to the surface for use as drinking water or for agriculture, it eventually flows into rivers and oceans, redistributing that water weight to Earth’s surface. Nearly 20 trillion tons of groundwater have been pumped out of the Earth since the 1950s.

The spin axis of the Earth does not move steadily in one direction. Within a year it may also wiggle back and forth. These wiggles are influenced by a combination of « everything that’s happening on the planet » over decades. That makes it difficult to tell exactly what has caused a big shift in the axis.

In a 2016 study, researchers were able to trace back an « interannual » wiggle to extreme rain and droughts. Extremely waterlogged soil is very heavy, whereas an extreme drought can suddenly make the soil very light. This is enough to knock the Earth off its axis, although slightly.

Earth’s axis of rotation is not straight up and down like the axes of Mercury or Jupiter, but tilted at an angle of 23.5 degrees. That’s why the northern and southern hemispheres get varying amounts of sunlight at different times of the year. This why we have seasons.

The recent change to Earth’s axis won’t affect our everyday lives, but it could slightly tweak the length of our days. Earth takes just under 24 hours to complete one rotation. But the movement of its axis, and therefore its poles, could add milliseconds to that spin time, making our days a tiny bit longer. However, there is no reason to panic as the magnitude of the spin axis change is really small. The time change twice a year is certainly more disruptive!

Source : Business Insider via Yahoo News.

 

La Terre, une belle mais fragile planète (Source : NASA)

Les anneaux de vapeur sur les volcans // Vapour rings on volcanoes

Certains volcans comme l’Etna (Sicile) laissent échapper des anneaux de vapeur qui flottent ensuite au-dessus de leurs cratères. Des anneaux de courte durée ont également été observés sur l’Eyjafjallajökull en Islande. Les chercheurs ont trouvé de nouveaux indices sur le processus d’émission de ces anneaux de gaz.
Les volcanologues de l’Institut national de géophysique et de volcanologie (INGV) en Italie ont étudié ces anneaux qui sont généralement associés à une activité volcanique relativement modérée. Ils ont publié les résultats de leurs travaux en février 2023 dans la revue Scientific Reports.
Il existe des similitudes entre la façon dont les volcans émettent ces ronds de vapeur et la façon dont les dauphins soufflent des anneaux de bulles à la surface de la mer, ou la façon dont les fumeurs exhalent des anneaux de fumée. Les versions volcaniques sont communément appelées « anneaux de fumée », bien qu’elles soient principalement constituées de vapeur d’eau. Les chercheurs parlent généralement d’« anneaux de vapeur » ou d’« anneaux de vortex » lorsqu’ils décrivent le phénomène. Les émissions de vapeur sortant d’une bouche volcanique (ou de la bouche d’un fumeur) ralentissent lorsqu’elle rencontrent une surface, ce qui provoque la formation d’une boucle du gaz sur lui-même.
Cependant, on ne sait pas exactement ce qui se passe sur un volcan. Même les volcans connus pour émettre des anneaux de vapeur ne le font pas tout le temps. L’équipe italienne a consulté Internet et recherché des séquences où des anneaux de vapeur ont été filmés. Les anneaux qu’ils ont trouvés mesuraient de 9 à 200 mètres de diamètre et duraient jusqu’à 10 minutes. Généralement blancs, les anneaux de vapeur sont parfois teintés de cendre grise ou brune.
Les chercheurs ont modélisé le mouvement possible du gaz et des bulles dans le conduit d’un volcan. Pour que les anneaux de vapeur se forment, de petites bulles de gaz doivent fusionner et flotter à travers le magma pour créer des poches de gaz sous pression. Lorsque de telles poches explosent, elles peuvent expulser du gaz assez rapidement pour former un anneau de vapeur. Il faut aussi que l’ouverture du volcan soit circulaire ou légèrement émoussée. Les volcans avec des ouvertures irrégulières ou plus elliptiques ne donnent généralement pas naissance à des anneaux. Si des anneaux apparaissent, ils prennent un aspect déformé et instable.
En combinant les observations de photos et de vidéos avec le modèle numérique, l’équipe scientifique a pu déterminer les conditions physiques nécessaires à la formation des anneaux de vapeur. De plus, ces anneaux peuvent apporter des informations sur le magma d’un volcan. En particulier, les volcans qui libèrent des anneaux de vapeur ont un magma plus liquide et plus susceptible de s’écouler.
Cependant, il y a des limites à ce que les anneaux de vapeur peuvent révéler sur les volcans. Par exemple, lorsqu’un volcan comme le Mont St Helens émet continuellement du gaz sous pression en projetant beaucoup de matière solide, on ne voit jamais d’anneaux de vapeur ou de gaz.
Source : The Seattle Times.

