Catégorie : Science

De l’ignimbrite sur la planète Mars? // Ignimbrite on Mars?

Le rover (robot tout-terrain) Perseverance de la NASA explore actuellement la région de Thea Nili Fossae sur Mars, avec en particulier le cratère Jezero. Cette zone rocheuse est riche en olivine, un minéral bien connu sur les volcans de notre planète. Un substrat rocheux identique, lui aussi riche en olivine, a été découvert dans le cratère Gusev, que le robot Spirit de la NASA avait exploré jusqu’en 2010. Cependant, les scientifiques ne savaient pas si on pouvait établir un lien entre ces deux régions de la planète Mars.
Les chercheurs ont examiné les données fournies par plusieurs rovers martiens pour confirmer les similitudes géologiques, et il semble donc que les roches de ces deux secteurs aient pu suivre le même processus de formation. Les scientifiques ont comparé les images de la roche du cratère Gusev fournies par le robot Spirit avec des images de roches sur Terre. Au final, ils ont trouvé dans les roches du cratère Gusev le même type de textures de roches volcaniques que l’on rencontre sur Terre.
Cette roche est l’ignimbrite, qui se forme à partir de cendres, de pierre ponce et de coulées pyroclastiques lors de puissantes éruptions volcaniques. Jusqu’à présent, personne n’avait imaginé que le substrat rocheux riche en olivine sur Mars pouvait être de l’ignimbrite. C’est probablement le type de roche sur lequel s’est déplacé le rover Perseverance en 2021 et où il a prélevé des échantillons. Bien que les chercheurs aient longtemps émis l’hypothèse que le volcanisme était responsable de la formation des Nili Fossae, l’identification de l’ignimbrite, si elle s’avérait exacte, indiquerait que les éruptions étaient plus cataclysmiques qu’on ne le pensait jusqu’à présent.
Pour confirmer la présence d’ignimbrite sur Mars, les scientifiques devront étudier les échantillons de roches dans un laboratoire sur Terre. Cela montre la nécessité de mettre sur pied la mission « Mars Sample Return » qui est prévue pour ramener sur Terre les échantillons prélevés par le robot Perseverance.
Source : space.com.

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NASA’s Perseverance rover is currently exploring Thea Nili Fossae region of Mars, which includes the Jezero Crater. The area is filled with bedrock laden with the volcanic mineral olivine. That same olivine-rich bedrock was also found at the Gusev Crater, where NASA’s Spirit rover roamed until 2010. However, the connection between the regions was not made until now.

The researchers examined data from multiple Mars rovers to confirm the geologic similarities, which indicates the local rocks might have formed by similar processes. Then the scientists compared Spirit’s images of the Gusev Crater rock with images of Earth rocks. They found the same kind of textures in the rocks of Gusev crater as those in a very specific kind of volcanic rock found on Earth.

That rock is ignimbrite, which is created from the ash, pumice and pyroclastic flows of powerful volcanic eruptions. Up to now, no one had suggested ignimbrites as an explanation for olivine-rich bedrock on Mars, It may be the kind of rock that the Perseverance rover has been driving around on and sampling for the past year.

Although researchers have long theorized that volcanism was responsible for producing the Nili Fossae, the identification of ignimbrite, if proven accurate, would indicate that the eruptions were more cataclysmic than previously thought.

To confirm the presence of ignimbrite on Mars, the scientists say they will have to study the rocks in a terrestrial lab, another argument for the planned Mars Sample Return mission to ferry Perseverance’s samples back to Earth.

Source: space.com.

Le Cratère Gusev photographié par le robot Spirit en 2005 (Source: NASA)

