Catégorie : Science

La vie sous l’Antarctique // Life beneath Antarctica

Au cours d’une mission dont le but était d’analyser l’impact du réchauffement climatique sur la fonte de la banquise et sur les écosystèmes de la région, des scientifiques néo-zélandais ont découvert une zone sous-glaciaire peuplée de nombreux êtres vivants en bordure de la plate-forme glaciaire de Ross, immense masse de glace flottante dans la partie méridionale de l’Antarctique.
Les chercheurs ont découvert un écosystème surprenant, dissimulé dans une rivière sous-glaciaire, à 500 mètres de profondeur sous la banquise. L’équipe scientifique a foré la banquise et a fait descendre une caméra dans une caverne creusée sous la glace. Des centaines d’amphipodes – de petits crustacés ressemblant à des crevettes – ont assailli la caméra alors qu’elle descendait dans la rivière.
Les images satellites montraient jusqu’à présent un sillon dans la plate-forme glaciaire près de l’endroit où elle entre en contact avec la terre ferme. L’équipe scientifique pensait qu’il s’agissait d’un estuaire sous la glace. Les chercheurs ont longtemps imaginé un réseau de lacs et de rivières d’eau douce coulant sous la calotte glaciaire de l’Antarctique, mais ne les avaient jamais explorés.
Après que les chercheurs se soient rendu compte qu’il s’agissait d’une une rivière souterraine, ils sont allés sur le site et ont procédé à un forage jusqu’à environ 500 mètres sous la surface de la glace. Pour ce faire, ils ont utilisé un système de forage à eau chaude mis au point par l’Université Victoria de Wellington.

Peu de temps après avoir atteint la caverne sous-glaciaire, l’équipe scientifique a fait descendre la caméra. Au départ, les chercheurs n’ont vu que des taches floues qui ressemblaient à des détritus. Ils ont d’abord pensé que la caméra était défectueuse, mais une mise au point rapide a montré qu’il s’agissait en fait de crustacés vivants.
La présence de tous ces animaux en train de nager autour de la caméra signifiait qu’un important processus écosystémique existait à cet endroit. Il faudra maintenant analyser les échantillons d’eau pour tester certains éléments comme les nutriments. Outre la découverte des amphipodes, l’équipe scientifique a constaté que la colonne d’eau se divise en quatre à cinq couches d’eau distinctes qui s’écoulent dans des directions différentes. L’eau se présente souvent sous forme de couches distinctes qui ne se mélangent pas facilement, en raison des différences de température et de salinité. Cependant, comme les plates-formes glaciaires de l’Antarctique flottent, l’eau circule constamment en dessous, entrant et sortant de l’océan. Comme je j’ai indiqué dans des notes précédentes, certaines colonnes d’eau sont chaudes et peuvent faire fondre la banquise.
Au moment où l’équipe scientifique observait la rivière sous-glaciaire, le volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai est entré en éruption entre fin décembre 2021 et mi-janvier 2022, à des milliers de kilomètres de l’Antarctique, en provoquant un tsunami. Les scientifiques ont enregistré les variations de pression dans la cavité sous-glaciaire à la suite de cet événement, ce qui montre à quel point les différents systèmes de notre planète sont connectés.
Source : Smithsonian Magazine.

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During a research project focused on documenting and piecing together how climate change is melting the ice shelf and affecting associated ecosystems, scientists found a subterrenean habitat beneath the outer edges of the Ross Ice Shelf, the world’s largest body of floating ice, on the southern edge of Antarctica.

The researchers discovered a never-before-seen ecosystem lurking in an underground river 500 maters beneath the ice shelf. The team of scientists from New Zealand drilled through the ice shelf and dropped a camera into the cavern below. Hundreds of amphipods – small, shrimp-like crustaceans – swarmed the camera as it descended into the river.

Previous satellite images showed a groove in the ice shelf close to where it met with the land, and the team suspected it was an under-ice estuary. Researchers have long speculated about a network of flowing freshwater lakes and rivers beneath the Antarctic ice sheets but had yet to explore them.

After the researchers identified it as a subterranean river and gathered at the site in Antarctica, they drilled down about 500 meters below the ice’s surface, using a specialized hot water drill system developed at Victoria University of Wellington to melt the ice. Soon after they reached the hidden cavern, the team sent the camera down. Initially, all they saw was blurry flecks that looked like detritus floating around. They first thpought the camera was faulty, but a quick camera-focusing showed that it was actually living crustaceans.

