Catégorie : Science

L’officier romain d’Herculanum // Herculanum’s Roman officer

Un squelette retrouvé à Herculanum, que l’on pensait être celui d’un simple soldat, était probablement celui d’un officier supérieur de la marine envoyé dans la ville romaine lors de l’éruption du Vésuve.

Le squelette est l’un des quelque 300 découverts sur le site dans les années 1980. Une nouvelle analyse des objets trouvés à côté des ossements révèle que le soldat était en fait un officier de la marine romaine stationnée dans la baie de Naples et qui avait à sa tête Pline l’Ancien, commandant militaire et historien.

La découverte confirme que Pline a ordonné l’envoi d’une mission à Herculanum, qui, comme Pompéi, était en train d’être dévastée par l’éruption du Vésuve. L’officier essayait probablement de diriger de manière ordonnée l’évacuation de la zone côtière alors que des avalanches de matériaux volcaniques s’abattaient sur le site.

Les archéologues ont découvert sur le squelette un ceinturon en cuir décoré d’argent et d’or montrant qu’il s’agissait d’un soldat occupant un rang élevé. Il avait également une épée avec une poignée en ivoire et un poignard décoré. À côté du squelette on a trouvé un grand nombre de pièces de monnaie, dont 12 deniers en argent, indiquant qu’il était plus qu’un simple légionnaire. L’homme avait un sac à dos rempli d’outils de menuiserie indiquant qu’il était un faber navalis, le terme latin désignant les officiers à bord des navires militaires romains qui avaient des compétences en ingénierie et en menuiserie. Le squelette a été retrouvé non loin des restes d’un navire militaire, ce qui confirme cette hypothèse.

Quarante ans après la fouille de ce qui était avant 79 le littoral d’Herculanum, les archéologues vont entamer une nouvelle campagne de fouilles grâce au financement du Packard Humanities Institute, une fondation à but non lucratif qui contribue à la protection des vestiges de la ville romaine depuis 2001.

J’ai expliqué dans une note précédente (12 février 2021) que certains des 300 squelettes trouvés sur le site dans les années 1980 appartenaient à des personnes qui tentaient de s’abriter de l’éruption dans des hangars à bateaux le long du rivage, mais elles ont été incinérés par la chaleur extrême générée par l’éruption. Leurs crânes ont explosé et leurs chairs se sont vaporisées.

Source: The Telegraph.

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A skeleton found at Herculaneum, long thought to be that of a lowly soldier, was probably a senior naval officer sent on a daring mission by Pliny the Elder to save the inhabitants of the ancient Roman town during the eruption of Vesuvius.in 79 A.D..

The skeleton was one of around 300 found at the site in the 1980s.
Fresh analysis of the items found alongside the skeletal remains suggests that the soldier was actually an officer with the Roman fleet stationed in the Bay of Naples, which at the time was led by Pliny, a military commander and historian.

The discovery provides fresh evidence that Pliny ordered a mission to be sent to Herculaneum, which along with neighbouring Pompeii was being devastated by the eruption of the volcano

The officer was most likely directing the panic-stricken evacuation of the beach as volcanic debris rained down. Archaeologists have discovered that a leather belt found on the skeleton was decorated with silver and gold, suggesting he was of senior rank. He also had a sword with an ivory hilt and a decorated dagger. Next to the skeleton was found a large collection of coins, including 12 silver denarii, again indicating that he was more than just a low-ranking legionary.

The man had a knapsack which was packed with carpentry tools, indicating that he was a faber navalis, the Latin term for officers on board Roman military ships who had specialised engineering and carpentry skills. The skeleton was found not far from the remains of a military vessel, which confirms the hypothesis.

Forty years after Herculaneum’s ancient beach was excavated, archaeologists are to embark on a new dig with funding from the Packard Humanities Institute, a non-profit foundation which has helped protect the remains of the Roman town since 2001.

I explained in a previous post (12 February, 2021) that some of the 300 skeletons found at the site in the 1980s had tried to shelter from the eruption in boat sheds along the beach but were incinerated by the extreme heat generated by the eruption, which made their skulls explode and their flesh vaporize.

Source: The Telegraph.

