Catégorie : Science

Rencontre rapprochée avec Io, la lune de Jupiter (suite) // Close encounter with Io, Jupiter’s moon (continued)

Dans une note publiée le 29 décembre 2023, j’écrivais que le vaisseau spatial Juno de la NASA devait effectuer un survol rapproché de Io, la lune de Jupiter, ce qu’aucun vaisseau spatial n’avait réalisé depuis plus de 20 ans. À environ 1 500 kilomètres de la surface de la planète volcanique, le survol devait permettre aux instruments de Juno de fournir une mine de données.
Comme prévu, le vaisseau spatial de la NASA s’est approché de Io et est passé à environ 1 500 kilomètres de sa surface le 30 décembre 2023. Juno a pu capturer des images incroyablement détaillées de la lune de Jupiter.

 

La seule fois où un vaisseau spatial de la NASA s’est rapproché d’Io, c’était en 2001, lorsque Galileo est passé à 181 kilomètres au-dessus du pôle sud d’Io.
Juno a été lancée le 5 août 2011 et a atteint Jupiter et son système lunaire le 4 juillet 2016 après un voyage de 2,8 milliards de kilomètres.
Le but de ce survol à basse altitude n’était pas seulement de prendre des photos spectaculaires, mais aussi de collecter des données importantes sur Io et son volcanisme. Comme je l’expliquais dans ma note du 29 décembre, « en combinant les données de ce survol avec des observations précédentes, l’équipe scientifique de Juno espérait étudier le comportement très fluctuant des volcans d’Io ». En particulier, les chercheurs voudraient savoir « à quelle fréquence ces volcans entrent en éruption, à quel moment ils sont sont brillants et atteignent de très hautes températures, comment change la morphologie des coulées de lave, et comment l’activité d’Io est liée au flux de particules chargées dans la magnétosphère de Jupiter ».

L’instrument JunoCam a acquis six images de Io au cours du survol à basse altitude. Une photo en noir et blanc a été prise à une altitude d’environ 2 500 kilomètres.

 

Io doit son statut de corps volcanique le plus actif du système solaire à l’immense gravité de Jupiter, la planète la plus volumineuse du système solaire, ainsi qu’à l’influence gravitationnelle des autres lunes de Jupiter —  Europe, Ganymède et Callisto. Ensemble, ces lunes et Jupiter exercent une traction et une poussée sur Io, ce qui génère des forces de marée. Ces forces sont si intenses qu’elles peuvent faire varier la surface d’Io avec des extrêmes allant jusqu’à 100 mètres. En conséquence, la surface d’Io, un corps à peu près de la même taille que notre Lune, est recouverte de centaines de volcans actifs qui crachent de la lave jusqu’à des dizaines de kilomètres au-dessus de sa surface.

Les lunes de Jupiter : Callisto, Ganymède, Europe et IO

Juno devrait effectuer un nouveau survol à basse altitude de Io (1 500 km) le 2 février 2023. En fait, ce ne sera pas la dernière fois que le vaisseau spatial s’approchera de Io, mais ces survols deviendront de plus en plus éloignés de la surface.
Juno atteindra la fin de sa mission en septembre 2025 lorsque la NASA fera s’écraser le vaisseau spatial dans l’atmosphère de Jupiter, concluant ainsi 9 années d’étude de la géante gazeuse et de ses lunes.
Le catalogue complet des images brutes d’Io prises par le vaisseau spatial en décembre 2023 est disponible sur le site web de la mission Juno :
https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing?source=junocam&phases%5B%5D=PERIJOVE+57

Source : NASA, space.com.

Images transmises par la sonde Juno le 30 décembre 2023

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As I put it in a post released on December 29th, 2023, NASA’s Juno spacecraft was expected to make the closest flyby of Jupiter’s moon Io that any spacecraft had made in over 20 years. Coming within roughly 1,500 kilometers from the surface of the most volcanic world in our solar system, the pass was expected to allow Juno instruments to generate a firehose of data.

