Catégorie : Science

Nouvelles mesures sur le Kilauea (Hawaii) // New measurements on Kilauea Volcano (Hawaii)

Alors que l’éruption sommitale du Kilauea se poursuit dans le cratère de l’Halema’uma’u, les géologues du HVO sont impliqués dans deux projets qui devraient leur permettre de mieux comprendre comment fonctionne le volcan, ainsi que le déroulement de l’éruption et l’effondrement du sommet du Kīlauea en 2018.
Les deux projets qui débuteront cet été mettent en jeu le transport aérien d’une boucle de fil oblongue d’une part, et l’enfouissement de bobines de fil d’autre part. La zone cible est l’ensemble du Kilauea, depuis la pointe orientale de Kumukahi au sud-ouest, jusqu’à Punaluʻu. Les deux projets détermineront la distribution des résistivités électriques sous la surface, ce qui peut être utilisé pour cartographier le magma. Le projet aéroporté cartographiera également les variations du champ magnétique pour déterminer dans quelle mesure le champ terrestre est présent dans les minéraux magnétiques du Kilauea.
Le premier projet consistera à enfouir des électrodes et des bobines de fil à faible profondeur pour mesurer l’énergie électromagnétique (EM) générée par la foudre autour de l’équateur. Les orages accompagnés de foudre sont courants dans les régions équatoriales. Ils produisent un bruit électromagnétique constant qui se déplace autour du globe dans l’atmosphère entre la surface de la Terre et l’ionosphère. La réponse de la Terre à cette stimulation EM distante peut indiquer aux géologues les propriétés électriques de la Terre sous les bobines à des profondeurs d’environ 10 km. Le système, d’une surface d’un mètre carré, sera déplacé vers quelque 125 emplacements au sol sur le volcan. Les données obtenues serviront à mettre au point une image détaillée du fonctionnement interne de Kilauea. Cette étude s’étalera sur deux saisons : la première en 2022 durant les mois de mai et juin; la deuxième à l’été 2023.
La deuxième partie du projet utilisera une boucle de fil de forme ovale de 15 m par 25 m suspendue à 30 m sous un hélicoptère survolant la majeure partie du volcan.

 

Source: USGS

La boucle transmettra et recevra de l’énergie EM à très basse fréquence et devra voler à 35–50 m au-dessus du sol ou de la cime des arbres. Un petit capteur mesurera également l’intensité du champ magnétique. Il s’agit de cartographie électromagnétique et magnétique aéroportée (AEM).
Les données AEM permettront d’obtenir une image de la structure peu profonde (600 m de profondeur) du volcan, y compris les eaux souterraines et les schémas d’altération causés par les fluides hydrothermaux comme ceux qui se sont infiltrés dans le lac d’eau de l’Halema’uma’u en 2019-2020. Le champ magnétique terrestre le long de la trajectoire de vol permettra de cartographier également la signature du dyke qui a acheminé le magma vers le district de Puna en 2018. Cette partie du projet est également prévue au cours des mois de juin et juillet 2022.
Les survols actuels ne concernent aucune zone résidentielle ni aucune autre région interdite par la Federal Aviation Administration (FAA) ou le Parc national des volcans d’Hawaï. En revanche, les prochains vols auront lieu de jour et seront coordonnés avec la FAA. Des pilotes expérimentés spécialement formés pour le vol à basse altitude piloteront l’hélicoptère. Aucun des instruments utilisés pendant le projet ne présente de risque pour la santé des personnes ou des animaux.
L’AEM et le champ magnétique terrestre ont été cartographiés pour la dernière fois en 1978 sur le Kilauea et le Mauna Loa. Les résultats ont montré que l’East Rift Zone du Kilauea présentait une forte aberration de champ magnétique typique des dykes verticaux qui alimentent d’innombrables éruptions latérales à partir de la zone sommitale.
L’équipement et le logiciel utilisés pour ces projets ont été beaucoup améliorés au cours des 20 dernières années et les géophysiciens qui supervisent le projet actuel ont utilisé avec succès les nouvelles techniques pour cartographier d’autres volcans aux Etats Unis. La finalité du projet en cours est de produire une image de l’ensemble du système magmatique du Kilauea.
Source : USGS, HVO.

A noter que l’étude aéroportée du volcan a déjà été mise en oeuvre sur le Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion). Voir ma note du 22 décembre 2019:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2019/12/22/nouvelle-approche-de-lile-de-la-reunion-et-son-volcan-new-approach-of-reunion-island-and-its-volcano/

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While the summit eruption of Kilauea is continuing within Halema’uma’u Crater, HVO geologists are involved in two projects that will help scientists better understand how the volcano works and how the 2018 eruption and collapse of Kīlauea summit happened.