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Dans une note publiée le 11 février 2010, j’expliquais que les anneaux de fumée émis par certains volcans ne sont pas des phénomènes exceptionnels. Des fumeurs peuvent les provoquer en positionnant leurs lèvres et en exhalant la fumée de cigarette d’une certaine manière. Ces ronds apparaissent souvent autour des pots d’échappement des voitures ou autour de la bouche des canons, en particulier dans les bandes dessinées.

Dans son ouvrage Sur l’Etna dans lequel il écrit que le volcan « fume la pipe », Haroun Tazieff expliquait en 1991 que « ces ronds de fumée sont provoqués par la convection des gaz lancés à grande vitesse par l’orifice circulaire de la bouche ». Quelques années plus tard, je fus moi-même témoin du phénomène sur l’Etna (voir photos ci-dessous). Dans un échange de correspondance avec le célèbre volcanologue, j’écrivais que « l’expulsion centrale plaquerait les gaz sur la paroi de la bouche où ils s’enrouleraient sur eux-mêmes pour finir par sortir en anneau, étant donné la forme de l’ouverture ». H.. Tazieff me répondit – croquis de sa main à l’appui – que sa propre explication des anneaux était proche de la mienne. « La différence tient essentiellement dans la coupe de la bouche, ce qui, au moment de la bouffée, crée un excès de gaz (diamètre large sous l’évent, diamètre faible de l’évent lui-même) avec, naturellement, accélération des gaz dans la partie centrale et freinage au contact des parois tout autour, d’où ‘enroulement des gaz à la périphérie de l’ensemble ».

Les scientifiques expliquaient en 2010, quand j’ai rédigé ma note, que, pour obtenir un rond, il faut deux conditions initiales : de la fumée et une vitesse de départ. Dans le cas du volcan, ce sont les fumerolles et l’air chaud ascendant émis par une bouche qui sont susceptibles de générer les anneaux. Mais tous les jets de fumée ne donnent pas des ronds ! Un rond de fumée ne peut s’obtenir que si le jet est discontinu. Il se forme alors autour d’un cœur autour duquel le fluide tourne. Chaque partie de l’anneau est soumise à la vitesse induite des autres parties : la moitié droite de l’anneau tourne dans le sens des aiguilles d’une montre, et la moitié gauche dans le sens inverse.

L’anneau ne peut donc pas rester immobile : il est en mouvement permanent par rapport au fluide qui l’entoure. C’est ainsi qu’un anneau ne reste pas immobile au-dessus de l’Etna ; il s’en éloigne inexorablement…

Expulsion d’un anneau de gaz sur l’Etna

Source de l’émission d’anneaux sur le Cratère SE de l’Etna

Photos: C. Grandpey

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Some volcanoes like Mount Etna (Sicily) blow rings of vapour and ash that waft above their craters. The short-lived rings have also been observed occasionally at Eyjafjallajökull in Iceland. Researchers have found new clues about how bursting gas bubbles create these curiosities in some volcanoes.

Volcanologists at the National Institute of Geophysics and Volcanology (INGV) in Italy have investigated the rings which are typically associated with relatively mild volcanic activity. They published their findings in February 2023 in the journal Scientific Reports.

There are similarities between how volcanoes huff out these halos and how dolphins blow bubble rings or how smokers exhale smoke rings. The volcanic versions are also commonly called smoke rings, although they’re actually made mostly of water vapour. Researchers usually say “vapour rings” or “vortex rings” when describing the phenomenon. Emissions exiting a volcano’s blowhole (or a smoker’s mouth) slow down where they encounter a surface, causing the gas to loop over on itself.