As predicted, NASA’s Juno spacecraft came close to the planet’s moon and passed within around 1,500 kilometers from its surface on December 30th, 2023, Juno was able to capture stunningly detailed images of the Jovian moon. The only time a spacecraft has come closer to Io was in 2001, when NASA’s Galileo spacecraft passed 181 kilometers above Io’s south pole.

Juno was launched on August 5th, 2011, and reached Jupiter and its system of moons on July 4th, 2016 after a 2.8-billion-kilometer journey.

The purpose of the close passage was not just to take some incredible images, but also to collect important data about Io and its volcanism. As I explained in my 29 December post, « by combining data from this flyby with previous observations, the Juno science team hoped to study how Io’s volcanoes vary. » In particular, researchers are looking for « how often they erupt, how bright and hot they are, how the shape of the lava flow changes, and how Io’s activity is connected to the flow of charged particles in Jupiter’s magnetosphere. »

The JunoCam instrument acquired six images of Jupiter’s moon Io during its close encounter today. This black-and-white view was taken at an altitude of about 2,500 kilometers.

Io gets its status as the solar system’s most volcanic body as a result of the immense gravity of Jupiter, the most massive planet in the solar system, in addition to the gravitational influence of the other large Jovian moons  —  Europa, Ganymede and Callisto. Together, the Jovian moons and Jupiter pull and push on Io, generating tidal forces. These tidal forces are so immense they can cause the surface of Io to rise and drop by extremes as great as 100 meters. As a result, the surface of Io, a body roughly the same size as Earth’s moon, is covered in hundreds of active volcanoes that spew lava as high as dozens of kilometers above its surface.
Juno is expected to make another close approach to Io (1,500 km) on February 2nd, 2023. Actually, that won’t be the last time Juno makes a close approach to Io, but these flybys will get subsequently more and more distant.

After the final approach to Io, Juno will reach the end of its mission in September 2025 when the spacecraft will be intentionally crashed into the atmosphere of Jupiter, concluding its 9-year study of the gas giant and its moons.

The full catalog of the spacecraft’s Decembe 2023 raw images of io are available on the Juno mission website :

https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing?source=junocam&phases%5B%5D=PERIJOVE+57

Source : NASA, space.com.

Rencontre rapprochée avec Io, la lune de Jupiter // Close encounter with Io, Jupiter’s moon

Le samedi 30 décembre 2023, la sonde spatiale Juno de la NASA effectuera le survol le plus proche de la lune de Jupiter, Io, jamais réalisé depuis plus de 20 ans. Passant à environ 1 500 kilomètres au-dessus de la surface volcanique de Io, le vaisseau spatial et sa batterie d’instruments devraient permettre de générer une foule de données.
En combinant les données collectées lors de ce survol avec des observations précédentes, l’équipe scientifique en charge de Juno étudiera l’évolution de l’activité volcanique sur Io. Les chercheurs pourront analyser la fréquence des éruptions, le comportement des coulées de lave et dans quelle mesure l’activité d’Io est liée au flux de particules chargées dans la magnétosphère de Jupiter.
Un deuxième survol ultra-rapproché d’Io est prévu le 3 février 2024. Juno se retrouvera à nouveau à environ 1 500 kilomètres de la surface de la lune de Jupiter.
Jusqu’à présent, Juno a observé l’activité volcanique d’Io à des distances allant d’environ 11 000 à plus de 100 000 kilomètres et a fourni les premières vues des pôles nord et sud de la lune. Le vaisseau spatial a également effectué des survols rapprochés de Ganymède et Europe, les lunes glacées de Jupiter.
Avec les deux survols rapprochés de décembre et février, Juno étudiera la source de l’intense activité volcanique de Io, cherchera à savoir si un océan de magma existe sous sa croûte et étudiera l’impact des forces de marée de Jupiter, qui affectent sans relâche la lune.
Source : NASA.

Source: NASA

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NASA’s Juno spacecraft will on Saturday, December 30th, 2023 make the closest flyby of Jupiter’s moon Io that any spacecraft has made in over 20 years. Coming within roughly 1,500 kilometers from the surface of the most volcanic world in our solar system, the pass is expected to allow Juno instruments to generate a firehose of data.

