Catégorie : Science

Olympus Mons une île volcanique ? // Was Olympus Mons a volcanic island ?

Dominant la planète Mars, Olympus Mons – la plus haute montagne du système solaire – était peut-être autrefois une île volcanique cernée par un océan de près de 6 km de profondeur. C’est ce que semblent montrer des caractéristiques géologiques dans les imposantes falaises qui entourent le volcan éteint.
Olympus Mons s’élève à environ 22.500 m au-dessus de la surface martienne, et s’étale sur une immense base d’environ 600 km de diamètre. Une caldeira volcanique couronne le sommet du volcan dont la dernière éruption remonte à 25 millions d’années.
Le 24 juillet 2023, une équipe dirigée par Anthony Hildenbrand de l’Université Paris-Saclay (France) a publié dans la revue Earth and Planetary Science Letters une étude révélant qu’Olympus Mons présente des similitudes avec des îles volcaniques sur Terre, telles que les Açores, la Îles Canaries et les îles hawaïennes.
Cette hypothèse est étayée par les falaises et escarpements d’une hauteur de près de 6 km autour d’Olympus Mons. Selon l’équipe scientifique, les escarpements donnent l’impression de s’être formés lorsque la lave qui s’écoulait sur les flancs du volcan a rencontré l’eau profonde de l’océan. Cet événement a probablement eu lieu il y a environ 3,7 à 3,4 milliards d’années.
Des scientifiques ont déjà tenté de mettre en relation les escarpements et l’eau liquide, sans vraiment apporter de preuves à cette hypothèse jusqu’à présent. Si les scientifiques français ont raison, c’est effectivement que le sommet des escarpements était un ancien rivage. Aujourd’hui, on peut voir autour d’Olympus Mons une grande dépression causée par le poids de la montagne. La hauteur des escarpements indique que l’eau de l’océan a probablement rempli cette dépression jusqu’à une profondeur de 6 kilomètres.
On peut observer des reliefs similaires sur le flanc nord d’un autre volcan martien, Alba Mons, qui se trouve à plus de 1 800 km d’Olympus Mons, avec la présence possible de l’ancien océan.
Les volcans géants de Mars se sont peut-être formés au-dessus de points chauds où la convection dans le manteau fait s’élever un magma plus chaud dans un panache géant. L’auteur principal de l’étude ne pense pas que tous les volcans de la région se sont formés à partir du même panache. Selon lui, « l’hypothèse la plus probable est [qu’il y avait] localement des panaches distincts sous Olympus Mons et Alba Mons, séparés en surface par des centaines de kilomètres. » Ces panaches ont provoqué une inflation de la surface sur une grande échelle. L’équipe scientifique explique que le soulèvement du manteau qui a alimenté les volcans a eu un effet particulièrement important sur l’océan qui les entoure. En déformant considérablement la croûte de la planète, il a déplacé l’emplacement de l’océan.
Des études antérieures ont trouvé des preuves de deux rivages distincts dans une région de basse de Mars appelée Vastitas Borealis. Les chercheurs pensaient qu’ils étaient la preuve de deux océans distincts qui existaient dans Vastitas Borealis à des centaines de millions d’années d’intervalle. Cependant, les scientifiques français pensent qu’au lieu de plusieurs océans, il n’y en avait qu’un seul. Lorsque la poussée du manteau a fait se soulever la croûte de la planète et formé le Dôme (ou renflement) de Tharsis, la surface de Mars s’est suffisamment déformée pour déplacer l’emplacement de l’océan, ce qui explique la séparation de deux rivages dans le temps.
La dernière étude apporte aux planétologues plus de détails sur l’histoire de l’eau sur Mars. Lorsque le littoral de l’océan s’est déplacé, on pense que l’océan avait déjà commencé à reculer et à s’assécher. Si, par hasard, Mars avait été habitable, ce qui s’est passé à cette époque aurait probablement marqué la fin de cette habitabilité.
Source :space.com.

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Mars’ mighty Olympus Mons – the tallest mountain in the solar system – may have once been a volcanic island surrounded by an ocean nearly 6 km deep, according to geological evidence found in towering cliffs that ring the extinct volcano.

Olympus Mons rises about 22.500 m above the Martian surface, and with an enormous base about 601 km wide. A volcanic caldera crowns the summit of the volcano. It last erupted 25 million years ago.

On July 24th, 2023, a team led by Anthony Hildenbrand of Université Paris-Saclay (France) published in the journal Earth and Planetary Science Letters a new study revealing that Olympus Mons displays similarities with volcanic islands on Earth, such as the Azores, the Canary Islands and the Hawaiian islands.