However, it is not exactly clear what is happening within a volcano that leads to a vapour ring. Even volcanoes known for such puffery don’t make rings all the time. The Italian team scoured the internet and research footage for vapor rings caught on camera. The rings they found were 9-200 meters in diameter and lasted up to 10 minutes. Typically white, vapor rings were occasionally tinged with gray or brown ash.

The researchers modeled the possible motion of gas and bubbles within the barrel of a volcano. For vapour rings to form, small gas bubbles had to merge and float up through the magma to create pressurized gas pockets. When such pockets explode, they could push out some gas fast enough to make a vapor ring. But the volcano’s opening also needed to be circular or slightly smushed. Volcanoes with irregular or more elliptical openings did not typically form rings. When they did, these apertures warped the doughnut shape or caused the ring to wobble.

Combining the photo and video observations with the model allowed the team to find physical conditions needed to make vapour rings. Moreover, ring emissions may say something about a volcano’s magma. In particular, volcanoes that release hoops of vapour have liquid rock that is more likely to flow.

However, there are limits to what vapour rings can reveal about volcanoes. For instance, when a volcano like Mt St Helens continuously gushes gas and spews a lot of solid material, it will never blow rings.

Source : The Seattle Times.

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In a post written on February 11th, 2010, I explained that themoke rings emitted by some volcanoes are not exceptional phenomena. Smokers can cause them positioning their lips and exhaling cigarette smoke in a certain way. These rings often appear around the exhausts of cars or around the mouths of cannons, especially in comics.

In his book On Etna in which he explained that the volcano was « smoking a pipe » Haroun Tazieff wrote in 1991 that « the smoke rings are caused by the convection of gases emitted at high speed by the circular orifice of the vent.  » A few years later, I myself could observe the phenomenon on Mount Etna (see photos above). In a letter to the famous volcanologist, I wrote that « the central expulsion seemed to push the gases on the wall of the vent where they roll up on themselves and eventually ring out, given the shape of the opening.  » H.. Tazieff replied – with a sketch of his hand to support his point of view – that his own explanation for the rings was close to mine. « The difference is in the shape of the vent which, at the time of the expulsion, creates an excess of gas (large diameter below the vent, small diameter of the vent itself) with naturally accelerates the gases in the central part and brakes them at the contact with the walls all around, hence a ‘winding’of the gases at the periphery. »

Scientists explained in 2011 – when I wrote my post – that getting a ring requires two initial conditions: smoke and speed at the start. In the case of the volcano, it is the fumaroles and the rising hot air that is emitted by a vent that are likely to generate the rings. But all the jets do not become smoke rings! A smoke ring can only be achieved if the jet is discontinuous. It is formed around a core around which the fluid rotates. Each part of the ring is subject to the induced velocity of the other parties: the right half of the ring rotates clockwise, and the left half in the opposite direction.

Thus, the ring cannot stay still: it is in constant motion relative to the fluid that surrounds it. Thus, a ring does not stand still above Mount Etna; it inexorably moves away …

Volcanisme actif sur Vénus // Active volcanism on Venus

Dans une note rédigée le 29 novembre 2022, j’expliquais que, selon une étude publiée dans le Planetary Science Journal au début de l’année 2022, le volcanisme à grande échelle qui a recouvert de lave 80% de la surface de Vénus a probablement été le facteur décisif qui a fait passer la planète d’un monde humide et doux à une atmosphère sulfurique irrespirable.