By combining data from this flyby with previous observations, the Juno science team is studying how Io’s volcanoes vary. The researchers are looking for how often they erupt, how the shape of the lava flow changes, and how Io’s activity is connected to the flow of charged particles in Jupiter’s magnetosphere.

A second ultra-close flyby of Io is scheduled for February 3rd, 2024, in which Juno will again come within about 1,500 kilometers of the surface.

The spacecraft has been monitoring Io’s volcanic activity from distances ranging from about 11,000 to over 100,000 kilometers, and has provided the first views of the moon’s north and south poles. The spacecraft has also performed close flybys of Jupiter’s icy moons Ganymede and Europa.

With the two close flybys in December and February, Juno will investigate the source of Io’s massive volcanic activity, whether a magma ocean exists underneath its crust, and the importance of tidal forces from Jupiter, which are relentlessly affecting the moon.

Source : NASA.

Source: NASA

Les prévisions des poulpes de l’Ouest Antarctique // The predictions of West Antarctica’s octopuses

Rappelez-vous : Paul le Poulpe était une pieuvre conservée dans l’aquarium Sea Life d’Oberhausen (Allemagne). L’animal a connu son heure de gloire en 2010 car il était censé pronostiquer les résultats des matches de la Coupe du monde qui avaient lieu cette année-là. Quelques prévisions exactes lui ont valu le titre honorifique d’oracle animalier. Les gardiens de l’aquarium lui présentaient deux boîtes contenant de la nourriture, décorées avec les drapeaux des équipes opposées lors d’un match. La boîte choisie par Paul en premier désignait la vainqueur futur de la partie.

Aujourd’hui, on nous raconte une autre histoire sur les poulpes en Antarctique. De petits céphalopodes, les poulpes de Turquet, se déplacent au fond de l’océan qui entoure ce continent depuis environ quatre millions d’années. Des chercheurs ont récemment découvert que l’ADN de ces créatures de 15 centimètres de long (sans les tentacules) pourrait aider à résoudre un très vieux mystère scientifique : quand la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental a disparu pour la dernière fois. Les résultats de leur étude ont été publiés en décembre 2023 dans la revue Science.

La calotte glaciaire de l’Antarctique occidental contient suffisamment d’eau pour faire monter le niveau de la mer de plus de 5 mètres dans le monde si elle fondait entièrement. Un tel événement inonderait de nombreuses villes côtières. Ces dernières années, le réchauffement des océans, causé par les émissions de gaz à effet de serre dus à la combustion de combustibles fossiles, a provoqué la fonte de la calotte glaciaire antarctique qui se trouve aujourd’hui dans une situation précaire. Une étude parue en octobre 2023 a révélé que dans les scénarios d’émissions les plus optimistes, la fonte de cette calotte glaciaire est inévitable. Mieux connaître son passé pourrait nous aider à comprendre ce qui nous attend. Un chercheur a déclaré : « Comprendre quel aspect avait la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental dans un passé récent, lorsque la température de la planète était similaire à celle d’aujourd’hui, pourrait nous aider à mieux prévoir l’élévation future du niveau de la mer. »
Les scientifiques se sont donc tournés vers les pieuvres de Turquet (Pareledone turqueti) pour obtenir des réponses. Ces animaux vivent tout autour du continent antarctique, mais leurs populations dans la mer de Ross et la mer de Weddell sont séparées par l’infranchissable barrière constituée par la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental et, de ce fait, ils s’éloignent rarement de leur lieu de résidence. Les chercheurs pensent que s’ils pouvaient parvenir à déterminer à quel moment les deux populations se sont croisées, cela pourrait donner des indications sur la dernière fonte de la calotte glaciaire.
L’équipe scientifique a séquencé l’ADN de 96 poulpes de Turquet en provenance de tout le continent, capturés accidentellement par des pêcheurs ou conservés dans des collections de musées. Bien que le spécimen le plus ancien date des années 1990, les chercheurs étaient persuadés que l’analyse génétique pourrait donner un aperçu de l’arbre généalogique des poulpes il y a des millions d’années.
Cette analyse génétique a révélé que les poulpes de la mer de Weddell et de la mer de Ross se sont croisés il y a 54 000 à 139 000 ans, au cours de la dernière période interglaciaire. La conclusion de l’analyse correspond aux soupçons des scientifiques selon lesquels une disparition de la calotte ouest antarctique s’est produite pendant cette période.
La température moyenne de notre planète est actuellement supérieure d’environ 1,2 °C à la moyenne préindustrielle. Au cours de la dernière période interglaciaire, la température de la Terre était d’environ 0,5 à 1,5°C supérieure à cette même moyenne préindustrielle, mais le niveau de la mer était environ 5 à 10 mètres plus haut qu’aujourd’hui. Bien qu’on ne sache toujours pas exactement quand la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental a fondu, ni combien de temps cela a pris, les scientifiques affirment que le phénomène pourrait se reproduire et leur étude constitue un sérieux avertissement pour la planète.
Source : Médias d’information internationaux.