The evidence is in the form of giant cliffs, or escarpments, that rise nearly 6 km around Olympus Mons. According to the scientific team, the escarpments have the signature appearance of having formed when lava flowing down the flanks of the volcano encountered deep ocean water all around it. This event probably took place around 3.7 – 3.4 billion years ago.

While scientists have previously tried to connect the escarpments with liquid water, the exact relationship between them had not been clear until now. If the French team is correct, then the top of the escarpments marks an ancient shoreline. Today, around Olympus Mons, one can see a large depression in the surface, caused by the sheer weight of the mountain. The height of the escarpments indicates that ocean water probably filled in this depression to a depth of 6 kilometers.

Similar features are found on the northern flank of another Martian volcano, Alba Mons, which is located over 1,800 km away from Olympus Mons and indicates the possible extent of the ancient ocean.

The giant volcanoes of Mars may have formed over hot spots in the mantle where convection causes warmer magma to rise in a giant plume. Rather than all the volcanoes in the region having formed from the same plume, the lead author of the study explains that « the most probable hypothesis is [that there were] distinct regional plumes under Olympus Mons and Alba Mons, separated at the surface by hundreds of kilometers. » These plumes caused the surface to bulge outwards over a large area. The scientific team argues that the mantle uplift that powered the volcanoes had an even greater effect on the ocean around them, by deforming the planet’s crust so much that it shifted the location of the ocean.

Previous studies have found evidence for two distinct shorelines within a lowland region on Mars called Vastitas Borealis. They had been interpreted as evidence for two different oceans that existed in Vastitas Borealis hundreds of millions of years apart. However,the French team thinks that rather than multiple oceans, there was just one long-lasting ocean. As the mantle uplift pushed against the planet’s crust and formed the Tharsis Bulge, it deformed Mars’ surface enough to actually shift the location of the ocean, which accounts for two shorelines being separated in age.

The findings provide planetary scientists with further details about the history of water on Mars. When the ocean shoreline shifted, it is thought that the ocean was already beginning to recede and dry up. If Mars were ever habitable, this era could have signaled the end of that habitability.

Source : space.com

(Source : NASA)

Surveillance du Kilauea (Hawaii) avec le bruit de l’océan // Monitoring of Kilauea (Hawaii) with ocean noise

La houle océanique se produit constamment dans les océans sur Terre. Cette houle interagit avec la croûte océanique qui se trouve en dessous et cela crée un bruit océanique continu qui se déplace autour de notre planète, y compris à travers les volcans actifs de la Grande Ile d’Hawaii.
Étant donné que les signaux de bruit océanique sont générés en permanence, les scientifiques peuvent utiliser ces sources sismiques pour identifier les petits changements qui se produisent dans la croûte terrestre au fil du temps.
Dans les climats qui connaissent les quatre saisons, les scientifiques ont observé que le bruit de l’océan traverse ces régions plus rapidement lorsque la neige est présente et plus lentement lorsque la neige a fondu. Cette accélération hivernale est due au manteau neigeux sus-jacent qui comprime le sous-sol et ferme toutes les fractures qui se trouvent en dessous. Lorsque la neige fond, le sous-sol n’est plus comprimé, les fractures s’ouvrent à nouveau et l’eau de fonte de la neige s’infiltre dans ces systèmes de fractures. En conséquence, le bruit de l’océan traverse ces régions plus lentement au printemps et en été. De même, dans les climats qui connaissent des précipitations très abondantes, comme Hawaii, ces précipitations se diffusent dans le sol, ouvrent des fractures et des fissures et provoquent un ralentissement de la vitesse de propagation du bruit océanique.
En se déplaçant sous des volcans actifs, le magma peut provoquer semblable ouverture et fermeture des systèmes de fractures, ce qui entraîne des changements dans la vitesse à laquelle les signaux de bruit océanique traversent un volcan. Les scientifiques du HVO développent de nouvelles techniques utilisant ces changements de vitesse pour comprendre ce qui se passe sous la surface des volcans sur la Grande Ile d’Hawaii.
De septembre à mi-octobre 2020, la vitesse de propagation du bruit océanique dans la région sommitale du Kilauea est restée relativement constante. Cependant, à la mi-octobre 2020, cette vitesse a commencé à diminuer rapidement. Lorsque le magma migre sous la surface, il ouvre des fissures et des fractures dans la région immédiatement au-dessus. L’ouverture de ces systèmes de fractures et l’afflux du magma proprement dit provoquent un ralentissement de la vitesse de propagation des signaux de bruit océanique à travers cette région.
Les scientifiques du HVO ont conclu que le magma avait commencé son ascension sous le sommet du Kilauea à la mi-octobre 2020. Au début du mois de décembre de cette même année, la vitesse de propagation du bruit océanique a commencé à diminuer à un rythme plus rapide, en relation avec un afflux plus rapide de magma vers le sommet du Kīlauea. À ce stade, les schémas de sismicité et de déformation du sol sous le sommet ont indiqué qu’une petite intrusion magmatique s’était produite.
À la mi-décembre 2020, la vitesse du bruit océanique à travers le sommet du Kilauea a continué de diminuer, indiquant la poursuite de l’intrusion magmatique à l’intérieur du volcan.
Finalement, vers 21h30 le 20 décembre, l’éruption sommitale du Kilauea a commencé. Après le début de cette éruption, on a observé une augmentation spectaculaire de la vitesse de propagation des signaux de bruit océanique à travers la région sommitale. Au fur et à mesure que le magma quittait le réservoir peu profond, avec émission de lave en surface, la région située au-dessus se dégonflait. Cette déflation a provoqué la fermeture de fractures dans la partie sommitale peu profonde et une augmentation de la vitesse de propagation du bruit océanique à travers le sommet.
Cet exemple montre que l’observation des changements de vitesse du bruit océanique pourrait être utilisée pour prévoir l’activité volcanique. Les scientifiques du HVO essayent de mieux comprendre ce processus et de l’utiliser dans le cadre de la surveillance en temps réel du Kilauea et du Mauna Loa.
Source : USGS/HVO.