Squelettes des personnes réfugiées sous les hangars à bateaux à Herculanum (Source: Wikipedia)

Vue des hangars à bateaux le long de la plage où de nombreux Romains ont été incinérés par la chaleur extrême générée par l’éruption (Crédit photo : Wikipedia)

Calibrage des gravimètres sur le Mauna Kea (Hawaii) // Calibrating gravimeters on Mauna Kea (Hawaii)

Un nouvel article publié par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii, le HVO, nous explique comment la mesure de la gravité sur le Mauna Kea permet de surveiller le Mauna Loa. Au début de l’article, un scientifique conduit son 4X4 entre Hilo et le sommet du Mauna Kea avec deux gravimètres identiques à l’intérieur de son véhicule. Il s’arrête une demi-douzaine de fois au niveau de points de repère (benchmarks) installés depuis les années 1960. C’est ici qu’il va utiliser les deux gravimètres pour mesurer les variations d’intensité du champ de pesanteur.

Les gravimètres sont des instruments extrêmement précis capables de mesurer les variations de force gravitationnelle avec une précision de l’ordre du milligal [Le milligal, mgal, correspond à un millième de gal qui est l’unité CGS d’accélération (1 gal = 1 cm/s2)]. Cette force varie en fonction de la distance et de la quantité de masse entre l’instrument et le centre de la Terre. Tout comme la pression atmosphérique, elle varie en fonction de l’altitude. Plus on monte en altitude, plus on s’éloigne du centre de la Terre et plus la force gravitationnelle est faible. Cet effet d’élévation est la principale contribution aux changements de gravité mesurés sur le Mauna Kea. Les variations du champ de pesanteur ne sont pas aussi perceptibles que le changement d’atmosphère (il est difficile de respirer au sommet), mais une personne de taille moyenne pèse environ 150 grammes de moins – le poids d’une orange – au sommet du Mauna Kea que dans la ville de Hilo!

Depuis les années 1970,  les scientifiques mesurent les  petits changements de gravité (microgravité), variables avec le temps, sur le Mauna Loa et le Kilauea pour savoir si du magma s’accumule dans leurs réservoirs magmatiques. Cette intrusion magmatique ouvre et remplit souvent des fractures et / ou des espaces vides à l’intérieur de l’édifice volcanique, ce qui provoque une augmentation de la masse du volcan qui peut être mesurée avec un gravimètre.

La mesure de la gravité est un moyen de savoir ou de confirmer si l’inflation en cours, comme celle observée sur le Mauna Loa depuis 2014, est provoquée par l’arrivée d’un nouveau magma à l’intérieur du volcan. Comme indiqué précédemment, les gravimètres sont des appareils extrêmement précis et sensibles et ils nécessitent un étalonnage régulier. Comme l’effet principal mesuré provient des changements d’altitude, il est nécessaire de calibrer les gravimètres sur le Mauna Kea pour mesurer les changements provoqués par l’activité volcanique du Mauna Loa (4170 m). Le Mauna Kea (4207 m) convient parfaitement car il n’est pas influencé par l’activité volcanique étant donné que la dernière éruption du volcan remonte à plus de 4 500 ans.

Sans le Mauna Kea, les scientifiques du HVO devraient envoyer pour calibrage les gravimètres en Californie, avec le risque qu’ils soient endommagés pendant le voyage. La possibilité de calibrer les gravimètres du HVO sur Mauna Kea permet de concevoir un programme de surveillance gravimétrique pour mieux comprendre l’activité volcanique du Mauna Loa. Parallèlement à la déformation du sol et à la sismicité, les levés gravimétriques permettent de détecter la quantité de magma qui arrive lentement dans la chambre magmatique superficielle du Mauna Loa.

Source: USGS / HVO.

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A new article released by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) explains us how measuring gravity on Mauna Kea helps monitor Mauna Loa. The Observatory starts the article with a scientist driving between Hilo and the summit of Mauna Kea with two identical gravimeters in his car. He stops approximately half a dozen times at a series of benchmarks established beginning in the 1960s. At these benchmarks, the scientist uses the two gravimeters to measure the variation of the force in gravity.

Gravimeters, essentially extremely precise pendulums, can measure a change in the force of gravity to one-in-one billionth of the force one can feel every day. This force varies based on the distance and the amount of mass between the instrument and the center of the Earth.

Just like atmospheric pressure, the force of gravity changes depending on altitude. The higher in elevation one goes, the farther away one gets away from the centre of the Earth, and the weaker the force of gravity. This elevation effect is the primary contribution to changes in gravity measured on Mauna Kea. The changes in gravity are not as noticeable as the change in the atmosphere (it’s hard to breathe at the summit), but the average person also weighs about one-third of a pound less – the weight of an orange – at the summit of Mauna Kea than in Hilo!

