Catégorie : Science

Découverte de 19 000 nouveaux volcans sous-marins // Discovery of 19,000 new seamounts

Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises sur ce blog, nous connaissons la surface de Mars, la Lune ou Venus, et même les lunes de Jupiter, mieux que le fond de nos océans. En conséquence, avec la cartographie de seulement un quart du plancher océanique à l’aide du sonar, nous sommes incapables de savoir combien de volcans sous-marins existent sur notre propre planète ! C’est par ailleurs un vrai problème car la plupart des séismes les plus dévastateurs se déclenchent dans les zones de subduction, en particulier les fosses océaniques. L’envoi d’instruments au plus profond des abysses pourrait permettre d’observer, comprendre – sans parler de prévoir – ce qui s’y passe.
Peut-être allons nous bientôt en savoir plus. Une équipe d’océanographes de la Scripps Institution of Oceanography, en collaboration avec des chercheurs de l’Université nationale de Chungnam et de l’Université d’Hawaii, a réussi à cartographier 19 000 volcans sous-marins jusqu’alors inconnus, grâce aux données satellitaires radar. Armée de données provenant de satellites radar à haute résolution, dont le CryoSat-2 de l’Agence Spatiale Européenne et le SARAL des agences spatiales indienne et française, l’équipe scientifique a pu détecter ces nouveaux édifices sous-marins.Les résultats de ces observations ont été publiés dans la revue Earth and Space Science. Même si elles n’apportent pas un nouvel éclairage sur l’activité sismique dans les profondeurs des océans, ces découvertes sont essentielles pour améliorer notre compréhension des fonds marins, améliorer la modélisation des courants océaniques et permettre une navigation sous-marine plus sûre.
Les chercheurs ont utilisé les données satellitaires radar pour mesurer l’altitude de la surface de la mer qui change en raison des variations de l’attraction gravitationnelle liée à la topographie des fonds marins. Cela a permis de détecter et de cartographier 19 325 volcans sous-marins jusque-là inconnus. Leurs découvertes ont étoffé le catalogue précédemment publié qui comportait 24 643 édifices. Il en présente désormais 43 454.
Dans leur étude, les scientifiques expliquent que les volcans sous-marins sont extrêmement importants pour créer des modèles océaniques et étudier les courants océaniques dans le monde. Comme indiqué plus haut, jusqu’à présent seul un quart du plancher océanique avait été cartographié, ce qui représentait une lacune importante dans notre connaissance de l’emplacement et du nombre de volcans sous-marins. Ce manque d’informations a provoqué des accidents, comme ceux impliquant des sous-marins américains. En 2005, l’USS San Francisco à propulsion nucléaire est entré en collision à grande vitesse avec un volcan sous-marin, tuant un membre d’équipage et blessant la plupart des militaires à bord. Un accident semblable s’est produit en 2021 lorsque l’USS Connecticut a heurté un volcan sous-marin dans la Mer de Chine méridionale, endommageant son réseau de sonars.
En plus de la création de modèles de courants océaniques plus précis, la cartographie des fonds marins contribue aux efforts d’exploitation minière à grande profondeur et fournit des données précieuses aux géologues qui étudient les plaques tectoniques et le champ géomagnétique terrestre. De plus, les volcans sous-marins servent d’habitats à une importante vie marine.
Source : The Watchers, Science.

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As I have put it several times on this blog, we know the surface of Mars, the Moon or Venus, and even the moons of Jupiter, better than the bottom of our oceans. As a consequance, with only one-quarter of the sea floor mapped with sonar, it is impossible to know how many seamounts exist. This is also a real problem beacuse most of the most devastating earthquakes are triggered in subduction zones including ocean trenches. Sending instruments deep into the abysses could help understand , let alone predict, what is happening down there.

A team of oceanographers at the Scripps Institution of Oceanography, collaborating with researchers from Chungnam National University and the University of Hawaii, have successfully mapped 19 000 previously unknown undersea volcanoes, or seamounts, using radar satellite data. Now, armed with data from high-resolution radar satellites, including the European Space Agency’s CryoSat-2 and SARAL from the Indian and French space agencies, the team could detect the new seamounts Their findings have been published in the journal Earth and Space Science. Even if it does not bring a new light on seismic activity in the depths of the oceans, this breakthrough is crucial in enhancing our understanding of the ocean floor, improving ocean current modeling, and ensuring safer submarine navigation.