Having all those animals swimming around the camera meant there was an important ecosystem process happening there. More reseach will analyse water samples to test for things like nutrients. Aside from the discovery of the amphipods, the scientific team found that the water column split into four to five distinct layers of water flowing in different directions. Water is often found in distinct layers that do not easily mix, due to differences in temperature and salt content. However, as Antarctic ice shelves float, water constantly circulates underneath them, coming in and out of the open ocean. Some of the water columns are warm and can cause ice shelves to melt.

While the research team was observing the underwater river, the Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano erupted from late December 2021 to mid-January 2022 thousands of kilometers away, causing a tsunami. The scientists picked up on pressure changes in the underground cavity from this event, which shows how connected our whole planet is.

Source: Smithsonian Magazine.

Profil de la plate-forme glaciaire de Ross (Source: Woods Hole Institution)

Mesures du dioxyde de soufre (SO2) sur le Kilauea (Hawaii) // SO2 measurements on Kilauea Volcano (Hawaii)

Dans un nouvel article, les scientifiques de l’Observatoire des Volcans d’Hawaii (HVO) expliquent comment ils analysent les panaches de dioxyde de soufre (SO2) émis par le Kilauea
Les analyses des panaches de SO2 sont essentielles pour surveiller et comprendre l’activité éruptive. Le HVO s’appuie aussi sur les mesures d’émission de SO2 pour les prévisions concernant le vog (brouillard volcanique) et pour évaluer les émissions de lave.
Le HVO utilise des caméras – aussi bien visuelles que thermiques – pour décrire l’activité volcanique. Un troisième type de caméra, la caméra ultraviolet (UV), permet aux volcanologues de visualiser des panaches de SO2. Le SO2 absorbe la lumière ultraviolette, ce qui la fait apparaître dans les images UV alors qu’elle n’est pas visible avec les caméras classiques.
Des caméras UV sont utilisées sur le Kilauea depuis 2010. En 2013, une collaboration entre le Cascades Volcano Observatory (CVO) et le HVO a permis l’installation d’un système de caméra UV automatisé au sommet du Kilauea. Ce réseau de caméras a été retiré en 2018 lorsqu’il a été menacé par l’ouverture de fractures au sol au cours de l’effondrement de la caldeira sommitale.
Avec le retour de la lave et d’un fort dégazage de SO2 au sommet du Kilauea fin 2020, le HVO et le CVO ont fait équipe avec des collègues de l’Université de Sheffield au Royaume-Uni. Les scientifiques britanniques ont mis au point une nouvelle génération de petites caméras UV qui utilisent la technologie Raspberry Pi. Le Raspberry Pi est un nano-ordinateur monocarte à processeur ARM de la taille d’une carte de crédit conçu par des professeurs du département informatique de l’université de Cambridge dans le cadre de la fondation Raspberry Pi. Le HVO a déjà utilisé la technologie Raspberry Pi dans d’autres applications.
Les nouvelles caméras – PiCams – seront testées fin juillet 2022 et pourront être utilisées comme outils de terrain portables ou installées comme stations permanentes dans le réseau de surveillance du HVO. En attendant le résultat des premiers tests, le HVO prévoit d’installer au moins une PiCam en permanence au sommet du Kilauea. Une deuxième PiCam sera soit portable, soit installée en permanence près du sommet du Mauna Loa.
Les mesures des émissions de SO2 peuvent également être dérivés des images des caméras UV. Les mesures traditionnelles des émissions de SO2 sont effectuées en se plaçant sous le panache avec un spectromètre UV monté sur une voiture. Il faut compter une dizaine de minutes, voire davantage, pour effectuer chaque mesure, et seulement 6 à 10 de ces mesures peuvent être réalisées chaque jour. À partir de 2012, le HVO a installé un réseau de spectromètres continus pour mesurer les émissions de SO2 du Kilauea avec une meilleure résolution temporelle que les mesures à partir de véhicules, mais le réseau ne fournit pas d’informations spatiales sur le panache de SO2.
Une fois que les PiCams seront prêtes à l’emploi,elles fourniront une vue bidimensionnelle du panache de SO2 du Kilauea, mais aussi une résolution temporelle élevée et une série temporelle continue de mesures du taux d’émission de SO2.
Les données continues fournies à propos des émissions de SO2 faciliteront l’étude du dégazage en relation avec d’autres ensembles de données continues, comme l’activité sismique et la déformation du sol. Cela donnera une meilleure idée du rôle du dégazage dans des événements éruptifs spécifiques, ce qui n’a pas toujours été facile à réaliser dans le passé. Des travaux semblables ont été effectués au cours de la dernière décennie sur de nombreux volcans à travers le monde, y compris sur le Kilauea où il a été démontré que l’activité sismique et les émissions de SO2 étaient liées au cours des variations de niveau du lac de lave en 2010. Le lac de lave actuel dans le cratère de l’Halema’uma’ u a une configuration et un comportement différents de ceux du lac de lave de 2008-2018. Le HVO est impatient de voir ce que les nouvelles PiCams révéleront sur le dégazage du nouveau lac.
Source : USGS, HVO.