The two projects that will start this summer employ flying an oblong wire loop and burying wire coils. The target area is the entire volcano of Kilauea, from the eastern point of Kumukahi southwest almost to Punaluʻu. Both project will determine the distribution of electrical resistivities below the surface, which can be used to map magma. The airborne project will also map variations in the magnetic field to determine how well the Earth’s field is frozen into Kīlauea’s magnetic minerals.

The first project will deploy electrodes and wire coils buried at shallow depths to passively measure the electromagnetic (EM) energy generated by lightning strikes around the equator.. Lightning storms are common in equatorial regions and those storms produce surprisingly constant electromagnetic noise that travels around the globe in the atmosphere between the Earth’s surface and the ionosphere. The response of the earth to this distant EM stimulation can tell geologists the electrical properties of the earth below the coils to depths of about 10 km. The one-square-meter setup will be moved to about 125 ground locations on the volcano. The resulting data will be used to develop a detailed picture of Kilauea’s inner workings. This study will be done over two field seasons with the first season in 2022 during the months of May and June. The second season will be in the summer of 2023.

The second part of the project will use a 15 by 25 m oval-shaped wire loop suspended 30 m beneath a helicopter flying over most of the volcano. (see image above) The loop assembly will transmit and receive very low frequency EM energy and will need to be flown 35–50 m above the ground or treetops. A small sensor will also be measuring magnetic field strength. The technique is called airborne electromagnetic and magnetic (AEM) mapping.

AEM data will allow imaging of the shallow (upper 600 m) structure of the volcano including groundwater and patterns of alteration caused by hydrothermal fluids like those that seeped into Halemaʻumaʻu water lake in 2019–2020. Earth’s magnetic field along the flight path will also map the signature of the cooling dike that transported magma to lower Puna in 2018. This part of the project is also scheduled for 2022 in the months of June and July.

Currently planned flight lines do not fly over any residential areas or other regions excluded by the Federal Aviation Administration (FAA) or Hawaiʻi Volcanoes National Park. Flights will occur during daylight hours and be coordinated with the FAA. Experienced pilots specially trained and approved for low-level flying will operate the helicopter. None of the instruments in either part of the project pose a health risk to people or animals.

AEM and Earth’s magnetic field were last mapped in 1978 over both Kilauea and Mauna Loa. The 1978 results showed that Kilauea’s East Rift Zone was clearly outlined by a strong magnetic field aberration typical of vertical dikes that fed countless eruptions laterally from the summit area.

The equipment and software have been much improved in the past 20 years and the geophysicists overseeing the current project have successfully used the technique to map other US volcanoes. Their hope is now to produce a picture of the entire magmatic system of Kilauea.

Source: USGS, HVO.

It should be noted that the airborne technology was already used on Piton de la Fournaise (Reunion Island). See my post of December 22nd, 2019:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2019/12/22/nouvelle-approche-de-lile-de-la-reunion-et-son-volcan-new-approach-of-reunion-island-and-its-volcano/

Vue de la zone couverte par la campagne de mesures ‘Source: HVO)

Fumerolles à Vulcano : une histoire de température et d’hygrométrie

Comme on peut le voir ci-dessous sur les captures d’écran de la webcam, les panaches de gaz et de vapeur qui s’échappent du champ fumerollien dans le cratère de la Fossa à Vulcano peuvent prendre un aspect différent d’un jour à l’autre.

L’air est sec et chaud en ce moment en Sicile et le cratère de la Fossa est parfaitement dégagé. Il en va d’ailleurs de même du Stromboli où l’activité gazeuse est très faible. A noter que l’activité éruptive est très calme elle aussi.

J’avais remarqué ces variations d’aspect des panaches de gaz et de vapeur à Vulcano dans les années 1990. Certains jours – plus au printemps qu’en été – on avait l’impression que le volcan menaçait d’entrer en éruption. J’ai donc essayé de comprendre la cause de telles fluctuations.

Equipé d’un thermomètre, d’un baromètre et d’un hygromètre, je me suis posté sur la lèvre du cratère pour effectuer des relevés à différents moments de la journée (8 heures, 12 heures,16 heures, 18 heures). Je me suis vite rendu compte que les panaches étaient denses lorsque la température était fraîche et l’hygrométrie de l’air élevée. Un tel contexte était favorable au phénomène de condensation et il était donc normal que les panaches soient plus volumineux. Inversement, dans des conditions d’air sec, les nuages de vapeur se faisaient plus discrets.