The researchers utilized radar satellite data to measure the altitude of the sea surface, which changes due to variations in gravitational pull related to seafloor topography. This method allowed scientists to detect and map the 19 325 previously unknown seamounts. The discovery expanded a previously published catalog having 24 643 seamounts to a total of 43 454.

In their paper, the team noted that seamounts are crucial in creating ocean models and studying the flow of ocean water around the world. Previously, only one-fourth of the ocean floor had been mapped, leaving a significant gap in our knowledge of the location and number of seamounts. This lack of information has caused accidents, such as the two incidents involving U.S. submarines colliding with seamounts. In 2005, the nuclear-powered USS San Francisco collided with an underwater volcano, or seamount, at top speed, killing a crew member and injuring most aboard. It happened again in 2021 when the USS Connecticut struck a seamount in the South China Sea, damaging its sonar array.

Apart from helping to create more accurate ocean current models, mapping the ocean floor also assists in sea-floor mining efforts and provides valuable data for geologists studying the planet’s tectonic plates and geomagnetic field. Additionally, seamounts serve as habitats for a diverse range of marine life.

Source : The Watchers, Science.

Image bathymétrique de la Patton Seamount Chain dans le Golfe d’Alaska (Source : NOAA)

Eruption du Mauna Loa en 2022 : une histoire de caldeiras// Calderas during the 2022 Mauna Loa eruption

La dernière éruption du Mauna Loa a commencé juste avant minuit le 27 novembre 2022. Les premières fissures qui se sont ouvertes dans le plancher de la caldeira étaient visibles sur les webcams ; ensuite, l’activité s’est déplacée vers le sud, hors du champ de vision des webcams.
Les bulletins officiels du HVO ont indiqué que les premières bouches éruptives se trouvaient à l’intérieur de la caldeira sommitale Mokuʻāweoweo. Dans le même temps, des coulées de lave étaient visibles depuis Kona où les habitants pouvaient voir la lave descendre le flanc ouest du volcan. Ils étaient inquiets, convaincus que la lave s’écoulait à l’extérieur de la caldeira.
La plupart des gens connaissent Mokuʻāweoweo, la caldeira intérieure du Mauna Loa. Cependant, il existe également une caldeira extérieure, ce qui est également vrai pour le Kilauea. La caldeira extérieure sud du Mauna Loa est recouverte par les coulées de lave des siècles passés (voir la ligne blanche en pointillés sur la carte ci-dessous). Trois cratères indépendants dominent cette zone du nord au sud : South Pit dans la caldeira Mokuʻāweoweo, Luahohonu et Luahou. Ces pit craters se trouvent dans la caldeira extérieure et ne font pas partie de la zone de rift sud-ouest. La ligne blanche sur la carte indique les parties nord, est et sud-est de la caldeira extérieure.
La limite approximative entre la caldeira et la zone de rift sud-ouest est l’endroit où ces fissures circonférentielles traversent la zone de rift. De nouvelles fissures qui traverseraient ces fissures circonférentielles indiqueraient que l’éruption migre vers une zone de rift. Parfois, les fissures se dirigent vers la limite extérieure de la caldeira, avant de prendre la direction opposée. C’est ce qui s’est passé lors des éruptions de 1935, 1942 et 1984.
Le HVO a indiqué que les premières fissures apparues en 2022 étaient confinées dans la zone sommitale du Mauna Loa. Pourtant, des photos de nuit prises depuis Kona montraient des coulées de lave qui descendaient le versant ouest. L’utilisation par l’Observatoire de l’expression « zone sommitale » a pu semer la confusion chez certains habitants de Kona qui pensaient que l’Observatoire faisait référence à la caldeira intérieure. Les coulées observées depuis Kona provenaient de 3 kilomètres de fissures dans la caldeira extérieure sud du Mauna Loa. Lorsque la lave est émise dans cette zone, elle est visible de loin car il n’y a pas de parois de caldeira pour entraver la vue du côté ouest.
Par la suite, les cartes ont révélé que 2 kilomètres de fissures s’étiraient entre la caldeira extérieure et la partie la plus élevée de la zone de rift sud-ouest, et qu’un peu de lave était émis par ces fissures. Au total, 8 kilomètres de fissures se sont ouvertes pendant l’éruption du Mauna Loa en 2022 sur le plancher central et sud de la caldeira extérieure pendant la nuit du 27 au 28 novembre.
Lors du premier survol de l’éruption à l’aube du 28 novembre, toutes les fissures de la caldeira intérieure, de la caldeira extérieure sud et de la zone supérieure du rift sud-ouest avaient cessé d’émettre de la lave et montraient seulement de l’incandescence. Dans le même temps un nouvel ensemble de fissures avait commencé à s’ouvrir sur la zone de rift nord-est. Les trois fissures les plus basses ont été baptisées Fissures 1, 2 et 3. La fissure 4 s’est ouverte deux jours plus tard, le 29 novembre 2022.
Au total, quelque 17 kilomètres de fissures se sont ouvertes dans la partie supérieure du rift sud-ouest, la caldeira extérieure sud et centrale, ainsi que la zone du rift nord-ouest lors de l’éruption du Mauna Loa en 2022.
Source : USGS/HVO.