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Ocean swells are constantly occurring across the Earth’s oceans. These swells interact with the ocean crust below, creating continuous ocean noise that travels around the Earth, including through active volcanoes in Hawaii. Because ocean noise signals are always being generated, scientists can use these seismic sources to identify small changes occurring in the Earth’s crust through time.

In climates that experience all four seasons, scientists have shown that ocean noise travels through these regions faster when snowpack is present and slower when the snow has melted. This winter speedup is because of the overlying snowpack compressing the subsurface and closing any fractures below it. When the snow thaws, the subsurface is no longer compressed, the fractures open again and the snow melt percolates into these fracture systems. This causes ocean noise to travel through these regions more slowly in the spring and summer months. Similarly, in climates that experience excessive rainfall, such as Hawaii, such precipitation diffuses into the ground, opening fractures and cracks and causing slowdowns in ocean noise propagation speeds.

Magma moving under active volcanoes can cause similar opening and closing of fracture systems resulting in changes in the velocity at which ocean noise signals travel through a volcano. HVO scientists are developing new techniques that use such velocity changes to understand what is happening beneath the surface of volcanoes on Hawaii Island.

From September to mid-October 2020, the velocity of ocean noise in the Kilauea summit region remained fairly constant. However, by mid-October 2020, velocities in the summit region began to decrease rapidly. When magma migrates beneath the surface, it opens cracks and fractures in the region immediately above it. The opening of these fracture systems and the influx of the magma itself cause a slowdown in the propagation speed of ocean noise signals through that region.

HVO scientists have concluded that magma began to move from deeper depths beneath the Kilauea summit by mid-October 2020. By early December that year, velocities began to decrease at a more dramatic rate, suggesting a more rapid inflow of magma into the Kīiauea summit. At that point, earthquake and ground deformation patterns beneath the summit indicated a small intrusion of magma had occurred.

By mid-December 2020, the velocity of ocean noise traveling through Kilauea’s summit decreased even more, indicating the continued invasion of magma into the volcano

Finally, at about 9:30 p.m. on December 20th, the eruption at Kilauea’s summit began. Following the onset of this eruption, a dramatic increase in the propagation speed of ocean noise signals through the summit region was observed. As magma was removed from the shallow storage reservoir by the outpouring of lava, the region above it deflated. This deflation caused the closure of fractures within the shallow summit, and a resulting increase in the velocity of ocean noise through the summit.

This example demonstrates how monitoring for changes in ocean noise velocity could potentially be used to aid in forecasting volcanic activity. HVO scientists are working to better understand this process and apply it as a real-time monitoring tool at Kilauea and Mauna Loa volcanoes.

Source : USGS / HVO.