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In a new article, scientists at the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) explain how they analyse the sulphur dioxide (SO2) plumes emittes by Kilauea

Observations of SO2 are essential to both monitoring and understanding eruptive activity. HVO relies heavily on measurements of SO2 emission rate which are critical for vog (volcanic air pollution) forecasts and can be used for calculating lava eruption rates.

HVO also relies heavily on cameras to document activity, including both visual and thermal cameras. A third type of camera—an ultraviolet (UV) camera—allows volcanologists to visualize otherwise invisible, SO2 plumes. SO2 absorbs ultraviolet light, which makes it visible in UV imagery even when it cannot be seen by standard cameras.

UV cameras have been used at Kilauea since 2010. Later, in 2013, a combined effort between the Cascades Volcano Observatory (CVO) and HVO resulted in the installation of an automated UV camera system at the summit of Kilauea. That camera station was removed in 2018 when it was threatened by ground cracking associated with summit caldera collapse events.

With lava and strong SO2 degassing having returned to Kilauea summit in late 2020, HVO and CVO are teaming up with colleagues at the University of Sheffield in the United Kingdom. The UK scientists have developed a new generation of small UV cameras that use Raspberry Pi technology. A Raspberry Pi is a small, low-cost computer, about the size of a credit card, and HVO has used them in other applications before.

The new cameras—PiCams—will be tested later this month and can be used as portable field tools or installed as permanent stations in HVO’s monitoring network. Pending the outcome of the initial tests, HVO plans to install at least one PiCam permanently at Kilauea’s summit. A second PiCam will either be kept portable or will eventually be permanently installed near Mauna Loa’s summit.

SO2 emission rates can also be derived from UV camera images. Traditional SO2 emission rate measurements are made by traversing beneath the plume with a UV spectrometer mounted on a car, so that each measurement takes ten or more minutes, with only 6–10 of those measurements made per day. Beginning in 2012, HVO pioneered a network of continuous spectrometers to measure Kilauea’s SO2 emission rate at a much higher temporal resolution than possible with vehicle-based measurements, but the network did not provide spatial information about the SO2 plume.

Once the PiCams are ready for use, they will provide both a 2-dimensional view of Kilauea’s SO2 degassing as well as a high-temporal resolution, continuous timeseries of SO2 emission rate measurements.

The continuous SO2 emission rate data will make it easier to study degassing in conjunction with other continuous datasets, like earthquake activity and ground deformation. This will give greater insight into the role of degassing in specific eruptive events, something that has not always been easy to do in the past. Similar work has been done over the past decade at many volcanoes around the world, including at Kilauea, where earthquake activity and SO2 emissions were shown to be linked during lava lake rise-fall events in 2010. The current lava lake in Halema‘uma‘u has a different configuration and set of behaviours from the 2008–18 lava lake, and HVO is eager to see what the new PiCams will reveal about the degassing of the new lake.

Source: USGS, HVO.

Panache émis par le lac de lave du Kilauea avant l’éruption de 2018 (Photos: C. Grandpey)

Exploration des profondeurs océaniques // Ocean depth exploration

Depuis des siècles, l’humanité est fascinée par la mer, avec des explorateurs en quête de nouvelles terres et de nouvelles aventures. L’océan représente environ 71% de la surface de la Terre, et c’est le plus grand écosystème de la planète; il recèle 99% de tout l’espace habitable dans le monde. Cependant, on sait peu de choses sur le fond de nos océans, les abysses et les fosses où se déclenchent la plupart des séismes dévastateurs. En fait, nous avons une meilleure connaissance de la surface de la planète Mars ou de la Lune que des fonds marins.
Les cinq principaux bassins océaniques, Pacifique, Atlantique, Indien, Arctique et Austral, contiennent 94 % de la faune sur Terre et 97 % de toute l’eau de notre planète bleue. Malgré le rôle central joué dans l’équilibre de notre planète, nous avons bien du mal à percer les mystères des profondeurs océaniques. Jusqu’à récemment, seuls 5% des océans avaient été explorés et cartographiés par les humains.
Des progrès ont toutefois été réalisés et un article récent publié par la BBC nous apprend qu’aujourd’hui environ 25 % (23,4 % pour être exact) des fonds marins ont été cartographiés grâce à une initiative internationale, Seabed 2030. S’appuyant en grande partie des données bathymétriques aimablement fournies par les gouvernements, les entreprises et les instituts de recherche, le projet fait partie d’une initiative plus large dirigée par l’ONU et baptisée The Ocean Decade.