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Just remember : Paul the Octopus was a common octopus kept in the Sea Life aquarium of Oberhausen (Germany). The animal was supposed to predict the results of World Cup matches in 2010. A few accurate predictions brought him worldwide attention as an animal oracle. Paul’s keepers would present him with two food-containing boxes decorated with the flags of the teams in an upcoming match. Whichever box Paul ate from first was considered his prediction for which team would win the match.

Today, there is another story about octopuses in Antarctica. In the sea surrounding this continent, small cephalopods called Turquet’s octopuses have been crawling along the ocean floor for some four million years. Researchers have recently discovered that the DNA of the 15-centimeter-long creatures (excluding arms) may help solve a longstanding scientific mystery: When did the West Antarctic Ice Sheet last collapse?  The results of their study was published in December 2023 in the journal Science.

The West Antarctic Ice Sheet (WAIS) holds enough water to raise global sea levels by more than 5 meters if it were to melt entirely, an inundation that would flood many coastal cities around the world. In recent years, global ocean warming fueled by high levels of greenhouse gas emissions from burning fossil fuels has left the ice sheet in a precarious situation. An October study found that even under best-case emissions scenarios, the sheet’s melting is inevitable. Still, learning more about its past could help us understand what’s to come. Said one reseracher : “Understanding how the WAIS was configured in the recent past when global temperatures were similar to today will help us improve future sea-level rise projections.”

So, the scientists turned to the Turquet’s octopus (Pareledone turqueti) for answers. While these animals live all around the icy continent, their populations in the Ross Sea and Weddell Sea are separated by the impassable WAIS and rarely move far from where they live. If researchers could determine how recently the two populations interbred, that might give some clues to when the ice sheet last melted.

The scientific team sequenced the DNA of 96 Turquet’s octopuses from all around the continent that were either accidentally caught by fishers or stored in museum collections. Though their oldest specimen was from the 1990s, genetic analysis could provide a glimpse millions of years back in the octopus family tree.

The genetic analysis revealed that the Weddell Sea and Ross Sea octopuses interbred between about 54,000 and 139,000 years ago, during a period known as the Last Interglacial. The conclusion matched with scientists’ suspicions that a collapse had occurred during that time.

Global average temperatures currently hover around 1.2°C higher than pre-industrial averages. During the Last Interglacial, the Earth was about 0.5 to 1.5°C warmer than pre-industrial averages, yet sea levels were about 5 to 10 meters higher than they are now. While it is still unclear exactly when the WAIS melted, or how long it took, scientists say the study is a stark warning for the planet.

Source : International news media.