Ce schéma montre les changements dans la vitesse de propagation des signaux de bruit océanique (cercles remplis de rouge) à travers le Kilauea de septembre 2020 à février 2021, plusieurs mois avant et dans le mois après le début de l’éruption sommitale en décembre 2020. Des valeurs positives indiquent une accélération dans la vitesse de propagation du bruit océanique tandis que des valeurs négatives indiquent un ralentissement de cette vitesse. La barre noire autour de chaque cercle rouge indique l’incertitude dans le changement de vitesse relative. (Source : HVO)

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The figure shows changes in the propagation speed of ocean noise signals (red filled circles) through Kīlauea volcano from September 2020 to February 2021, several months before and in the month after the start of the summit eruption in December 2020. Positive values indicate a speedup in the propagation speed of ocean noise while negative values indicate a velocity slowdown. The black bar around each red circle indicates the uncertainty in the relative velocity change measurement. (Graph courtesy of the Hawaiian Volcano Observatory)

La plus vieille glace du monde // The oldest ice in the world

Quand on parle de vieille glace, on pense généralement à l’Arctique ou à l’Antarctique. Cependant, une étude récente montre que la glace la plus ancienne sur Terre se trouve probablement en Afrique du Sud. Des preuves du plus ancien glacier du monde se cachent près des champs aurifères de ce pays. Les chercheurs des universités de l’Oregon et de Johannesburg parlent de sédiments glaciaires remontant à 2,9 milliards d’années, dans un article publié le 13 juin 2023 dans la revue Geochemical Perspectives Letters.
Pour leur étude, les scientifiques ont foré des gisements de schiste et analysé des échantillons de carottes provenant de sites dans le nord-est de l’Afrique du Sud. Ils font partie du supergroupe de Pongola, une épaisse succession de roches volcaniques et sédimentaires qui se sont formées à l’ère mésoarchéenne, il y a 3,2 milliards à 2,8 milliards d’années.
Dans le passé, d’autres chercheurs avaient découvert des échantillons laissant supposer une glaciation ancienne dans cette région. Cependant, les preuves avaient été vivement débattues.
Pour effectuer leur étude, les scientifiques américains et sud-africains ont recueilli des échantillons de roches sédimentaires sur le terrain du craton de Kaapvaal, un ancien ensemble rocheux situé dans la région sud-est de l’Afrique du Sud qui contient des dépôts du supergroupe de Pongola. Ils ont également analysé des échantillons de carottes de la même région, aimablement fournis par la société minière AngloGold-Ashanti. Dans ces échantillons, les chercheurs ont découvert les plus anciennes moraines glaciaires connues au monde. Selon l’étude, ce sont « essentiellement les débris laissés par un glacier lorsqu’il fond et se contracte progressivement.  »
Pour déterminer les conditions climatiques présentes au moment de la formation des sédiments, les scientifiques ont utilisé une technique appelée ‘triple analyse isotopique de l’oxygène’, grâce à laquelle ils ont mesuré trois isotopes de l’oxygène présents dans les sédiments. Ils ont constaté que le niveau de certains isotopes dans les échantillons correspondait à ceux présents dans une période glaciaire.
La présence de ce matériau glaciaire pourrait offrir des indices sur le climat et la géographie de la Terre au cours de la période en question. Selon une théorie, cette région de l’Afrique du Sud pourrait avoir été proche de l’un des pôles il y a 2,9 milliards d’années. Une autre possibilité est que la Terre entière se trouvait dans une période de « boule de neige », lorsque de faibles concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre – dioxyde de carbone et méthane – ont entraîné un « effet de serre inversé », provoquant le gel d’une grande partie de la planète. Si c’est le cas, ce serait la première période de refroidissement enregistrée sur Terre.
Source : Live Science via Yahoo News.

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When we talk about old ice, we usualy think about Arctic or Antarctica. However, a recent study thends to shw that Earth’s oldest ice lies in South Africa. Evidence of the world’s oldest glacier is hiding near South Africa’s gold fields. The researchers from the Universities of Oregon and Johannesburg explain that glacial sediments date back 2.9 billion years, in a paper published on June 13th, 2023 in the journal Geochemical Perspectives Letters.

For their study, the scientists unearthed shale deposits and analyzed core samples from field sites in northeastern South Africa that are part of the Pongola Supergroup, a thick succession of volcanic and sedimentary rocks that formed in the Mesoarchaean era, 3.2 billion to 2.8 billion years ago.

In the past, other researchers had uncovered some physical samples that suggested ancient glaciation in this region. However, evidence of glaciation during this era billions of years ago was hotly debated.