Aujourd’hui, après avoir analysé des images prises il y a 30 ans à la surface de la planète, les scientifiques sont persuadés que Vénus est active d’un point de vue volcanique.
Souvent considérée comme la jumelle de la Terre en raison de sa taille et de sa masse similaires, Vénus est en fait un environnement hostile où la vie ne peut exister. L’un des mystères de Vénus est de savoir si elle est encore volcaniquement active. Jusqu’à présent, les scientifiques n’ont pas été en mesure d’obtenir une réponse concrète car l’étude de Vénus est extrêmement difficile en raison de son inhospitalité.
Cependant, des images de la surface obtenues au début des années 1990 par la sonde spatiale Magellan de la NASA, et réanalysées par des scientifiques de l’Université d’Alaska à Fairbanks et du California Institute of Technology, montrent des signes que la planète est toujours active d’un point de vue volcanique.
La sonde Magellan a utilisé un radar pour réaliser des images de la surface de Vénus à partir de différentes orbites et a réussi à capturer quelques photos de la surface entre 1990 et 1992. Un site du système volcanique de Maat Mons montre des signes de changement entre les photos. L’équipe scientifique pense que cela est très probablement dû à un événement volcanique qui s’est produit dans la fenêtre de huit mois entre les clichés, avec l’émission d’une coulée de lave.
Selon l’article publié par les scientifiques dans la revue Science, c’est la preuve d’une activité volcanique en cours sur Vénus. Autrement dit, la planète n’a pas seulement été volcaniquement active dans le passé ; elle continue de l’être aujourd’hui. On peut lire dans la revue : « La bouche éruptive se trouve dans la partie nord d’un volcan bouclier en forme de dôme qui fait partie du volcan Maat Mons. »
Les chercheurs ajoutent que sur la deuxième image prise en octobre 1991, la bouche éruptive s’est agrandie de quatre kilomètres carrés et présente une forme irrégulière. L’analyse des images obtenues il y a 30 ans indique qu’il existe « un lac de lave formé à l’intérieur de la bouche éruptive pendant l’intervalle de huit mois entre les images ».
Le lac de lave est la seule preuve de volcanisme détectée dans l’étude. Selon les scientifiques, ce n’est pas suffisant pour connaître la fréquence des éruptions sur Vénus. On peut lire dans le rapport : « Il existe un large éventail de scénarios d’activité possibles, compatibles avec un volcanisme de type hawaïen dans l’Atla Regio. » Un des auteurs de l’étude a déclaré : « Nous pouvons maintenant dire que Vénus est volcaniquement active aujourd’hui dans le sens où il y a au moins quelques éruptions par an. » L’équipe scientifique pense que les prochaines missions à destination de Vénus observeront de nouveaux événements volcaniques qui se sont produits depuis. la mission Magellan il y a 30 ans.
Source : médias d’information internationaux.

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In a post published on November 29th, 2022, I explained that, according to a study published in the Planetary Science Journal early in 2022, the massive global volcanism that covered 80% of Venus’ surface in lava may have been the deciding factor that transformed Venus from a wet and mild world into the suffocating, sulfuric planet that it is today.

Today, after analysing 30-year-old images taken of the planet’s surface, scientists think it is likely Venus is volcanically active

Often known as Earth’s twin owing to its similar size and mass, Venus is actually a harsh environment with a thick, sulphurous atmosphere where life cannot exist. One of the mysteries of Venus is if it is still volcanically active and scientists have been unable to arrive at a concrete answer as studying Venus is extremely difficult due to its inhospitality.

However, images taken of the surface in the early 1990s by NASA’s Magellan space probe, reanalysed by scientists at University of Alaska Fairbanks and the California Institute of Technology, show signs the planet is still volcanically active.

Magellan used radar to image the surface of Venus from different orbits, and captured some photos of the surface between 1990 and 1992. One location at the Maat Mons volcano system showed signs of change between photos. The scientific team believe this is most likely caused by a volcanic event that occurred in the eight-month window between shots and triggered a lava flow.

According to the scientists’ paper published in Science, this is evidence of ongoing volcanic activity on Venus, proving it was not only volcanically active in the past but continues to be so today. One can read in the paper :“The vent is located on the north side of a domed shield volcano that is part of the larger Maat Mons volcano.”

The researchers add that in the second image taken in October 1991, the vent became four square kilometres bigger and irregular in shape. Analysis of the three-decade-old images indicates “a lava lake formed in the vent interior during the eight-month gap between images”.

The one lake is the only evidence of volcanism found in the study, which the scientists say is not enough to give an idea of how common volcanism is on Venus. The report says :“There are a wide range of possible activity scenarios that are compatible with Hawaiian-like levels of volcanism in Atla Regio.” A lead author of the study, said: « We can now say Venus is presently volcanically active in the sense there are at least a few eruptions per year.” The scientific team expects that the upcoming Venus missions will observe new volcanic flows that have occurred since the Magellan mission ended three decades ago.