Les dunes de Io // Io’s dunes

Io est la troisième plus grande lune de Jupiter. Elle a une surface recouverte de glace, avec des ondulations à propos desquelles les scientifiques se sont posé beaucoup de questions. Cependant, en utilisant les données de la sonde spatiale Galileo de la NASA, ils sont aujourd’hui en mesure de fournir une nouvelle explication sur leur formation. La mission Galileo a duré 14 ans; elle a exploré le système de Jupiter de 1995 à 2003 et a permis aux scientifiques de mieux comprendre les processus physiques contrôlant le mouvement des grains sur Io.
Selon une nouvelle étude publiée en avril 2022 dans la revue Nature Communications, il se pourrait que Io soit un nouveau « monde de dunes ». Les chercheurs ont testé « un mécanisme grâce auquel les grains de sable peuvent se déplacer et entraîner la formation de dunes sur Io ».
Par nature, les dunes sont des collines ou des crêtes formées par le sable qui s’accumule sous l’action du vent. Cependant, l’atmosphère ténue de Io signifie que les vents y sont faibles, et que les dunes se forment par d’autres moyens.
Io est le monde le plus actif du système solaire d’un point de vue volcanique, avec des centaines de volcans dont certains crachent des panaches riches en soufre à des centaines de kilomètres de hauteur. Cette activité volcanique intense contribue à créer une surface variée, avec des coulées de lave solidifiée et de sable, ou bien des effusions de lave ou de dioxyde de soufre.
Les chercheurs ont utilisé des équations mathématiques pour simuler la force qui serait nécessaire pour déplacer les grains sur Io et ont calculé la trajectoire qu’ils emprunteraient. L’étude a simulé le déplacement d’un grain de basalte ou de givre et a révélé que l’interaction entre l’écoulement de la lave en surface et le dioxyde de soufre sous la surface de la lune crée un effet de vent suffisant pour former de grandes structures ressemblant à des dunes à la surface de Io.
Les images fournies par la sonde spatiale Galileo de la NASA confirment les conclusions des chercheurs; elles montrent que l’espacement, la hauteur et la largeur des ondulations sur Io ont des points communs avec les dunes observées sur Terre et dans d’autres mondes.
Source : space.com.

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Io is Jupiter’s third-largest moon. It has an icy, yet rolling surface, which has long perplexed scientists. However, using data from NASA’s Galileo spacecraft, scientists have now developed a new explanation of how such dunes may form. The 14-year mission, which explored the Jupiter system from 1995 to 2003, allowed scientists to better understand the physical processes controlling grain motion on Io.

According to a new study published in April 2022 in the journal Nature Communications, Io could be a new ‘dune world. The researchers have tested « a mechanism by which sand grains can move, and in turn dunes could be forming there. »

By nature, dunes are defined as hills or ridges of sand piled up by the wind. However, Io’s low-density atmosphere means the winds on the moon are weak, suggesting its dunes must be formed by some other means.

Io is the most volcanically active world in the solar system, sporting hundreds of volcanoes, some of which spew sulfurous plumes hundreds of kilometers high. This amount of volcanic activity creates a varied surface, with a mix of black solidified lava flows and sand, « effusive » lava streams and « snows » of sulfur dioxide.

The researchers used mathematical equations to simulate the force required to move grains on Io and calculated the path those grains would take. The study simulated the movement of a single grain of basalt or frost, revealing that the interaction between flowing lava and sulfur dioxide beneath the moon’s surface creates venting that is dense and fast moving enough to form large dune-like features on the moon’s surface.

Observations from NASA’s Galileo spacecraft support the researchers’ findings, showing that the spacing and height-to-width ratios of Io’s crests are consistent with dunes seen on Earth and other worlds.

Source: space.com.

Les « dunes » de Io (Source: NASA)

Origine des dépôts de tephra sur la Grande Ile d’Hawaii // Origin of tephra deposits on Hawaii Big Island