A côté de cela, je n’ai pas noté d’influence particulière de la pression atmosphérique sur les fumerolles à Vulcano. En revanche, elle semble avoir un impact plus significatif sur l’activité éruptive à Stromboli. Voir le résumé – sous l’entête de ce blog – de l’étude que j’ai effectuée sur ce volcan.

Webcam INGV

Nouvelles informations sur l’éruption du Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai // More information on the Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai eruption

Des chercheurs viennent de terminer la cartographie du cratère du Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai, le volcan sous-marin de l’archipel des Tonga qui, le 15 janvier 2022, a produit l’une des plus grandes explosions atmosphériques jamais observées sur Terre. La caldeira mesure maintenant 4 km de large et descend à 850 m sous le niveau de la mer. Avant l’éruption, la base du volcan était à une profondeur d’environ 150m. Le volume de matière émis est estimé à au moins 6,5 km3.
Des scientifiques de l’Université d’Auckland (Nouvelle-Zélande) ont publié un rapport qui analyse le processus éruptif et formule des recommandations pour la résilience future. Là encore, on remarquera que les scientifiques sont capables de décrire l’éruption, mais que personne n’a jamais été en mesure de la prévoir.
Bien qu’il soit peu probable que le Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai (HTHH) produise une éruption semblable avant plusieurs siècles, il ne faudrait pas oublier qu’il existe au moins 10 volcans sous-marins dans cette région du Pacifique sud-ouest. Eux aussi pourraient entrer violemment en éruption sur une échelle de temps plus brève.
L’Institut national de recherche sur l’eau et l’atmosphère (NIWA) de Nouvelle-Zélande a publié une carte bathymétrique de la zone autour du volcan. Une comparaison avec les cartes de la caldeira, réalisées en 2015 et 2016, donc avant l’éruption, montre des changements majeurs.
En plus d’un approfondissement général de la caldeira, de grosses parties des parois intérieures de la falaise ont disparu, en particulier à l’extrémité sud du cratère. Cependant, le cône du volcan tel qu’il se présente aujourd’hui semble structurellement solide. La caldeira est un peu plus grande en diamètre et un peu moins profonde à cause des effondrements des côtés vers l’intérieur. Le côté nord-est semble un peu mince et fragile; s’il lâchait prise, un tsunami mettrait en danger les îles Ha’apai, mais la structure du volcan semble globalement assez robuste.
Les scientifiques commencent à avoir une bonne idée du processus éruptif. Les très nombreuses données d’observation obtenues le15 janvier montrent que l’événement a connu une surcharge dans la demi-heure après 17h00 (heure locale).
Au fur et à mesure que la caldeira s’est fracturée, l’eau de mer a commencé à interagir avec le magma à haute température qui se décompressait en remontant des profondeurs. Il y a eu des explosions assourdissantes causées par des interactions entre le magma et l’eau à grande échelle.
Les scientifiques néo-zélandais insistent sur l’importance des coulées pyroclastiques au cours de l’éruption. Les nuages de cendres et de roches très denses projetés dans le ciel sont retombés et ont roulé sur les flancs du volcan et sur le fond de l’océan. Ils sont en grande partie à l’origine des vagues de tsunami qui ont déferlé sur les côtes de l’archipel des Tonga. Ces vagues de tsunami atteignaient 18 m de hauteur à Kanokupolu, à l’ouest de Tongatapu (65 km au sud du HTHH) ; 20m de haut sur l’île Nomukeiki (une distance similaire mais au nord-est); 10m de haut sur les îles à des distances supérieures à 85 km du volcan.
Source : Université d’Auckland, NIWA.

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Researchers have just finished mapping the crater of Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai, the underwater Tongan volcano that, on January 15th, 2022, produced one of Earth’s biggest atmospheric explosions. The caldera of the volcano is now 4km wide and drops to a base 850m below sea level. Before the eruption, the base was at a depth of about 150m. The volume of material ejected by the volcano can thus be estimated at least 6.5 cubic km.

Scientists from the University of Auckland (New Zealand) have issued a report which assesses the eruption and makes recommendations for future resilience. Here again, we can notice that we are able to describe the eruption but nobody was ever able to predict it.

Although Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai (HTHH) is unlikely to give a repeat performance for many hundreds of years, there are at least 10 volcanic seamounts in the wider region of the south-west Pacific that could produce something similar on a shorter timescale.