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The 2022 Mauna Loa eruption began just before midnight on November 27th, 2022.  The first caldera floor fissures were visible in webcams; however, the activity flowed south, outside of the view of the webcams.

Official statements from the Hawaiian Volcano Observatory noted that initial vents were within the summit Mokuʻāweoweo caldera. But at the same time lava flows were reported visible from Kona where residents could see lava flows descending the western flank of the volcano. They were concerned, feeling that lava was outside of the caldera.

Most people are familiar with Mokuʻāweoweo, the inner caldera at Mauna Loa. However, there is also an outer caldera, which is also true at Kilauea. Mauna Loa’s southern outer caldera is buried under lava flows from the past centuries (see white dashed line on map). Three distinctive pit craters dominate this area from north to south: South Pit in Mokuʻāweoweo, Luahohonu and Luahou. These pit craters are within the outer caldera, and not part of the Southwest Rift Zone. The white line on the map indicates the northern, eastern and southeastern portions of the outer caldera.

The approximate boundary between the caldera and the Southwest Rift Zone is where these circumferential cracks cross the rift zone. Fissures that cross these circumferential cracks would indicate that the eruption is migrating into a rift zone. Sometimes fissures run right up to the outer caldera boundary and then head in the opposite direction. This is what happened during eruptions in 1935, 1942 and 1984.

Hawaiian Volcano Observatory stated that initial 2022 fissures were restricted to the summit area.  Yet, overnight photographs from Kona showed lava flows descending the western slope. The Observatory’s use of the phrase “summit region” may have caused confusion for some Kona residents who thought the observatory was referring to the “inner caldera.” The flows seen from Kona were coming from 3 kilometers of fissures in the south outer caldera. When lava is erupting from this area it is visible because there are no major caldera walls obscuring the view of the western flank.

Later mapping revealed that 2 kilometers of fissures extended from the outer caldera into the uppermost extent of the Southwest Rift Zone, with minor lava being emitted from those fissures. In total, the 2022 eruption of Mauna Loa saw 8 kilometers of fissures open across the central and southern outer caldera floor during the night of November 27th and 28th.

By the first eruption overflight at dawn on November 28th, all fissures in the inner caldera, southern outer caldera, and the uppermost Southwest Rift Zone had stopped erupting and were incandescent glowing cracks. And, a new set of fissures had begun to form on the Northeast Rift Zone. The three lowest elevation fissures were erupting during the initial overflight and named fissure 1 to 3.  Fissure 4 opened two days later, on November 29th, 2022.

In total, about 17 kilometers of fissures spanned the uppermost Southwest Rift Zone, the southern and central outer caldera, and the Northwest Rift Zone during the 2022 eruption of Mauna Loa.

Source : USGS / HVO.

