Catégorie : Science

Premiers signes de vie dans des lacs volcaniques acides ? // Early life signs in acidic volcanic lakes?

Une étude effectuée par une équipe de chercheurs de l’Université d’Akita (Japon) a révélé que peu de temps après avoir émergé de l’océan, la vie a pu s’adapter et s’installer dans des lacs volcaniques acides. L’étude, publiée dans la revue Earth and Planetary Science Letters, s’appuie sur une analyse géochimique de roches sédimentaires vieilles de trois milliards d’années prélevées dans le bassin de Witwatersrand en Afrique du Sud.

Les conclusions de l’étude japonaise ne sont pas vraiment un scoop. Des recherches antérieures ont déjà mis en évidence des signes de vie autour des «fumeurs noirs» au fond des océans, ou dans des mares de boue volcanique comme les celles qui mijotent dans la caldeira d’Uzon au Kamtchatka.

L’équipe japonaise a concentré son travail sur le Dominion Group, une formation rocheuse datant du Mésoarchéen et qui se trouve sur l’une des plus anciennes portions de la croûte terrestre – le craton du Kaapvaal – en Afrique australe. Bien que le Dominion Group se compose principalement de roches volcaniques, les chercheurs ont été plus intrigués par ses litages de roches sédimentaires, connus localement sous le nom de Wonderstone.

Dans trois carrières différentes, les chercheurs ont découvert des parois de Wonderstone, parfois hautes de plusieurs dizaines de mètres. Le matériau se compose principalement de grès et de schistes que les chercheurs ont interprété comme des débris provenant de l’érosion d’un volcan et qui auraient glissé dans un grand lac. Ce lac aurait existé à peine quelques dizaines de millions d’années après l’émergence du continent de l’océan.

La Wonderstone est une roche d’aspect sombre, presque noir et lisse. La couleur provient d’un matériau riche en carbone intercalé entre les grains de la roche. Bien que les mineurs exploitent les gisements de Wonderstone depuis des décennies, l’origine du carbone reste un mystère.

L’équipe scientifique japonaise a étudié les origines du matériau de couleur sombre en examinant la disposition des différentes formes de carbone dans la roche. Ils ont remarqué que la forme la plus lourde était rare, ce qui laisse supposer qu’elle provient d’êtres vivants tels que des micro-organismes morts. Les chercheurs ont également constaté que le profil du carbone correspondait à celui que l’on est censé trouver dans des organismes producteurs de méthane, ou méthanogènes. Ces organismes appartiennent à une ancienne famille de bactéries, les archées ou Archaea, connues pour leur capacité à survivre dans des conditions extrêmes.

En général, on pense que l’acidité n’est pas propice à la vie, mais elle a permis d’expulser des roches volcaniques les nutriments nécessaires à la vie. Ces nutriments ont pu également être fournis par une autre source. En observant les métaux présents dans la Wonderstone, les chercheurs sont arrivés à la conclusion que les fluides chauds présents dans les profondeurs avaient pu s’infiltrer dans l’ancien lac et y apporter des nutriments. Aujourd’hui, les colonies d’archées colonisent les bouches hydrothermales, elles aussi  riches en nutriments, au fond des océans.

Les chercheurs pensent que la Wonderstone pourrait permettre aux scientifiques de mieux comprendre les anciens environnements lacustres sur Mars et la vie qui a pu y élire domicile, à supposer qu’une telle vie ait jamais existé.

Source: Yahoo News / ABC News.

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 A team of researchers from Akita University in Japan has suggested that shortly after emerging from the sea, life may have adapted to survive in acidic volcanic lakes. Their research, published in the journal Earth and Planetary Science Letters, comes from a geochemical analysis of 3-billion-year-old sedimentary rocks in the Witwatersrand Basin of South Africa.

The findings are not really new. Previous studies evidenced signs of life in the “black smokers” at the bottom of the oceans, or at volcanic mud pools like the acidic thermal pools in the Uzon Caldera (Kamchatka).