Seabed 2030 espère cartographier 100% du fond des océans d’ici 2030, ce qui, selon les chercheurs, reste possible grâce aux progrès de la technologie et à la collecte des données déjà disponibles. Au cours de la seule année écoulée, Seabed 2030 a ajouté des données océaniques correspondant à environ la taille de l’Europe. Il faut toutefois noter que ces progrès ont été largement réalisés grâce à des archives récemment ouvertes, plutôt que par des missions de cartographie sur le terrain.
Les scientifiques pensent que la collecte de nouvelles données bathymétriques permettra d’approfondir notre compréhension du changement climatique et de mieux préserver les océans. La cartographie des fonds marins permettra aussi de détecter les tsunamis et autres catastrophes naturelles.
Une grande partie des données utilisées par Seabed 2030 existaient déjà. Comme indiqué plus haut, le groupe s’appuie en grande partie sur les contributions des gouvernements et des entreprises, bien que certaines de ces entités hésitent encore à ouvrir complètement leurs archives de peur de divulguer des secrets nationaux ou commerciaux.
Toutes les données collectées par Seabed 2030 seront mises à la disposition du public en ligne sur le site GEBCO (General Bathymetric Chart of the Oceans). Avant Seabed 2030, très peu de données concernant les fonds marins étaient disponibles pour un usage public. La plupart des mesures bathymétriques sont effectuées à l’aide de relevés d’altimètres satellitaires qui donnent une idée très approximative de la topographie des fonds marins. Certains scientifiques pensent que les efforts pour localiser l’épave du vol MH370 de Malaysia Airlines aurait été couronnés de succès si l’on avait utilisé des méthodes plus récentes et plus précises pour cartographier le fond de l’océan.
Jusqu’à ces dernières années, il était difficile de cartographier le fond des océans en raison d’un manque de technologie. Les techniques d’exploration océanique sont relativement nouvelles. Bien sûr, grâce aux satellites, nous pouvons cartographier les températures, les eaux et la couleur de la surface de l’océan (qui est un indicateur de la vie végétale), mais nous avons besoin d’une technologie beaucoup plus avancée pour cartographier les parties les plus profondes de nos océans où les conditions d’exploration deviennent extrêmes. La soi-disant «zone de lumière solaire» se termine à environ 200 mètres sous la surface, ce qui rend l’imagerie beaucoup plus délicate. De plus, la pression est extrêmement élevée. Autrement dit, il est plus facile d’envoyer une personne dans l’espace que d’aller au fond de l’océan !
Source : BBC.

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For centuries, humankind has been fascinated by the sea, exploring it and venturing towards the blue horizon in search of new land and adventures. Today, we know that the ocean makes up about 71% of the Earth’s surface, and it is the biggest ecosystem of the planet, holding 99% of all habitable space in the world. However, little is known about the bottom of our oceans, the abysses and the trenches where most of the devastating earthquakes are triggered. Actually, we have a better knowledge of the surface of Mars or the Moon than of the seafloor.

The five main ocean basins, the Pacific, Atlantic, Indian, Arctic and Southern Oceans contain 94% of the world’s wildlife and 97% of all the water on our blue planet. Despite the central role it obviously plays in our planet’s balance, we do not know much about its mysteries.

It might be shocking to find out, but until recently only 5% of the ocean had been explored and charted by humans.

Some progress has been made today and a recent article released by the BBC informs us that roughly 25 percent (23.4 percent to be exact) of the Earth’s sea floor has now been mapped, thanks to an international initiative known as Seabed 2030. Relying largely on voluntary contributions of bathymetric data by governments, companies and research institutions, the project is part of a larger UN-led initiative called The Ocean Decade. Seabed 2030 hopes to map 100 percent of the ocean floor by 2030, which researchers say will be possible thanks to advances in technology and corralling already available data. Over the past year alone, Seabed 2030 has added measurements of the oceans for roughly the size of Europe, primarily through newly opened archives, rather than active mapping efforts.

Scientists believe collecting more bathymetric data will help further our understanding of climate change and ocean preservation efforts. Ocean floor mapping also helps in the detection of tsunamis and other natural disasters.