New Zealand’s National Institute for Water and Atmospheric (NIWA) Research has released a bathymetry map for the area immediately around the volcano. A comparison with pre-eruption maps of the caldera, made in 2016 and 2015, shows the major changes.

In addition to a general deepening, big chunks have been lost from the interior cliff walls, particularly at the southern end of the crater. However, the volcano cone as it stands today looks structurally sound. The caldera is a little bigger in diameter and a little shallower as the sides collapse inwards. The north-eastern side looks a bit thin and if that failed, a tsunami would endanger the Ha’apai islands. But the volcano’s structure looks quite robust.

Scientists are beginning to get a good idea of how the eruption progressed. The wealth of observational data from January 15th suggests the event became supercharged in the half-hour after 17:00 (local time).

As the caldera cracked, seawater was able to interact with decompressing hot magma being drawn up rapidly from depth. There were sonic booms caused by large-scale magma-water interactions.

NZ scientists insist on the significance of pyroclastic flows in the eruption. These thick dense clouds of ash and rock thrown into the sky fell back to roll down the sides of the volcano and along the ocean floor. They caused much of the tsunami wave activity that inundated coastlines across the Tongan archipelago. The tsunami waves were 18m high at Kanokupolu, on western Tongatapu (65km south of HTHH); 20m high on Nomukeiki Island (a similar distance but to the north-east); 10m high on islands at distances greater than 85 km from the volcano.

Source: University of Auckland, NIWA.

Source: Université d’Auckland

Source: Tonga Services

De la glace sur la Lune? Et si Hergé avait raison? // Ice on the Moon? What if Hergé was right?

Si des humains avaient vécu il y a 2 à 4 milliards d’années, ils auraient peut-être pu apercevoir du givre à la surface de la Lune. Les scientifiques pensent qu’une partie de cette glace se cache peut-être encore aujourd’hui à l’intérieur des cratères sur la surface lunaire. C’est ce qu’avait imaginé le dessinateur belge Hergé dans son album On a marché sur la Lune quand Milou tombe dans une cavité remplie de glace pendant que Tintin et ses amis visitent la planète.

Il y a des milliards d’années, le Lune a été secouée par une série d’éruptions volcaniques et la lave a recouvert des centaines de milliers de kilomètres carrés. Au fil des millénaires, cette lave a créé les mers, ces taches sombres qui donnent à la Lune l’aspect que nous lui connaissons aujourd’hui.
De nouvelles recherches effectuées par des scientifiques de l’Université du Colorado à Boulder indiquent que les volcans ont pu avoir laissé derrière eux des plaques de glace au niveau des pôles de la Lune et, à certains endroits, ces plaques pourraient mesurer des dizaines de mètres d’épaisseur. Un article publié dans The Planetary Science Journal nous apprend que les chercheurs se sont appuyés sur des simulations informatiques pour tenter de recréer les conditions sur la Lune bien avant que la vie n’apparaisse sur Terre. Ils ont découvert que les anciens volcans lunaires émettaient d’énormes quantités de vapeur d’eau qui se sont ensuite déposées à la surface, formant des couches de glace qui pourraient encore se cacher dans les cratères lunaires. Selon les chercheurs, il est possible qu’à 5 ou 10 mètres sous la surface se cachent de grandes plaques de glace. C’est une bonne nouvelle pour les futurs explorateurs de la Lune qui auront besoin d’eau utilisée comme boisson et, une fois transformée, comme carburant pour la fusée.
La nouvelle étude apporte de nouvelles preuves que la Lune pourrait contenir beaucoup plus d’eau que les scientifiques ne le pensaient autrefois. Dans une étude publiée en 2020, on estimait que près de 16 000 kilomètres carrés de la surface lunaire était susceptible de détenir de la glace, principalement près des pôles nord et sud.

Les chercheurs n’ont pas réussi à vraiment déterminer l’origine de cette eau. Ils pensent que les volcans pourraient être une source majeure. En effet, il y a 2 à 4 milliards d’années, la Lune était un lieu chaotique. Des dizaines de milliers de volcans sont entrés en éruption à sa surface pendant cette période, générant d’immenses rivières et lacs de lave, un peu comme à Hawaï aujourd’hui, mais à une échelle beaucoup plus grande.

Reliefs montrant que les coulées et lacs de lave ont probablement recouvert la surface de la Lune à une certaine époque (Source: NASA)

Coulées de lave à Hawaii (Source: HVO)

Des recherches récentes menées par des scientifiques du Lunar and Planetary Institute de Houston (Texas) montrent que ces volcans ont probablement également émis d’énormes nuages ​​composés principalement de monoxyde de carbone et de vapeur d’eau. Ces nuages ​​ont ensuite tourbillonné autour de la Lune et peut-être créé des atmosphères ténues et éphémères qui ont permis l’apparition de givre sur la surface lunaire.