Le Mauna Loa et le Kilauea sont les deux volcans les plus actifs de la Grande Ile d’Hawaï et leurs histoires éruptives se chevauchent. Ils sont situés à faible distance d’un de l’autre; leurs cratères sommitaux ne sont éloignés que d’environ 34 kilomètres.De plus, une partie du Kilauea s’est édifiée sur le flanc sud-est du Mauna Loa, le plus ancien des deux volcans.
Le Mauna Loa et le Kilauea produisent des coulées de lave qui peuvent parcourir plusieurs kilomètres depuis la source. De plus, ils émettent des panaches de tephra qui peut monter haut dans l’atmosphère et parcourir de longues distances en étant poussés par le vent. C’est pourquoi il peut parfois être difficile de déterminer quel volcan est responsable d’une coulée de lave ou d’un dépôt de tephra.
Connaître la source des matériaux émis, qu’il s’agisse du Mauna Loa ou du Kilauea, est important pour évaluer les risques volcaniques sur la Grande Ile d’Hawaï. Les géologues se tournent vers les événements du passé, qu’ils soient effusifs ou explosifs, pour comprendre la fréquence des éruptions volcaniques. Le calcul des intervalles de récurrence permet de déterminer la fréquence à laquelle des événements effusifs ou explosifs se produisent, et cela peut aider à prévoir quand ils sont susceptibles de se produire à l’avenir.
Par exemple, si les géologues observent un affleurement dans lequel six couches de tephra sont prises en sandwich entre une coulée de lave supérieure datée d’il y a 800 ans et une coulée de lave inférieure datée d’il y a 2 000 ans – donc avec une période de temps de 1 200 ans entre les deux coulées – ils peuvent conclure que l’intervalle de récurrence minimum serait de 200 ans (1 200 ans divisés par six éruptions explosives). Cela signifie qu’un événement éruptif explosif s’est produit, en moyenne, tous les 200 ans au cours de cette période de 1 200 ans. Si on sait qu’il y a six couches de tephra, mais si on ne sait pas si elles proviennent du Mauna Loa ou du Kilauea, il est difficile de comprendre à quelle fréquence les éruptions se sont produites à partir de chacun de ces volcans.
Par exemple, si une seule des couches de tephra provient du Mauna Loa, l’intervalle de récurrence minimum est de 240 ans pour le Kilauea et de plus de 1 200 ans pour le Mauna Loa. Mais si trois des couches de tephra proviennent du Mauna Loa, l’intervalle de récurrence minimum est de 400 ans pour le Kilauea et de 400 ans pour le Mauna Loa.
Afin de déterminer quel volcan a produit telle coulée ou tel couche de tephra, les géologues ont recours à plusieurs méthodes. Ils utilisent souvent une cartographie détaillée. En effet, une éruption explosive laisse généralement des dépôts plus épais près de la source et ils s’amincissent en s’éloignant de cette même source.
Les géologues peuvent également avoir recours à la géochimie pour déterminer si un produit éruptif particulier provient du Mauna Loa ou du Kilauea. Des études ont montré que les deux volcans ont des signatures géochimiques différentes. Par exemple, les laves du Mauna Loa contiennent généralement plus de silice (Si) et moins de calcium (Ca), de titane (Ti) et de potassium (K) à une teneur donnée en magnésium (Mg) que les laves du Kilauea.
Par ailleurs, les deux volcans et leurs prédécesseurs plus anciens ont généralement des concentrations d’éléments traces et des signatures isotopiques différentes. Les géochimies définissent deux familles différentes le long de l’archipel hawaiien. Sur la Grande Ile d’Hawaï, le Mauna Loa et le Hualalai forment une famille, tandis que le Kilauea, le Mauna Kea et le Kohala en forment une autre. On pense que les différences chimiques proviennent du panache du point chaud et démontrent que les systèmes magmatiques des deux volcans ne sont pas interconnectés.
Une nouvelle étude a appliqué ces différences chimiques entre le Mauna Loa et le Kilauea pour comprendre la source volcanique des couches dans un dépôt de tephra de deux mètres d’épaisseur sur le flanc sud-est du Mauna Loa. Le dépôt de tephra se trouve à environ 19 kilomètres au sud de Moku’āweoweo, la caldeira sommitale du Mauna Loa, et à 35 kilomètres au sud-ouest de l’Halema’uma’u, le cratère sommital du Kilauea. En raison de la variation des directions du vent, l’un ou l’autre des volcans pourrait potentiellement être la source du dépôt de tephra. Les premières analyses chimiques d’éclats de verre volcanique prélevés dans les couches de tephra laissent supposer que des tephra du Kilauea et du Mauna Loa sont présents sur le site. Les tephra de l’ancienne éruption du Keanakākoʻi et de celle du Kulanaokuaiki, émis par le Kilauea, semblent être présents, ainsi qu’au moins une couche de tephra en provenance du Mauna Loa.
Les nouvelles données ainsi obtenues seront importantes pour déterminer les calculs d’intervalle de récurrence pour les événements explosifs sur le Mauna Loa et le Kilauea et permettront aux scientifiques du HVO de fournir des évaluations des risques plus fiables pour la Grande Ile d’Hawaï.
Source : USGS, HVO.

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Mauna Loa and Kilauea are the two most active volcanoes on the Island of Hawaii, and they have overlapping eruption histories. They are located in close proximity, with their summit craters only about about 34 kilometers apart. In fact, part of Kilauea is built on the southeast flank of Mauna Loa, which is the older of the two volcanoes.

Both volcanoes produce lava flows that can travel many kilometers from the volcanic vent. Additionally, they produce tephra that can rise high into the atmosphere and travel long distances by wind. With this in mind, it can sometimes be difficult to determine which volcano is responsible for a specific lava flow or tephra layer.