The Japanese team focused their study on the Dominion Group, a formation of rocks assembled in the Mesoarchean on what is today some of the oldest crust on Earth – southern Africa’s Kaapvaal Craton. Though the Dominion Group consists mostly of volcanic rocks, the researchers were most intrigued by its beds of sedimentary rock, known by local miners as Wonderstone*.

In three different quarries, the researchers found walls of Wonderstone, sometimes tens of meters tall. It consisted mostly of sandstones and shales, which they interpreted as debris that eroded from a volcano and slid downhill into a large lake. This lake would have existed just tens of millions of years after the continent’s emergence from the sea.

The Wonderstone is dark, almost black, and soft. The colour comes from a carbon-rich material interspersed between the rock’s grains. Although miners have exploited the Wonderstone deposits for decades, the origins of the carbon had remained a mystery.

The scientific team decided to investigate the origins of the dark material by looking at the array of different forms of carbon in the rock. They found a scarcity of the heaviest form of the element, which suggested that it came from living things such as dead microorganisms.

The team also found that the carbon profile matched what would be expected of methane-producing organisms, called methanogens. These organisms belong to an ancient domain of microbes called Archaea, which are known for their ability to survive in extreme conditions.

In general, it is believed that acidity is not conducive for life. But it leached nutrients from the volcanic rocks, which were necessary for life. Sustenance may have also come from another source. Metals present in the Wonderstone hinted to the researchers that hot fluids from deep underground were likely seeping into the ancient lake and bringing nutrients with them. Today, colonies of Archaea cluster around similarly nutrient-rich vents on the seafloor.

The researchers believe the Wonderstone could help scientists better understand ancient lake environments on Mars. Moreover, the rocks could shed light on the environments Martian life might have inhabited, if it ever existed.

Source: Yahoo News / ABC News.

* Wonderstone est l’appellation commerciale de la pyrophyllite qui est extradite en plusieurs endroits de la planète, comme l’Inde et l’Afrique du Sud.

Carrière de Wonderstone en Afrique du Sud

Echantillon de Wonderstone noire car riche en carbone

( Photos : Wonderstone Ltd)

Les archées ont d’abord été découvertes dans les environnements extrêmes, comme les sources chaudes volcaniques (Photo : C. Grandpey)

Les Salinelle di Paternò et leur relation avec l’activité de l’Etna // The Salinelle di Paternò and their connection with Mt Etna’s activity

Un article récemment publié sur le site Focus Sicilia aborde le comportement des Salinelle di Paternò sur le flanc sud de l’Etna et leur relation avec l’activité éruptive du volcan. C’est un sujet qui a également été abordé avec Boris Behncke et Rosario Faraci lors de la conversation « Mamma mia » sur YouTube samedi.

Il y a quelques années, j’ai effectué des observations sur ce site où l’eau bouillonne et d’où s’échappent des gaz. Mon étude est intitulée « Les émanations gazeuses sur les basses pentes de l’Etna. » Vous pourrez en lire le résumé en cliquant sur ce lien :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/les-emanations-gazeuses-sur-les-basses-pentes-de-letna/

Avant que je m’attarde sur le site – à l’époque très boueux – plusieurs études avaient déjà établi un lien entre le comportement des salinelle et l’activité éruptive sur l’Etna. On avait observé que lorsque les Salinelle di Paternò augmentaient leur bouillonnement, l’activité de l’Etna s’intensifiait généralement quelques semaines ou quelques mois plus tard, avec des éruptions, des explosions et des paroxysmes.