Since the 1970s, small changes in time-varying gravity (microgravity) have been measured on Mauna Loa and Kilauea, both active volcanoes, to determine whether magma is accumulating in their magma reservoirs. This intruding magma often opens and fills cracks and/or empty spaces, causing a net increase in the volcano’s mass that can be measured with a gravimeter.

Measuring the gravity is an independent way to confirm whether ongoing uplift, like that occurring at Mauna Loa since 2014, is from new magma intruding into the volcano.

The precision and sensitivity of the gravimeters make them extremely delicate, and they require regular calibration. As the dominant effect that is measured is from changes in elevation, the ability to measure volcanic changes on the high elevations of Mauna Loa (4,170 m) requires to calibrate the instruments over similar elevations on Mauna Kea where there is currently no influence from volcanic activity. The volcano’s last eruption was more than 4,500 years ago.

Without Mauna Kea, HVO scientists would have to send the gravimeters back to California to be calibrated, making them susceptible to damage on their long journey. The opportunity to calibrate HVO gravimeters on Mauna Kea provides the ability to design a gravity monitoring program to help understand volcanic unrest at Mauna Loa. Along with ground deformation and seismicity, future gravity surveys could help detect how much magma is slowly being supplied to Mauna Loa’s shallow magma storage system.

Source: USGS / HVO.

Vue du Mauna Loa et du Mauna Kea (Photo : C. Grandpey)

L’énergie des volcans sous-marins // The energy of submarine volcanoes

La plus grande partie de l’activité volcanique sur Terre se produit dans les profondeurs de nos océans, souvent à plusieurs kilomètres sous leur surface. Toutefois, contrairement aux volcans terrestres, la détection d’une éruption sur le fond marin se révèle souvent très difficile. Il reste encore beaucoup à apprendre sur le volcanisme sous-marin et ses effets sur le milieu environnant. Comme je l’ai souligné à plusieurs reprises, nous connaissons la surface de la planète Mars,  nous sommes capables d’y faire voler un hélicoptère, mais les abysses de nos océans, là où se produit le phénomène de subduction et où se déclenchent les séismes les plus meurtriers, restent inconnus.

Une nouvelle étude publiée dans Nature Communications explique que les volcans sous-marins en éruption au fond des océans peuvent générer une énergie extrêmement puissante. On croyait auparavant que les volcans sous-marins étaient beaucoup moins puissants que ceux sur terre en raison des coulées de lave relativement lentes qu’ils produisent. Toutefois, des submersibles déployés dans le nord-est du Pacifique ont fourni des données qui montrent que les volcans sous-marins peuvent libérer de puissants panaches – appelés méga panaches – qui distribuent des cendres volcaniques sur de grandes distances sous-marines. Les panaches sont poussés par des colonnes d’eau chauffée à haute température. Ils suivent les mêmes schémas que les panaches générés par les éruptions volcaniques sur terre. Ils se déplacent d’abord verticalement puis s’étalent horizontalement.

Les chercheurs estiment que les méga panaches produits par les grandes éruptions sous-marines produisent suffisamment d’eau pour remplir environ 40 millions de piscines olympiques. Cependant, leur source est restée longtemps ambiguë. La nouvelle étude est la première à relier le phénomène à l’émission de magma d’un énorme volcan sous-marin.

Pour mieux comprendre le processus des éruptions volcaniques sous-marines, les chercheurs ont proposé une simulation qui montre que l’énergie nécessaire pour générer de tels panaches de cendres est énorme. Les éruptions les plus puissantes peuvent libérer suffisamment d’énergie pour alimenter un continent. Le problème est de savoir comment exploiter cette énergie.

La nouvelle étude fournit la preuve que les méga panaches sont directement liés à l’émission de lave et sont responsables du transport des cendres volcaniques dans les profondeurs de l’océan. Les recherches montrent également que ces panaches peuvent se former en quelques heures en libérant une énorme quantité d’énergie.

À l’avenir, les scientifiques espèrent utiliser les technologies de télédétection pour observer en direct l’activité des volcans sous-marins afin de pouvoir mieux l’étudier.

Référence : « Rapid heat discharge during deep-sea eruptions generates megaplumes and disperses tephra » – Pegler, S. S., & Ferguson, D. J. – Nature Communications.

Source : The Watchers.