Pour savoir si une telle situation avait pu se produire, les scientifiques ont tenté de recréer la surface de la Lune il y a des milliards d’années. Ils ont utilisé des estimations selon lesquelles, à son apogée, la Lune a connu une éruption tous les 22 000 ans, en moyenne. Les chercheurs ont ensuite tenté de comprendre comment les gaz volcaniques pouvaient avoir tourbillonné autour de la Lune, en s’échappant dans l’espace au fil du temps. Ils ont découvert que les conditions pouvaient être glaciales. Il semble qu’environ 41% de l’eau des volcans se soit condensée sous forme de glace. Il y avait tellement de glace sur la Lune qu’elle aurait pu, en théorie, être aperçue depuis la Terre. Les scientifiques ont calculé qu’il y avait probablement plus d’eau sur la Lune à cette époque qu’actuellement dans le lac Michigan. Les recherches laissent supposer qu’une grande partie de cette eau lunaire pourrait encore être présente aujourd’hui.
Toutefois, ces reliquats de glace ne seront pas nécessairement faciles à trouver. La majeure partie de cette glace s’est probablement accumulée près des pôles de la Lune, enfouie sous plusieurs mètres de poussière lunaire. Au dire des scientifiques, c’est une bonne raison d’envoyer des astronautes ou des robots et de commencent à creuser!
Source : Université du Colorado à Boulder.

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If any humans had been alive 2 to 4 billion years ago, they may have looked up and seen a sliver of frost on the Moon’s surface. Scientists believe that some of that ice may still be hiding in craters on the lunar surface today. This is what Belgian cartoonist Hergé had imagined in his book Explorers on the Moon when Snowy fell into an ice during a visit of the planet

Billions of years ago, a series of volcanic eruptions occurred on the Moon, blanketing hundreds of thousands of square kilometers in hot lava. Over the eons, that lava created the dark blotches, or maria, that give the face of the moon its familiar appearance today.

Now, new research from Colorado University at Boulder suggests that volcanoes may have left sheets of ice that dot the Moon’s poles and, in some places, could measure dozens of meters thick. An article published in The Planetary Science Journal explains that the researchers drew on computer simulations to try to recreate conditions on the Moon long before complex life arose on Earth. They discovered that ancient Moon volcanoes emitted huge amounts of water vapour, which then settled onto the surface, forming layers of ice that may still be hiding in lunar craters. According to the researchers, it is possible that 5 or 10 meters below the surface, you have big sheets of ice. This is good news for future Moon explorers who will need water to drink and process into rocket fuel.

The new study adds to a growing body of evidence that suggests that the Moon may harbour a lot more water than scientists once believed. In a 2020 study, it was estimated that nearly 16,000 square kilometers of the lunar surface could be trapping ice, mostly near the Moon’s north and south poles. Where all that water came from in the first place is unclear. Volcanoes could be a major source. Indeed, from 2 to 4 billion years ago, the Moon was a chaotic place. Tens of thousands of volcanoes erupted across its surface during this period, generating huge rivers and lakes of lava, a little like in Hawaii today, but at a much larger scale.

Recent research from scientists at the Lunar and Planetary Institute in Houston (Texas) shows that these volcanoes likely also ejected huge clouds made up of mostly carbon monoxide and water vapor. These clouds then swirled around the Moon, potentially creating thin and short-lived atmospheres that caused frost to appear on the lunar surface. To find out if this couls have happened, the scientists set out to try to put themselves onto the surface of the Moon billions of years ago. They used estimates that, at its peak, the Moon experienced one eruption every 22,000 years, on average. The researchers then tracked how volcanic gases may have swirled around the moon, escaping into space over time. They discovered, conditions may have bedome icy. It looks as if roughly 41% of the water from volcanoes may have condensed onto the moon as ice. There may have been so much ice on the Moon that it could, conceivably, have been spotted from Earth. The scientists calculated that more water than currently sits in Lake Michiganprobably existed on the Moon by that time. And the research hints that much of that lunar water may still be present today.

Those space ice cubes, however, won’t necessarily be easy to find. Most of that ice has likely accumulated near the moon’s poles and may be buried under several meters of lunar dust. Scientists say that this is one good reason for people or robots to head back and start digging.

Source : University of Colorado at Boulder.