Cette relation entre les salinelle et le volcan a encore été observée ces derniers temps, comme l’a confirmé un géochimiste de l’INGV de Catane, spécialiste de l’étude géochimique des fluides, en particulier sur le site de Paterno. Le scientifique explique que la corrélation entre la Salinelle di Paternò et l’Etna est indirecte. Il explique que «le cratère le plus actif des Salinelle est entré dans une phase très dynamique en novembre 2020. Il montre un bouillonnement résultant principalement du dioxyde de carbone provenant du réservoir magmatique profond situé presque au niveau du manteau terrestre. Actuellement l’eau, très salée, présente en surface une température d’environ 40 degrés Celsius. Elle a même atteint 50°C dans le passé. On estime que la nappe phréatique qui alimente le site de Paterno se trouve à environ un kilomètre de profondeur, avec une température d’environ 120 degrés». Cette eau a un réel potentiel géothermique qui pourrait être exploité pour la production d’énergie. On parle depuis des décennies de l’utilisation de ce site unique au monde, mais ces dernières années, il a été abandonné et envahi par des déchets de toutes sortes. Les Salinelle di Paternò ont enfin été nettoyées et sont désormais protégées. Il existe un projet d’intensification de la surveillance scientifique par l’INGV et, une fois réhabilité, le site pourrait être ouvert au public en 2022.

Source: Focus Sicilia.

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An article recently published on the Focus Sicilia website deals with the behaviour of the Salinelle di Paternò on the southern flank of Mt Etna and their relationship to the eruptive activity of the volcano. A few years ago, I made observations on this site where the water is boiling and where gases are escaping. My study is entitled « Gaseous Emanations on the Low Slopes of M Etna. »You can read the summary by clicking on this link:

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/les-emanations-gazeuses-sur-les-basses-pentes-de-letna/

 Before I went to work on the site – at the time very muddy – several studies had already established a link between the behaviour of salt marshes and eruptive activity on Mt Etna. Observations showed that when the Salinelle di Paternò increased their bubbling, activity at Mt Etna usually intensified a few weeks or months later, with eruptions, explosions and paroxysms.

This relationship between the salinelle and the volcano has been observed again recently, as confirmed by a geochemist at the INGV of Catania, a specialist in the geochemical study of fluids, in particular at the Paterno site. The scientist explains that the correlation between the Salinelle di Paternò and Mt Etna is indirect. He explains that “the most active crater of the Salinelle entered a very dynamic phase in November 2020. It shows a bubbling resulting mainly from carbon dioxide coming from the deep magma reservoir located almost at the level of the Earth’s mantle. Currently the water, very salty, has a surface temperature of around 40 degrees Celsius. It even reached 50°C in the past. It is estimated that the water table that feeds the Paterno site is about one kilometre deep, with a temperature of around 120 degrees Celsius”. This water has a real geothermal potential which could be exploited for energy production. There has been talk for decades about the use of this unique site in the world, but in recent years it has been abandoned and invaded by waste of all kinds. The Salinelle di Paternò have finally been cleaned and are now protected. There is a plan to intensify scientific monitoring by INGV and, once rehabilitated, the site could be open to the public in 2022.

Source: Focus Sicilia.

Photos : C. Grandpey

La cendre et les lapilli de l’Etna // Mt Etna’s ash and lapilli

Le 17ème paroxysme de l’Etna est maintenant complètement terminé. Il a été particulièrement long. C’est d’ailleurs le plus long de la série qui a débuté le 16 février 2021. L’INGV précise que les coulées de lave apparues lors de cet événement sont maintenant inactives et en cours de refroidissement. Comme lors des paroxysmes précédents, l’Etna a vomi de volumineux panaches de cendre qui ont entraîné la fermeture momentanée de l’aéroport de Catane. Une couche de lapilli d’environ 1 cm d’épaisseur a été observée dans le secteur du Refuge Sapienza et les balais ont repris du service dans la région de Catane.

Le journal La Sicilia s’attarde sur une étude publiée dans Nature Geoscience.sur la formation des cendres et des lapilli de l’Etna. Des chercheurs appartenant à plusieurs organismes de recherche dont l’INGV de Catane expliquent que « le magma fluide de volcans basaltiques comme l’Etna et le Stromboli se fragmente tel un verre qui tombe à terre. Comme ce magma est fluide, de nombreuses fractures se recomposent, ce qui réduit la quantité de cendre émise et donc son impact sur les populations qui vivent autour des volcans. »