As the BBC notes, much of the data used in Seabed 2030 already existed. The group largely relies on contributions from governments and companies, though some of these entities are still reluctant to completely open up their archives for fear of spilling national or trade secrets.

All the data that Seabed 2030 is collecting will be available to the public online on the GEBCO (General Bathymetric Chart of the Oceans) global grid. Prior to Seabed 2030, very little directly measured ocean floor data was available for public use. Most bathymetric measurements are estimated using satellite altimeter readings, which give a very rough idea of the shape of the sea floor surface. Some scientists believe a global effort to locate the crash of Malaysia Airlines flight MH370 would have been better informed by newer, more precise methods to chart the ocean floor.

Up to now, it was difficult to map the ocean seafloor because of a lack of technology. Ocean exploration technology is relatively new. Of course, with satellites we can chart the ocean surface temperatures, waters and colour (which is an indicator of plant life), but we need much more advanced technology to map its deeper parts. Also, it is difficult to see in deep water.

Another reason for the relatively small amount of ocean we have explored is that, at great depths, exploration conditions become extreme. The so-called “sunlight zone” ends at about 200 meters below the surface, making imaging much trickier, and pressure is extremely high.

Basically, it is easier to send a person in space than it is to get the bottom of the ocean! I

Source: The BBC.

Prévision d’exploration océanique par la mission Ocean Exploration de la NOAA pour 2022 (Source: NOAA)

La Tara Polar Station, une station polaire bientôt dans l’Arctique

Avec l’intensification du réchauffement climatique et la fonte de la banquise, les pôles intéressent de plus en, plus les scientifiques. Dans plusieurs notes dont celle du 16 mars 2021, j’expliquais que Jean-Louis Etienne était en train de lancer officiellement sa prochaine expédition à bord du Polar Pod autour du continent antarctique.

De son côté, la Fondation Tara Océan a dévoilé la Tara Polar Station, dont la première expédition est prévue en 2025. Il s’agit d’un laboratoire dérivant qui permettra d’étudier et analyser la biodiversité en Arctique. Une autre mission de la station sera d’anticiper les conséquences du changement climatique sur l’ensemble de la planète.

Vue de l’extérieur, la Tara Polar Station ressemblera un peu à un igloo posé sur la glace de l’océan Arctique. Sa structure ovale présente une superficie de 400 m2 sur quatre niveaux. En réalité, la Tara Polar Station est un navire, doté d’un moteur alimenté en biocarburant afin de limiter son empreinte carbone. Sa construction doit débuter à l’automne 2022 et s’achever en 2024. Sa mise en service officielle est prévue en 2025. .

La Tara Polar Station restera dans l’Arctique tout au long de l’année, ce qui permettra aux scientifiques d’étudier la variation de la biodiversité d’une saison à l’autre, en particulier entre le dégel de la glace en automne et la prolifération d’algues au printemps.

La Tara Polar Station mesurera également les gaz à effet de serre ainsi que la pollution au plastique et aux hydrocarbures. En effet, comme je l’ai indiqué à plusieurs reprises, l’Arctique se réchauffe environ deux fois plus vite que le reste de la planète.

Une autre mission de la Tara Polar Station sera de « prédire les bouleversements à venir, pour mieux s’y préparer ».

Toutes ces recherches seront menées sous pavillon français, dans le cadre de la « stratégie polaire française » dévoilée par l’Ambassadeur pour les pôles et les enjeux maritimes Olivier Poivre d’Arvor. Sur les 700 millions d’euros dédiée aux pôles et à la recherche scientifique jusqu’en 2030, 13 millions correspondent à l’investissement de l’État pour la Tara Polar Station.

L’équipage de la station sera constitué d’une douzaine de marins, scientifiques, techniciens de laboratoire, ingénieurs-mécaniciens et d’un médecin. Ils seront rejoints au cours de l’été par sept ou huit artistes et journalistes invités à bord.

Toutes les réparations devront être effectuées en autonomie, et l’ensemble des soins (traumatologie, gelures) seront assurés sur la station qui sera reliée en permanence à l’hôpital de Chamonix et à celui de Toulouse-Purpan. L’eau potable proviendra de la désalinisation de l’eau de mer.

La station polaire comptera aussi deux chiens pour la protection contre les ours lorsque les scientifiques devront s’aventurer hors de la station afin d’effectuer des mesures et des prélèvements.

Vous trouverez d’autres informations à propos de la mission de la Tara Polar Station en visitant le site Internet à cette adresse :

https://fondationtaraocean.org/goelette/tara-polar-station/

Vue d’artiste de la Tara Polar Station (Source: Fondation Tara Océan)