To investigate, the American and South African scientists gathered sedimentary rock samples in the field from the Kaapvaal Craton, an ancient rock body located in the southeastern region of South Africa that contains deposits from the Pongola Supergroup. They also analyzed core samples from the same region that were contributed by the AngloGold-Ashanti mining company. Within these samples, the researchers discovered the world’s oldest known glacial moraines, which are « basically the debris left by a glacier as it gradually melts and contracts, » according to the study.

To determine the climatic conditions present at the time the sediments formed, the scientists used a technique called triple oxygen isotope analysis, in which they measured three isotopes of oxygen present in the sediment. They found that the level of certain isotopes in their samples matched those common in an icy climate.

The presence of this glacial material could offer clues into Earth’s climate and geography during the time period. One theory is that this area of South Africa may have been close to one of the poles 2.9 billion years ago. Another possibility is that the whole Earth was in a ‘snowball Earth’ period, when low atmospheric concentrations of greenhouse gases carbon dioxide and methane led to a ‘reverse greenhouse effect,’ causing much of the planet to freeze. If so, this would be the earliest such global cooling period recorded.

Source : Live Science through Yahoo News.

Photo: C. Grandpey

Le granit, preuve d’un ancien volcanisme sur la Lune // Granite, evidence of ancient volcanism on the Moon

Une équipe scientifique du Planetary Science Institute a découvert une grande formation de granit sous un ancien complexe volcanique lunaire. Les conclusions de l’équipe ont été publiées dans la revue Nature le 5 juillet 2023. Cette découverte est une nouvelle preuve que la face cachée de la Lune a autrefois été le théâtre d’éruptions volcaniques.
Le granit a été découvert sous le complexe Compton-Belkovichce que les chercheurs pensaient être une formation volcanique. Ce granit s’est probablement formé à la suite du refroidissement du magma qui a alimenté des éruptions il y a environ 3,5 milliards d’années.
Les chercheurs pensaient depuis longtemps que cette zone de la Lune était effectivement une ancienne structure volcanique. Toutefois, ils ne s’attendaient pas à trouver une aussi vaste zone de magma refroidi, d’une largeur estimée à une cinquantaine de kilomètres. Cette découverte pourrait permettre aux scientifiques d’expliquer la formation de la croûte à la surface de la Lune au début de l’histoire de la planète.
Pour faire cette découverte, les scientifiques ont utilisé les données recueillies par le Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA. Les données fournies par l’Orbiter leur ont permis de mesurer la température sous la surface du complexe Compton-Belkovich. Elles ont révélé une chaleur qui ne pouvait provenir que d’éléments radioactifs qui n’existent sur la Lune que sous forme de granite, une roche ignée que l’on trouve dans le système d’alimentation des volcans et qui se forme lorsque le magma se refroidit sans entrer en éruption.
La formation du granite sur Terre est généralement le résultat de l’eau et de la tectonique des plaques qui créent de vastes zones de roche fondue sous la surface de notre planète. Les granites sont fréquents sur Terre, mais beaucoup plus rares sur la Lune en raison de l’absence d’eau et de tectonique des plaques. Cette découverte pourrait donc donner des indications sur les conditions qui régnaient sur la Lune lorsqu’elle était le siège d’une activité volcanique.
Source : space.com.

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A large formation of granite was discovered beneath an ancient lunar volcano by a team of scientists from the Planetary Science Institute. The team’s findings were published in the journal Nature on July 5th, 2023. The discovery is further evidence that the far side of the Moon once glowed with volcanic eruptions.

The granite was found under a suspected volcanic feature called the Compton-Belkovich complex. It was probably formed as the result of cooling magma that fed eruptions of lunar volcanoes around 3.5 billion years ago.

Researchers have long suspected this area of the Moon to be an ancient complex of volcanoes. However, they di not expect to find such a large patch of cooled magma, with an estimated width of around 50 kilometers. The discovery could help scientists explain how the lunar crust formed in the Moon’s early history.

To make their discovery, the scientists used data collected by NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter. The data produced by the orbiter allowed the team to measure temperatures below the surface of the Compton-Belkovich complex. The data showed heat that could only come from radioactive elements that only exist on the Moon as granite , an igneous rock found in the « plumbing » of volcanoes and created when magma cools without erupting.

The formation of granite on Earth is usually the result of water and plate tectonics creating large areas of melted rock beneath our planet’s surface. Though common on Earth, granites are much scarcer on the Moon as a result of the absence of both water and plate tectonics. That means this discovery could point toward the conditions found on the Moon when it was host to volcanic activity.

Source : space.com.

Les données micro-ondes montrent de la chaleur sous le complexe Compton-Belkovich (Source : NASA).