Source: USGS HVO

Vue aérienne de la caldeira Mokuʻāweoweo (Crédit photo: USGS)

Vue au sol de la caldeira Mokuʻāweoweo, avec le South Pit (Photo: C. Grandpey)

Image thermique de la lave dans le cratère sommital

Image des premières heures de l’éruption (Crédit photo: USGS)

 

Campagne d’imagerie au sommet du Kilauea (Hawaii) // Imagery campaign at the summit of Kilauea (Hawaii)

Comme je l’explique dans mes conférences, prévoir le comportement d’un volcan est beaucoup plus difficile que prévoir celui d’un glacier car tout se passe en profondeur. Jusqu’à présent, personne n’a pu prévoir avec précision le moment où la lave percerait la surface. Même sur le Kilauea (Hawaii) ou sur le Piton de la Fournaise (La Réunion), truffés d’instruments, les scientifiques ont été plusieurs fois déroutés par les mouvements du magma sous la surface.
À Hawaii, cela fait des décennies que les scientifiques émettent des hypothèses sur la forme et la taille de la chambre magmatique sous le sommet du Kilauea. Ils disposent aujourd’hui de moyens sans précédent pour en obtenir une image beaucoup plus détaillée qu’auparavant. Le Kilauea Seismic Imaging Project – projet collaboratif d’imagerie sismique du Kilauea – est sur le point de démarrer et de permettre de mieux connaître les structures qui se cachent sous la région sommitale du Kīiauea. Le projet est financé par la National Science Foundation et les crédits obtenus dans le cadre du Disaster Relief Act de 2019.
Le projet ressemble un peu au scanner utilisé dans les hôpitaux, quand un corps humain pénètre dans un tube où des rayons X traversent le corps sous différents angles. À partir des rayons X, on obtient des images en coupe transversale du corps. Leur ensemble est utilisé pour créer un modèle tridimensionnel.
Au cours du projet d’imagerie du sommet du Kilauea, les ondes sismiques envoyées à travers le sol seront utilisées pour générer des images du sous-sol. Une fois rassemblées, ces images créeront, comme le scanner hospitalier, un modèle tridimensionnel de la chambre magmatique sous le sommet du Kilauea.
Le HVO dispose d’un réseau de surveillance incluant plusieurs sismomètres au sommet du Kilauea, mais d’autres sismomètres sont nécessaires pour collecter des données avec une résolution plus élevée dans le cadre du projet. 1 800 petits dispositifs supplémentaires, les nodes d’acquisition sismique, seront temporairement placés à la surface de la région sommitale du Kilauea au cours des deux prochains mois.
Une fois les nodes d’acquisition déployés, un gros véhicule parcourra lentement au mois de mai les routes à proximité du sommet du Kilauea Le véhicule, appelé Vibroseis, génèrera de minuscules signaux sismiques. Les nodes capteront les signaux ainsi créés. Le temps mis par les signaux pour atteindre les nodes et leur comportement sont des paramètres importants car les ondes sismiques se déplacent différemment selon que les matériaux qu’elles traversent sont solides ou semi-solides, ou du magma en fusion.
La foule de données ainsi collectées sera analysée pour indiquer à quel endroit la base du Kilauea entre en contact avec le plancher océanique sous-jacent, quel est l’emplacement des failles majeures, là où les corps magmatiques sont stockés sous la surface du Kilauea, et comment ces corps se connectent aux zones de rift.
Les données produiront également un nouveau modèle de vitesse de déplacement des ondes sismiques pour la région sommitale du Kilauea. Il permettra des analyses plus précises des séismes et de leurs épicentres.
Selon le HVO, les résultats de ce projet seront inestimables pour évaluer l’activité volcanique à venir du Kilauea.
Source : USGS/HVO.