Knowing the source of the erupted material, whether from Mauna Loa or Kilauea, is important for assessing volcanic hazards on Hawaii Big Island. Geologists look to past eruptions, both effusive and explosive, to understand the frequency of volcanic eruptions. Recurrence intervals can be calculated to determine how often effusive or explosive events occur, which can help forecast when they may occur in the future.

For example, if geologists observe an outcrop with six tephra layers sandwiched between an upper lava flow dated at 800 years ago and a lower lava flow dated at 2,000 years ago – a time period of 1,200 years preserved between the two flows – the minimum recurrence interval would be 200 years (1,200 years divided by six explosive eruptions). This means that an explosive eruptive event occurred, on average, every 200 years within that 1,200 year time period. If we know that there are six tephra layers, but we don’t know if they erupted from Mauna Loa or Kilauea, it is difficult to understand how often eruptions occurred from the individual volcanoes.

For example, if only one of the tephra layers were from Mauna Loa, the minimum recurrence interval would be 240 years for Kilauea and over 1,200 years for Mauna Loa. But if three of the tephra layers were from Mauna Loa, the minimum recurrence interval would be 400 years for Kilauea and 400 years for Mauna Loa.

In order to determine which volcano produced a certain flow or tephra, geologists resort to several methods. They often use detailed mapping. An explosive eruption, for example, will generally have thicker deposits near the source and thin out away from the source.

Geologists can also use geochemistry to determine if a particular eruptive product is from Mauna Loa or Kilauea. Studies have shown that the two volcanoes have different geochemical signatures. For example, Mauna Loa lavas generally have higher silica (Si) and lower calcium (Ca), titanium (Ti), and potassium (K) at a given magnesium (Mg) content than Kilauea lavas.

The two volcanoes and their older predecessors generally have different trace element concentrations and isotope signatures as well, with the geochemistries defining two different families along the island chain. On the Island of Hawaii, Mauna Loa and Hualalai form one family, while Kilauea, Mauna Kea, and Kohala form another. The chemical differences are thought to originate in the hotspot plume and demonstrate that the magma systems for the two volcanoes are not interconnected.

A new study is applying these geochemical differences between Mauna Loa and Kilauea to understand the volcanic source of individual layers within a two-meter-thick tephra exposure on the southeast flank of Mauna Loa. The exposure is located approximately 19 kilometers south of Moku‘āweoweo, the summit caldera of Mauna Loa, and 35 kilometers southwest of Halema’uma’u, the summit crater of Kilauea. Due to varying wind directions, either volcano could potentially be the source of the tephra.

Initial geochemistry obtained from fresh glass shards found in the tephra layers suggests that tephra from both Kilauea and Mauna Loa are present at the field site. Tephras from both the Keanakākoʻi Ash (circa 1500–1820 CE) and the Kulanaokuaiki Tephra (circa 400–1000 CE), which erupted from Kilauea, appear to be present, as well as at least one tephra layer from Mauna Loa.

The new data will be important for constraining recurrence interval calculations for explosive events on Mauna Loa and Kilauea and will help the USGS Hawaiian Volcano Observatory provide more robust hazard assessments for the Island of Hawaii.

Source : USGS, HVO.

Sommet du Mauna Loa (Crédit photo : USGS)

Caldeira sommitale du Mauna Loa (Photo : C. Grandpey)

Caldeira sommitale du Kilauea en 2006 (Photo: C. Grandpey)

Caldeita sommitale du Kilauea après l’éruption de 2018 (Crédit photo: HVO)

Le séisme le plus puissant de l’Histoire // The most powerful earthquake in History

Ce n’est pas de la volcanologie, mais la nouvelle présente un intérêt certain d’un point de vue géologique, tectonique et humain.