Carte de l’Antarctique, avec la partie occidentale où la calotte glaciaire constitue une barrière entre les mers de Weddell au nord et de Ross au sud (Source: BAS)

Hawaii : mesure des gaz du Kilauea // Hawaii: Kilauea gas measurement

Selon le volcanologue français Haroun Tazieff, aujourd’hui disparu, l’étude des gaz volcaniques est une priorité car ils sont le moteur des éruptions. Deux gaz doivent surtout être étudiés : le dioxyde de soufre (SO2) et le dioxyde de carbone (CO2), même si d’autres gaz comme le sulfure d’hydrogène (H2S) et l’hélium (He) doivent également être pris en compte.
Un article récent Volcano Watch publié par l’Observatoire des volcans hawaïens (HVO) explique comment ces gaz sont mesurés entre les éruptions du Kilauea.
Lors des éruptions, le HVO signale fréquemment les taux d’émission de dioxyde de soufre (SO2) car c’est un moyen de suivre la progression de l’activité éruptive. Toutefois, pour les périodes précédant les éruptions, ou lorsqu’il y a une intrusion magmatique en cours sans éruption, le HVO s’appuie essentiellement sur des données géophysiques telles que la déformation du sol ou la sismicité, plutôt que sur des données géochimiques telles que les émissions de SO2.
Un autre type de gaz peut être important en période non éruptive : le dioxyde de carbone (CO2) qui a un comportement très différent du SO2 dans le système magmatique du Kilauea. Ces différences peuvent être exploitées pour mieux comprendre les processus qui se produisent sous la surface du sol. Par exemple, sur le Kilauea, le CO2 peut commencer à s’échapper du magma alors que ce dernier se trouve encore à plusieurs kilomètres sous la surface, alors que le SO2 est libéré de manière significative lorsque le magma se trouve à seulement quelques dizaines ou centaines de mètres sous la surface. Cela signifie souvent que l’on ne voit pas beaucoup de SO2 avant que la lave commence percer la surface.
Le problème du CO2 est qu’il est déjà présent en quantités très variables dans l’atmosphère, alors que le SO2 est normalement absent. Il est donc facile de détecter un signal de SO2 volcanique dans l’air ambiant, alors que le CO2 atmosphérique peut varier au cours d’une même journée, ainsi qu’avec les saisons.
Cependant, en coopération avec des chercheurs de l’Observatoire volcanologique des Cascades, le HVO a récemment accordé davantage d’attention aux données concernant le CO2 du Kilauea. L’Observatoire dispose d’une station multi-GAZ au sud-ouest de l’Halema’uma’u ; elle mesure quatre gaz volcaniques (CO2, SO2, H2S et vapeur d’eau), ainsi que des données météorologiques telles que la vitesse et la direction du vent.
Au lieu d’utiliser toutes les données CO2 de la station multi-GAZ, le HVO ne prend en compte que les données CO2 qui atteignent la station depuis certaines directions et certaines vitesses de vent. Cela permet d’essayer d’isoler le signal CO2 volcanique. Les scientifiques calculent des moyennes hebdomadaires de concentration de CO2. Une fois ce travail effectué, en examinant uniquement les données provenant de deux secteurs de Halema’uma’u (secteurs ouest et sud-est du cratère) avec des vitesses de vent modérées, ils obtiennent des tendances dans la concentration du CO2 en relation avec les récentes éruptions sommitales. En observant les données concernant ces deux directions du vent, les scientifiques ont pu constater que le CO2 semblait augmenter lentement et légèrement avant les éruptions sommitales du Kīlauea en juin et septembre. Après ces éruptions, les concentrations de CO2 ont chuté..
Aujourd’hui, depuis l’éruption de septembre, les concentrations de CO2 sont de nouveau en hausse, ce qui est probablement lié à l’intrusion magmatique dans les régions de stockage peu profondes situées sous la région sommitale et sous la caldeira sud.
Souvent, lorsque le Kīlauea entre en éruption, le HVO utilise le faible rapport CO2 / SO2 pour pouvoir dire que le magma alimentant l’éruption a été stocké à très faible profondeur, car ce rapport indique que le magma a déjà libéré la majeure partie de son CO2 avant l’éruption.
La prochaine étape de cette nouvelle méthode d’analyse des données gazeuses consistera à essayer de transformer les données de concentration de CO2 en taux d’émission de CO2, ce qui pourrait alors indiquer aux scientifiques non seulement que le magma est en train de monter à faible profondeur sous le Kilauea, mais aussi dans quelles proportions.
Source : USGS/HVO.