En étudiant les échantillons de matériaux émis par un grand nombre d’éruptions basaltiques, les scientifiques ont découvert que dans tous les échantillons il y avait des cristaux microscopiques brisés par la fragmentation du magma. La morphologie de ces cristaux révèle que le magma basaltique, apparemment fluide, est en fait fragile et se fragmente comme un verre qui se brise en tombant. Il est aussi très intéressant de remarquer que le magma est encore à l’état de fusion lors de sa fragmentation, de sorte que la plupart des fractures parviennent à se « recomposer », ce qui réduit la quantité de cendres émise par le volcan. Selon les auteurs de l’étude, les résultats obtenus permettront d’estimer le nombre et la taille des particules émises lors des futures éruptions. De plus, ces nouvelles observations aideront à mieux comprendre la dynamique des éruptions passées.

Source : La Sicilia, INGV.

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Etna’s 17th paroxysm is now completely over. It was particularly long. It was the longest in the series which began on February 16th, 2021. INGV specifies that the lava flows that appeared during this event are now inactive and in the process of cooling. As in previous paroxysms, Mt Etna emitted voluminous plumes of ash which caused the temporary closure of Catania airport. A layer of lapilli about 1 cm thick was observed in the Refuge Sapienza area and brooms are back in service in the Catania region.

The local newspaper La Sicilia tells about a study published in Nature Geoscience on the formation of ash and lapilli from Mt Etna. Researchers from several research organizations including the INGV of Catania explain that “the fluid magma of basaltic volcanoes like Etna and Stromboli shatters like falling glass. As this magma is fluid, many fractures recompose, which reduces the amount of ash emitted and therefore its impact on the populations living around volcanoes.”

By studying samples of materials emitted by a large number of basalt eruptions, scientists found that in all samples there were microscopic crystals shattered by the fragmentation of magma. The morphology of these crystals reveals that the basaltic magma, apparently fluid, is in fact brittle and shatters like glass when falling. It is also very interesting to note that the magma is still in the state of fusion during its fragmentation, so that most of the fractures manage to « recompose », which reduces the amount of ash emitted by the volcano. According to the study’s authors, the results obtained will make it possible to estimate the number and size of particles emitted during future eruptions. In addition, these new observations will help to better understand the dynamics of past eruptions.

Source: La Sicilia, INGV.

Panache de cendre émis lors du 16ème paroxysme

Emissions de cendre de la Voragine (Photo : C. Grandpey)

Stromboli : 10 minutes pour fuir en cas de paroxysme ! // Stromboli: 10 minutes to flee in the event of a paroxysm !

Selon une étude effectuée par une équipe de chercheurs italiens issus des universités de Florence, Palerme, Pise et Turin, ainsi que de l’INGV, la surveillance de la déformation du sol sur un volcan permettrait de comprendre à l’avance quand une violente éruption va se produire. Les travaux de ces chercheurs – publiés dans la revue Nature Communications  – se sont appuyés sur l’activité éruptive du Stromboli (Sicile). Ils ont mis au point un système d’alerte automatique en temps réel.

Les chercheurs ont rassemblé des milliers de données au cours des 15 dernières années, à l’aide de capteurs inclinométriques très sensibles. Ces capteurs ont permis de constater que les explosions paroxystiques du Stromboli sont précédées d’une déformation faible mais nette du sol, de l’ordre du millionième de degré. Le phénomène se répète à l’identique pour chaque épisode éruptif, du plus faible au plus violent. L’ensemble de l’édifice volcanique commence à connaître une inflation près de 10 minutes avant l’explosion strombolienne provoquée par la dilatation des gaz lors du processus d’ascension du magma dans le conduit d’alimentation.

Les signaux détectés par les chercheurs sont cruciaux non seulement pour alerter lors des événements explosifs mais aussi lors de ceux qui se produisent après coup, comme les tsunamis qui peuvent avoir des effets dévastateurs.