Source : International news media.

Reconstitution en trois dimensions du Maat Mons, l’un des principaux volcans sur Vénus avec ses quelque 8 km de hauteur (Source: NASA)

La lave de l’éruption du Mauna Loa (Hawaii) en 2022 // Lava from the 2022 Mauna Loa eruption (Hawaii)

L’analyse de la lave émise peut aider à comprendre les mécanismes qui gèrent les éruptions volcaniques. Les échantillons de lave peuvent aider à « voir » ce qui se passe à l’intérieur d’un volcan. Ainsi, l’étude de la lave produite par l’éruption du Mauna Loa en 2022 a offert aux géologues du HVO, pour la première fois depuis près de 40 ans, une fenêtre sur le système d’alimentation du volcan.
Le Mauna Loa est entré en éruption le 27 novembre 2022, pour la première fois depuis 1984. L’éruption a commencé dans la caldeira sommitale. Puis une fissure de 500 mètres de long s’est propagée vers le sud-ouest, tout en restant majoritairement à l’intérieur du sommet. Au matin du 28 novembre, l’activité éruptive avait migré du sommet vers la zone de rift nord-est où quatre fissures se sont ouvertes pour finalement donner naissance à une bouche éruptive sur la Fissure 3 le 2 décembre. Un réseau de chenaux a alimenté des coulées de lave ‘a‘ā qui ont parcouru le flanc nord du volcan sur une vingtaine de kilomètres. L’éruption s’est terminée le 10 décembre 2022.

Le réseau de surveillance mis en place par le Hawaiian Volcano Observatory (HVO) a collecté des données qui ont été analysées en temps réel afin de mieux comprendre l’éruption. Des observations directes et des mesures ont également été effectuées sur le terrain. Elles ont permis d’évaluer la vitesse de progression des coulées de lave et les dangers associés. Les géologues du HVO ont collecté des échantillons de lave dans des coulées actives et solidifiées presque tous les jours pour procéder à une analyse en laboratoire en temps quasi réel.
Depuis l’éruption du Mauna Loa en 1984, les domaines de la pétrologie et de la géochimie ont fait de grands progrès. De nouveaux instruments et de nouvelles techniques sont maintenant disponibles. Ils ont permis d’obtenir rapidement plus d’informations qu’en 1984.
Des analyses de fluorescence X à dispersion d’énergie ((EDXRF) effectuées en temps quasi réel avec la collaboration de l’Université d’Hawaii à Hilo ont révélé la composition du magma ainsi que son origine. Ces analyses, effectuées dans les 24 heures suivant le prélèvement de l’échantillon, ont été suivies d’une micro-analyse électronique secondaire et d’une micro-analyse par sonde électronique. Cela a permis de mesurer des compositions de minéraux et de verre à de très petites échelles (quelques microns). Ce type d’analyse rapide n’était pas possible en 1984.
Les géologues du HVO ont ainsi appris que les laves émises par l’éruption de 2022 étaient semblables à d’autres éruptions du Mauna Loa depuis 1843. La teneur moyenne en MgO (oxyde de magnésium) des échantillons de lave était de 6,2 % en poids, donc légèrement inférieure aux autres éruptions du Mauna Loa au cours des 200 dernières années. Ces données peuvent être utilisées pour calculer la température des laves émises. Elle a été estimée à environ 1 155 degrés Celsius.
Les échantillons prélevés au niveau de la bouche éruptive ne montrent pas de cristaux visibles à l’œil nu, bien que les minéraux comme le plagioclase, le clinopyroxène, l’olivine et les oxydes (tous rencontrés habituellement sur le Mauna Loa) deviennent plus abondants et plus gros en s’éloignant de la bouche éruptive, au fur et à mesure que les coulées de lave se refroidissent et se cristallisent.
Toute la lave produite pendant l’éruption de 2022 a présenté la même composition sur une distance de 17 kilomètres, que ce soit au sommet ou sur la partie supérieure du rift nord-est. Cela montre que toute l’éruption a été alimentée par un magma homogène. La lave émise par cette éruption ne présente pratiquement pas de cristaux et elle a une faible teneur en MgO. Elle n’a donc pas été influencée par le magma résiduel laissé par l’éruption de 1984. On a une situation différente de l’éruption du Kilauea en 2018, qui a initialement produit des laves mélangées à du magma refroidi stocké dans la Lower East Rift Zone. Au lieu de cela, la composition de la lave de l’éruption du Mauna Loa en 2022 révèle une nouvelle intrusion magmatique qui va de pair avec l’activité sismique que le HVO a observée 2 à 4 km sous le sommet dans les mois qui ont précédé l’éruption.
Source : USGS/HVO.