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For late French volcanologist Haroun Tazieff, the study of volcanic gases should be given priority as they are what drives the eruptions. Two main gases need to be studied : sulfur dioxide (SO2) and carbon dioxide (CO2), although other gases such as hydrogen sulfide (H2S) and helium (He) should also be taken into account.

A recent Volcano Watch article by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) explains how these gases are measured between Kilauea’s eruptions.

During eruptions, HVO frequently reports sulfur dioxide (SO2) emission rates as a means of tracking the progression of eruptive activity. But for the periods before eruptions, or when there is an ongoing intrusion with no eruption, most of the data HVO relies on is geophysical data, such as deformation or seismicity, rather than geochemical data such as SO2 emissions.

There is another type of gas that can be important during non-eruptive periods :carbon dioxide (CO2) which behaves very differently from SO2 in Kilauea’s magmatic system. These differences can be exploited to help better understand processes occurring beneath the ground surface. For example, CO2 can begin to escape from Kilauea’s magma when it is still many kilometers beneath the surface whereas SO2 is largely released when magma is just a few tens or hundreds of meters beneath the surface. This often means we don’t see much SO2 being emitted until lava begins erupting at the surface.

The tricky thing about CO2 is that it is already present, and highly variable, in the atmosphere. This is different from SO2, which is not normally present. So it is easy to pick out a volcanic SO2 signal in ambient air measurements, but atmospheric CO2 can vary throughout the course of a day, as well as with the seasons.

Recently, however, in cooperation with researchers at the Cascades Volcano Observatory, HVO has been looking a little closer at CO2 data from Kilauea. The observatory has a multi-GAS station to the southwest of Halemaʻumaʻu that measures four volcanic gases (CO2, SO2, H2S and water vapor), as well as meteorological data such as wind speed and wind direction.

Instead of using all the CO2 data from the multi-GAS, HVO separates out CO2 data that reaches the station from certain directions at certain wind speeds. This allows to try to isolate the volcanic CO2 signal. The scientists calculate weekly averages of the CO2 concentration. Once they have done that, if they look only at data coming from two portions of Halemaʻumaʻu (the western and the southeastern parts of the crater) at moderate wind speeds, they see patterns in the CO2 concentration relative to the recent summit eruptions. For both wind directions, the scientists can see that CO2 coming from those directions appeared to increase slowly and slightly before the June and September Kīlauea summit eruptions. Once the eruptions occurred, CO2 concentrations dropped back down.

Today, since the September eruption, CO2 concentrations have been increasing again, and the increase is likely related to the intrusion of magma into the shallow storage regions beneath the summit and south caldera regions.

Often when Kīlauea erupts, HVO uses the low ratio of eruptive CO2 to SO2 to be able to say that the magma feeding the eruption was stored very shallow because that low ratio tells that the magma already degassed most of its CO2 before eruption.

The next step with this new data analysis method is to try to turn the CO2 concentration data into emission rates of CO2, which could then perhaps tell scientists not just that magma is rising to shallow depths beneath Kilauea, but how much magma is rising.

Source : USGS / HVO.

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Ces graphiques montrent les concentrations de dioxyde de carbone (CO2) dans deux zones sommitales du Kīlauea, de mars à octobre. Les carrés rouges et les cercles bleus représentent les moyennes hebdomadaires de concentration de CO2 mesurées à la station multi-GAZ du Kīlauea lorsque le vent vient de directions et à des vitesses spécifiques. Les symboles gris représentent les mesures individuelles (moyennes sur 30 minutes jusqu’à huit fois par jour). Les barres verticales roses représentent les éruptions du Kilauea de juin et septembre. (Source : USGS)

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These plots show carbon dioxide (CO2) concentrations in two summit areas of Kīlauea, from March to October. The red squares and blue circles represent weekly averages of CO2 concentration measured at the Kīlauea Multi-GAS Station when the wind is coming from specific directions and at specific wind speeds. Gray symbols represent individual measurements (30-minute averages up to eight times per day). The pink vertical bars represent Kilauea’s June and September eruptions. (Source: USGS)