Le Vibroseis se déplacera dans la zone sommitale du Kilauea tout au long du mois de mai 2023. La plaque vibrante de couleur orange est recouverte de contreplaqué et d’un tapis en caoutchouc pour protéger le revêtement de la route. Les vibrations seront maintenues à un seuil minimal, mais qui peut encore être enregistré par les nodes d’acquisition sismiques. (Crédit photo : USGS)

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Une autre technologie est utilisée aujourd’hui sur d’autres volcans. Appelée muographie, elle utilise des particules cosmiques pour montrer l’intérieur d’un édifice volcanique, en particulier la chambre magmatique peu profonde. La technologie ne peut pas être mise en place sur tous les volcans de la planète. D’abord testée sur les pyramides, elle suppose un volcan de forme conique comme le Mt Fuji (Japon) ou le Mt Mayon (Philippines). La muographie a été testée sur La Soufrière de la Guadeloupe et sur le Stromboli en Sicile. Les résultats ont permis de voir l’intérieur du sommet de ces volcans, mais ils ne peuvent pas être utilisés pour analyser les mouvements du magma, et donc pour prévoir les éruptions. J’ai écrit sur ce blog plusieurs articles décrivant cette nouvelle approche de la volcanologie (le 9 mai 2016, par exemple).

Image muonique de l’intérieur de La Soufrière de la Guadeloupe (Source: CNRS)

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As I explain in my conferences, predicting the behaviour of a volcano is far more difficult than predicting the behaviour of a glacier because everything is happening deep underground. Up to now, nobody has been able to predict the moment when lave would pierce the surface. Even on Kilauea (Hawaii) or Piton de la Fournaise (Reunion Island), scientists have several times been puzzled by magma movements.

In Hawaii, scientists have hypothesized the shape and size of Kīlauea’s summit magma storage system for the last century, and now have an unparalleled opportunity to develop a far more detailed picture than was possible before. The collaborative Kilauea Seismic Imaging Project is about to start with a goal to help reveal subsurface structures beneath Kīlauea’s summit region. The research project is funded by the National Science Foundation and the U.S. Geological Survey’s appropriations from the Disaster Relief Act of 2019.

The project will operate almost like a human CT scan, during which a body enters a tube so that X-rays can travel through the body at different angles. From the X-rays, cross-sectional images are created of the features within the body, which are used collectively to make a three-dimensional model of the body.

During the Kilauea summit imaging project, seismic waves moving through the ground will be used to generate images of the subsurface that together will create a three-dimensional model of Kilauea’s summit magma storage geometry.

Hawaiian Volcano Observatory has a permanent monitoring network of several seismometers at the summit of Kilauea that detect natural earthquakes, but more seismometers are needed to collect data at a higher resolution for this project. An additional 1,800 small earthquake-detecting devices, called seismic nodes, will be temporarily placed on the surface of Kilauea’s summit region in the next two months.

After the seismic nodes are deployed, a large vehicle will slowly traverse roads near Kilauea’s summit in May. The vehicle, called a Vibroseis, will create tiny seismic signals. The nodes will capture the signals generated by the Vibroseis. The time that it takes the signals to reach the nodes and the way they change before reaching the nodes are important because seismic waves behave differently if the material they are traveling through is solid or semi-solid material, or molten magma.

The vast amounts of data collected will be analyzed to outline where the base of Kilauea contacts the underlying ocean floor, the location of major faults, where bodies of magma are stored beneath the surface of Kīlauea, and how those bodies connect to the rift zones.

The data also will produce a new velocity model for Kilauea’s summit region. It will allow for more accurate analyses of earthquakes and their locations in the future.

According to HVO, results from this research project will be invaluable for assessing the future volcanic activity at Kilauea.

Source : USGS / HVO.

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Another technology is used today on other volcanoes. Called muography, it uses cosmic particles to show the inside of a volcanic edifice, in particular the shallow magma chamber. The technology cannot be set up on all volcanoes. First tested on the pyramids, it requires a volcano with a conical shape like Mt Fuji (Japan) or Mt Mayon (Philippines). Muography has been tested on La Soufrière (Guadeloupe) and Stromboli (Sicily). The results allowed to see the interior of the summit of these volcanoes , but they cannot be used to analyse magma movements, and so to predict eruptions. I have written several posts describing this mew approach of volcanology (May 9th, 2016, for instance).

Clonage d’animaux préhistoriques ? // Cloning prehistoric animals ?