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The majority of Earth’s volcanic activity occurs underwater, mostly at depths of several kilometres, but in contrast to terrestrial volcanoes, detecting that an eruption has occurred on the seafloor can be very difficult. There remains a lot to be done to learn about submarine volcanism and its effects on the marine environment. As I have pointed out several times, we know the surface of Mars, we are able to fly a helicopter there, but the abyss of our oceans, where the phenomenon of subduction occurs and where the the deadliest earthquakes are triggered,  remain unknown.

A new research published in Nature Communications explains that submarine volcanoes erupting at the bottom of the oceans can release extremely powerful energy, high enough to power a continent. It was previously believed that underwater volcanoes were much less powerful than those on land due to relatively slow-moving lava flows. Submersibles operated in the North East Pacific have released data which show that submarine volcanoes can release powerful and huge plumes called megaplumes, distributing volcanic ash across wide underwater distances. The plumes are formed by columns of heated water. They follow the same patterns as plumes generated by volcanic eruptions on land. The plumes move vertically first and then spread out horizontally..

The researchers estimate that the megaplumes produced by large underwater eruptions have enough water to fill about 40 million Olympic-sized swimming pools. However, their source have long remained ambiguous. The new research is the first to link the phenomenon with the release of magma from a huge submarine volcano.

To better understand the process of underwater volcanic eruptions, the researchers came up with a simulation, which showed that the release of energy needed to generate such expansive ash plumes was enormous. The largest eruptions could release energy high enough to power a continent. The problem is how to tap this energy.

The new study provides evidence that megaplumes are directly linked to the eruption of lava and are responsible for transporting volcanic ash in the deep ocean. It also shows that plumes can form in a matter of hours, creating an immense rate of energy release.

In the future, scientists hope to use remote-sensing technologies to livestream activity of underwater volcanoes as they are happening.

Reference : « Rapid heat discharge during deep-sea eruptions generates megaplumes and disperses tephra » – Pegler, S. S., & Ferguson, D. J. – Nature Communications.

Source : The Watchers.

Source : Wikipedia

Prévision éruptive : où en est-on ?

L’actualité volcanique a été particulièrement riche ces dernières semaines, avec quatre éruptions quasi simultanées sur la péninsule de Reykjanes en Islande, sur l’Etna  en Sicile, sur le Piton de la Fournaise à la Réunion et sur La Soufrière de St Vincent. Comment les scientifiques ont-ils appréhendé ces éruptions qui, pour le moment, n’ont fait aucune victime ? Il est vrai que trois d’entre elles sont effusives, avec un risque relativement faible pour la population. Il faut garder à l’esprit que la prévision éruptive ne revêt réellement de l’importance lorsque des populations sont menacées et qu’il s’agit de définir une stratégie pour les protéger.

Après beaucoup de questions et de tergiversations parmi les scientifiques islandais pour savoir si la sismicité enregistrée sur la péninsule de Reykjanes était due à la présence d’un dyke, et ensuite si le dyke allait donner naissance à une éruption, la lave a enfin percé la surface à 18h45 (heure locale) le 19 mars 2021. La zone de l’éruption, la Geldingadalur se situait loin des zones habitées et il a été relativement facile pour les autorités islandaises de gérer cet événement.

Un très grand nombre d’Islandais sont venus assister au spectacle. Plusieurs sentiers d’accès ont été mis en place au fur et à mesure de l’évolution des coulées de lave. Au bout de quelques jours, les scientifiques ont eu la surprise de voir de nouvelles bouches apparaître le long de la fracture éruptive, mais leur activité ne posait pas le moindre problème. Seuls les gaz auraient pu incommoder les personnes présentes, Il leur a été conseillé de veiller à avoir le vent dans le dos pour éviter tout désagrément. Contrairement au Piton de la Fournaise, « chaleur et toxicité des gaz »  n’ont tué personne en Islande. On a juste recensé quelques blessures (entorses, foulures, etc.) sans gravité.

Très peu de visiteurs étrangers ont pu observer l’éruption jusqu’à présent à cause des interdictions de circuler en vigueur dans de nombreux pays, mais aussi à cause des restrictions d’accès imposées par les autorités islandaises.

Au final, on peut dire que, s’agissant de l’éruption en cours,  la prévision éruptive n’a, pour le moment, qu’une importance très relative en Islande.

Crédit photo : http://www.ruv.is

Le Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion) nous offre, lui aussi, une éruption effusive depuis le 9 avril 2021. Comme à l’accoutumée, elle se déroule dans l’Enclos Fouqué et aucune population n’est menacée. Là aussi, le prévision éruptive n’a qu’une importance relative. Il en irait différemment si la lave décidait de sortir de l’Enclos et menaçait des maisons, comme cela s’est déjà produit par le passé. Malgré tout, avec une éruption effusive comme celle-ci ou celle en Islande, le risque humain est quasiment nul. On l’a vu en 2018 avec l’éruption du Kilauea (Hawaii) qui a détruit plusieurs centaines de structures, sans faire de victimes.