Jusqu’à présent, le séisme de Valdivia en 1960 au Chili – avec une magnitude de M 9,4 à 9,6 selon les centres de mesure – était considéré comme l’événement de ce type le plus puissant jamais observé sur Terre. Pourtant, une équipe d’archéologues a découvert au Chili les preuves d’un séisme encore plus puissant. Une nouvelle étude publiée dans Science Advances explique qu’un méga-séisme s’est produit dans ce pays il y a environ 3 800 ans. L’événement fut si terrible qu’il a conduit à l’abandon des régions côtières concernées pendant près de 1 000 ans.
Ce très puissant séisme a été causé par une énorme rupture qui a fait se soulever le littoral de la région. L’événement a eu lieu dans ce qui est aujourd’hui le nord du Chili. Le méga-séisme n’a pas seulement secoué toute cette région; il a également déclenché un très puissant tsunami avec des vagues atteignant 20 mètres de hauteur.
Les chercheurs pensent que le tsunami causé par le méga-séisme a atteint la Nouvelle-Zélande, à près de 9 600 km de sa source. Les vagues du tsunami étaient si puissantes qu’elles ont projeté des rochers côtiers de la taille de voitures à des centaines de kilomètres à l’intérieur des terres.
Ce séisme bat le précédent record. Comme indiqué plus haut, la magnitude du tremblement de terre de Valdivia dans le sud du Chili en 1960 a été évaluée à l’époque entre M 9,4 et 9,6. Le séisme de Valdivia a tué jusqu’à 6 000 personnes et propulsé des tsunamis à travers l’océan Pacifique.
À titre de comparaison, les chercheurs pensent que le méga-séisme chilien d’il y a 3800 ans avait une magnitude d’environ M 9,5. La rupture qui l’a provoqué était longue d’environ 1000 km, contre 800 km pour le séisme de Valdivia.
Le désert d’Atacama est l’un des environnements les plus secs et les plus hostiles au monde et il a toujours été difficile d’y trouver des preuves de tsunamis. Cependant, les auteurs de l’étude ont découvert des traces de sédiments marins et d’êtres vivants qui se trouvaient dans la mer avant d’être projetées à l’intérieur des terres. Les chercheurs ont trouvé tous ces éléments très haut et loin à l’intérieur des terres. Ce n’était donc pas une tempête qui les avait déposés ici.
Au moment où le méga-séisme chilien a fait fuir les habitants de la côte il y a plus de 3 000 ans, les îles qu’il a touchées dans le Pacifique Sud étaient alors inhabitées. Aujourd’hui, ces mêmes îles sont des lieux touristiques populaires très fréquentés. Cela signifie que si un nouveau séisme ou un nouveau tsunami devait se produire, les conséquences pourraient être catastrophiques.
Source, BGR, Yahoo Actualités.

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This is not volcanology, but the piece of news is interesting from a geological, tectonic and human point of view.

Up to now, the 1960 Valdivia earthquake in Chile – with a magnitude of M 9.4- 9.6 – was the most powerful event of the kind that ever happened on Earth. A group of archaeologists has found evidence of a larger megaquake in human history. A new study featured in Science Advances explains that a newly discovered Chile megaquake took place around 3,800 years ago. It was so terrible that it led to the abandonment of nearby coastlines for almost 1,000 years.

The massive earthquake was caused by a huge rupture that lifted the region’s coastline. It took place in what is now northern Chile. The Chile megaquake did more than just shake the land in the area. It also created a massive tsunami with waves as high as 20 meters.

Researchers believe the tsunami caused by the Chile megaquake travelled all the way to New Zealand, almost 9,600 km from the point of origin. The tsunami waves were so powerful, they flung coastal boulders the size of cars hundreds of kilometers inland.

This newly discovered earthquake beats the previous record for the largest earthquake recorded. The Valdivia earthquake took place in 1960. At the time, records picked up a massive quake in southern Chile that had a magnitude between 9.4 and 9.6. The Valdivia earthquake killed up to 6,000 people and sent tsunamis out across the Pacific Ocean.

For comparison, researchers believe the new Chile megaquake hit with a magnitude of M 9.5. The rupture it created was roughly 1,000 km long, compared to the 800-kilometer-long rupture made by the Valdivia earthquake.

The Atacama Desert is one of the driest, most hostile environments in the world and finding evidence of tsunamis there has always been difficult. However, the authors of the study found evidence of marine sediments and a lot of beasties that would have been living quietly in the sea before being thrown inland. The researchers found all these features very high up and a long way inland so it could not have been a storm that left them there.

While the Chile megaquake drove the inhabitants away from the coast when it hit over 3,000 years ago, the islands it affected in the South Pacific were uninhabited at that time. Now the islands are popular tourist locations. And a lot of people congregate there. That means that any tsunamis or earthquakes that hit the area could be catastrophic.

Source, BGR, Yahoo News.

Carte des zones impactées par le tsunami de Valdivia (Source: NGDC