Un chercheur rappelle que les éruptions volcaniques explosives sont des phénomènes violents et soudains dont la dynamique est si rapide qu’ils échappent au contrôle de la plupart des réseaux de surveillance. De telles éruptions représentent un grave danger, en particulier lorsque les zones entourant le volcan sont densément peuplées ou constituent une attraction touristique. C’est le cas à Stromboli où des milliers de visiteurs sont attirés par l’activité strombolienne spectaculaire qui se produit chaque jour. Cette activité modérée peut être interrompue par des événements beaucoup plus violents, comme ceux observés en juillet et août 2019, avec des colonnes éruptives de plusieurs kilomètres de haut, des incendies de végétation et de petites vagues de tsunami, sans oublier les retombées de cendres et de lapilli sur l’île.

La Protection Civile explique que  le système d’alerte automatique pour les paroxysmes à Stromboli est opérationnel à titre expérimental depuis octobre 2019 et représente le premier système d’alerte automatique au monde pour les éruptions volcaniques explosives.

Source : La Sicilia.

Cet article appelle plusieurs remarques de ma part. D’une part, l’accès au sommet du Stromboli étant actuellement interdit aux touristes, le risque aux personnes lors d’un paroxysme est très faible. Ce nouveau système d’alerte permettra-t-il à la situation d’évoluer avec une ouverture du sommet aux touristes accompagnés de guides ?

Ensuite, un laps de temps de 10 minutes me semble bien court pour avertir les guides qui se trouveraient au sommet du volcan avec des groupes de touristes.

S’agissant de la population de l’île dans son ensemble, quel système d’alerte préviendra les habitants ? Sirènes ? Pas sûr qu’une dizaine de minutes soit un temps suffisant pour se mettre à l’abri d’une fureur du volcan. La Sicile n’est pas le Japon !

Enfin, pour déclencher le système d’alerte, quel niveau d’inflation permettra de faire la différence entre une éruption strombolienne classique un peu forte et un paroxysme digne de ce nom ?

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According to a team of Italian researchers from the universities of Florence, Palermo, Pisa and Turin, as well as the INGV, monitoring the deformation of the ground on a volcano would make it possible to understand in advance when a violent eruption would occur. The work of these researchers – published in the journal Nature Communications – was based on the eruptive activity of Stromboli (Sicily). They have developed an automatic alert system, in real time.

Researchers have collected thousands of data over the past 15 years, using highly sensitive tiltmeter sensors. These sensors have shown that the paroxysmal explosions of Stromboli are preceded by a weak but clear deformation of the ground, of the order of a millionth of a degree. The phenomenon is repeated identically for each eruptive episode, from the weakest to the most violent. The entire volcanic edifice begins to experience inflation nearly 10 minutes before the Strombolian explosion caused by the expansion of gases during the process of magma ascent in the supply duct. The signals detected by researchers are crucial not only to alert during explosive events but also during those that occur after the events, such as tsunamis which can have devastating effects.

A researcher recalls that explosive volcanic eruptions are violent and sudden phenomena whose dynamics are so rapid that they escape the control of most surveillance networks. Such eruptions represent a serious danger, especially when the areas surrounding the volcano are densely populated or are a tourist attraction. This is the case with Stromboli where thousands of visitors are drawn to the spectacular Strombolian activity that occurs every day. This moderate activity can be interrupted by much more violent events, such as those observed in July and August 2019, with eruptive columns several kilometres high, vegetation fires and small tsunami waves, not to mention the fall of ash and lapilli on the island.

The Civil Protection authorities explain that the automatic warning system for paroxysms at Stromboli has been operational on an experimental basis since October 2019 and represents the first automatic warning system in the world for explosive volcanic eruptions.

Source: La Sicilia.

This article calls for several comments. On the one hand, since access to the summit of Stromboli is currently closed to tourists, the risk to people during a paroxysm is very low. Will this new alert system allow the situation to evolve with the opening of the summit to tourists accompanied by guides?

Then, a period of 10 minutes seems very short to warn the guides who would be at the summit of the volcano with groups of tourists. With regard to the population of the island as a whole, what warning system will notify the inhabitants? Sirens? Not sure that ten minutes is enough time to take shelter from the fury of the volcano. Sicily is not Japan!

Finally, before triggering the warning system, what level of inflation will make the difference between a typical Strombolian eruption that is a little strong and a real paroxysm ?

Photo : C. Grandpey