L’OVPF fournit quotidiennement des informations  qui permettent de bien suivre le déroulement des événements. Deux randonneurs ont perdu la vie ces derniers jours, mais ils se trouvaient dans l’Enclos dont l’accès était interdit. La cause exacte de leur décès reste à déterminer.

Source : OVPF

Après une période calme, l’Etna (Sicile) semble vouloir reprendre du service. Une activité strombolienne anime à nouveau le Cratère SE. Allons-nous assister à une nouvelle série de « paroxysmes » ? L’INGV explique qu’il n’a pas la réponse. Tant que cette activité éruptive restera concentrée dans la zone sommitale du volcan, il s’agira juste d’un beau spectacle pour les yeux. Nous sommes particulièrement gâtés par les webcams dont certaines proposent de superbes images en streaming. La situation serait plus inquiétante si des coulées de lave menaçaient des bourgades sur les flancs du volcan, comme ce fut le cas pour Zafferana Etnea au cours de l’éruption de 1991-1994. Là encore, les dégâts seraient matériels et, sauf imprudence, aucune vie humaine ne serait en jeu.

La cendre volcanique est le seul problème pour la population qui est contrainte à manier le balai au moment des paroxysmes. C’est aussi un problème pour les agriculteurs car les plantations n’apprécient guère les dépôts de cendre. En fonction de la direction du vent, l’aéroport de Catane est parfois contraint d’arrêter ses activités mais, répétons le, des vies humaines ne sont pas menacées directement par une éruption de l’Etna, donc la prévision prend, là aussi, une importance relative.

Il en va différemment lorsqu’il s’agit d’un volcan explosif situé dans une zone de subduction, comme La Soufrière à St Vincent-et-les-Grenadines. Cela faisait plusieurs semaines que les scientifiques s’inquiétaient car on observait la croissance d’un dôme de lave dans le cratère du volcan, juste à côté de celui laissé par l’éruption de 1979. Personne ne savait comment ce dôme allait évoluer. Allait-il cesser de croître sans autre conséquence ? Allait-il continuer sa croissance et déborder du cratère en déclenchant des coulées pyroclastiques ? Allait-il exploser ? Personne n’avait la réponse. On savait que l’une de ces hypothèses était probablement la bonne, mais laquelle ? Prévision éruptive nulle !

Le 8 avril 2021, les scientifiques de l’Université des Antilles (UWI) en charge de la surveillance du volcan ont observé une très forte intensification de la sismicité. Ils ont alerté les autorités et il a été décidé – en appliquant le principe de précaution – d’évacuer la population dans la zone nord de l’île, celle qui était le plus sous la menace du volcan. La décision était la bonne car le 9 avril, un très volumineux panache de cendre s’échappait du cratère, avec des très importantes retombées de cendre.

On peut dire que les scientifiques de l’UWI ont eu beaucoup de chance car l’éruption aurait pu débuter plus rapidement et différemment, dès le 8 avril, avec des coulées pyroclastiques. La situation aurait alors pris une autre tournure au niveau humain. Par bonheur, les coulées pyroclastiques se sont produites plusieurs jours plus tard , et uniquement sue le versant ouest de La Soufrière.

Les dégâts causés par la cendre sont immenses et il faudra très longtemps pour que St Vincent retrouve une situation acceptable. Heureusement, l’aide internationale et celle des autres îles de la Caraïbe permettent d’amortir le choc.

Cela fait plusieurs jours que le volcan s’est calmé, mais l’UWI prévient que des sursauts d’activité restent possibles et demande à la population de rester très vigilante.

Quelque 13 000 personnes ont été déplacées par l’éruption. Environ  6 200 vivent dans des abris temporaires et doivent faire face aux problèmes habituels de promiscuité et de santé, en sachant que l’épidémie de Covid-19 n’arrange pas les choses.

On peut donc dire que, pour le moment – contrairement à l’éruption de 1902 et ses 1600 victimes – l’éruption de La Soufrière se passe sans perte humaine, en dépit des difficultés de la prévision éruptive sur ce type de volcan. Le principe de précaution a été mis en œuvre et c’est une sage décision.

Source : UWI