Le dégel du permafrost sibérien a permis d’extraire, au cours de l’été 2022, le corps momifié d’un bison qui a vécu dans la région il y a quelque 9 000 ans. Aujourd’hui, des scientifiques russes espèrent cloner l’animal à partir d’échantillons de tissus.
Une fois récupéré, le bison momifié a été confié au Mammoth Museum de l’Université Ammosov. Bien que la carcasse de l’animal soit incomplète, ses membres antérieurs, sa tête et une partie de sa poitrine sont bien conservés. Les scientifiques ont pu retirer le cerveau et prélever des échantillons de peau, de laine, des muscles et des tissus mous. Cela incite les chercheurs à croire qu’ils seront peut-être capables de cloner le bison à partir des cellules recueillies.
Les scientifiques pensent que le bison avait entre 1,5 et 2 ans lorsqu’il est mort. Ils estiment qu’il vivait il y a entre 8 000 et 9 000 ans en se référant à l’âge géologique d’une espèce similaire découverte dans la région en 2009 et 2010. Les bisons ont été extraits du permafrost dans le nord-est de la Russie. Les chercheurs veulent y retourner pendant l’été 2023 en espérant trouver d’autres restes fossilisés.
Certains scientifiques pensent qu’il ne sera pas possible de cloner des animaux disparus à partir de tissus comme ceux du bison. Même si les tissus sont « exceptionnellement bien conservés », l’ADN qu’ils contiennent est probablement trop dégradé pour être cloné. Un chercheur a suggéré de séquencer le génome du bison et de le combiner avec l’ADN de l’espèce disparue et du bison d’aujourd’hui.
Ce ne sera pas la première fois que des scientifiques tentent d’inverser l’extinction d’une espèce. Les scientifiques du laboratoire TIGRR et de la société texane Colossal tentent de redonner vie au tigre de Tasmanie. Les scientifiques ont également réussi à cloner des loups arctiques en Chine. Le 28 mars 2023, la société australienne Vow qui commercialise de la nourriture a annoncé qu’elle était capable de produire des boulettes de viande de mammouth laineux élaborées en laboratoire alors qu’elle travaillait sur une « alternative plus écologique à la production de viande traditionnelle ». Toutefois, pour l’instant, les boulettes de viande de mammouth laineux ne sont pas considérées comme étant suffisamment sûres d’un point de vue sanitaire.
Source : Mammoth Museum of the Ammosov University

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An ancient bison was frozen inside Siberian permafrost for up to 9,000 years until the melting ice released its mummified body in summer 2022. Now scientists in Russia hope to clone the ancient beast from its tissue samples.

After scientists retrieved the mummified bison, they donated it to the Mammoth Museum of the. Ammosov North-Eastern Federal University for research. Though the carcass is incomplete, its forelimbs, head and part of its chest were well-preserved, meaning scientists were able to perform a necropsy to remove the brain and take samples of its skin, wool, muscles and soft tissues. That led researchers to believe they may be able to clone the bison from the preserved cells.

Scientists believe the bison was between 1.5 to 2 years old when it died. They estimated it lived between 8,000 and 9,000 years ago based on the geological ages of a similar species of bison discovered in the area in 2009 and 2010. The bison were found in northeastern Russia, and researchers want to return there in the summer 2023 to search for more fossilized remains.

Some escientists think it will not be possible to clone extinct animals from tissues like those of the bison. Even though the tissues are « exceptionally well-preserved », the DNA within them is likely too degraded to be cloned. One researcher has suggested sequencing the bison’s genome and combining it with DNA from the extinct species and from living bison.

It wouldn’t be the first time scientists have tried to reverse a species’ extinction. Scientists at the TIGRR Lab and Texas-based company Colossal are trying to bring the Tasmanian tiger back to life. Scientists have also successfully cloned arctic wolves in China. And on March 28th, 2023, Australian food company Vow announced it produced lab-grown woolly mammoth meatballs as it works toward a “more environmentally friendly alternative to traditional meat production.” But for now, the woolly mammoth meatballs are not considered safe for us modern humans to eat.

Source : Mammoth Museum of the M.K. Ammosov North-Eastern Federal University.

Crédit photo: Mammoth Museum of North-Eastern Federal University