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The analysis of emitted lavas can help understand volcanic eruptions. The lava samples can help “see” inside a volcano. In this way, the analysis of the lava produced by the 2022 eruption of Mauna Loa gave HVO geologists a window into the volcano’s plumbing system for the first time in almost 40 years.

Mauna Loa began erupting on November 27th, 2022, for the first time since 1984. The eruption began within the summit caldera. Then a 500-mrter-long fissure propagated towards the southwest but remained mostly within the summit. In the morning of the following day, eruptive activity had migrated from the summit into the Northeast Rift Zone where four fissures opened and finally gave birth to one vent on December 2nd. A network of lava channels fed ‘a‘ā flows that extended about 20 km down the volcano’s north flank. The eruption ended on December 10th.

The Hawaiian Volcano Observatory (HVO)’s network of monitoring instruments collected data that were analyzed in real-time to better understand the eruption. Direct observations and measurements were also performed on the field. They allowed to that aided in assess lava flow advance rates and the accompanying hazards. HVO geologists collected molten and solidified lava samples almost every day for near-real-time lab analysis.

Since Mauna Loa’s eruption in 1984, the fields of petrology and geochemistry have made great advances. New instruments and techniques are available now. They allowed to learn more and faster about the last eruption than in 1984.

Energy-dispersive X-ray fluorescence analyses done in near-real-time with the collaboration of the University of Hawai‘i at Hilo revealed the composition of the erupting magma and where it was coming from. These analyses, done within 24 hours of sample collection, were later followed by secondary electron micro-analysis and electron probe micro-analysis. This allowed to measure compositions of minerals and glass on very small scales (a few microns). This type of rapid analysis was not possible in 1984.

HVO geologists learned that the 2022 erupted lavas were similar to other Mauna Loa compositions since 1843. The average MgO (magnesium oxide) content of the lava samples was 6.2 wt% (weight percent), slightly lower than any other Mauna Loa eruption over the past 200 years. This data can be used to calculate the temperature at which the lavas erupted and was estimated at about 1,155 degrees Celsius.

Samples collected at the vent(s) have no crystals visible to the naked eye, although minerals like plagioclase, clinopyroxene, olivine and oxides (all common at Mauna Loa) increase in abundance and size with distance from the vent as lava flows cooled and crystallized downslope.

All of the lava produced over the duration of the 2022 eruption and from all vents spanning 17 kilometers across the summit and upper Northeast Rift Zone have the same composition. This shows that the entire eruption was fed by a homogenous magma, and that this nearly crystal-free, low-MgO eruption was not influenced by rift-stored magma left over from 1984. This is different from the Kīiauea 2018 eruption, which initially produced lavas mixed with cooler stored magma from the Lower East Rift Zone. Instead, the composition of the 2022 Mauna Loa eruption reflects a new intrusion of magma, consistent with earthquake activity that the observatory monitored 2 to 4 km beneath the summit in the months prior to eruption.

Source : USGS / HVO.

Les échantillons de lave collectés près de la bouche éruptive de la Fissure 3 sont vitreux et contiennent des bulles et de très petits minéraux (200 microns de long) comme le plagioclase et le pyroxène, comme le montre l’image au microscope à échelle de gris en médaillon. (Source : USGS)

Lava samples collected near Fissure 3 vent are glassy and contain bubbles and some very small (200 microns long) minerals like plagioclase and pyroxene, as shown in the grey-scale microscope image inset. (Source: USGS)