Catégorie : Science

Pour une meilleure compréhension du processus de subduction // For a better understanding of the subduction process

Comme je l’ai écrit à maintes reprises, nous sommes capables d’envoyer des sondes et des véhicules télécommandés sur la planète Mars afin d’explorer sa surface, mais nous savons très peu de choses sur les profondeurs de nos propres océans, et plus particulièrement sur les fosses sous-marines, les zones de subduction où se déclenchent les séismes les plus puissants et les plus destructeurs. C’est dans ces zones de subduction que se produit le recyclage de la couche externe de la Terre vers son intérieur
J’ai été heureux d’apprendre qu’une équipe internationale de chercheurs venait de publier une étude (voir référence ci-dessous) fournissant de nouveaux éléments sur le processus et les origines de la subduction sur Terre. Ce travail de recherche a été conduit par le Center for Earth Evolution and Dynamics de l’Université d’Olso, avec une équipe de 14 chercheurs de différentes provenances à travers le monde.
Ces scientifiques ont pu compiler 100 millions d’années de preuves existantes sur l’initiation des zones de subduction (Subduction Zone Initiation – SZI). L’une des conclusions les plus importantes de leurs recherches est que la subduction engendre la subduction.
Les résultats de l’étude ont conduit à l’élaboration d’une nouvelle base de données sur la SZI ; cette base de données est accessible à l’ensemble de la communauté scientifique. Elle est ouverte à une actualisation et une meilleure compréhension de la SZI. Elle deviendra une plate-forme permettant une bonne communication dans la communauté des Sciences de la Terre.
La base de données est transdisciplinaire et présente une analyse détaillée de plus d’une douzaine d’événements SZI analysés au cours des cent derniers millions d’années. Les premiers résultats révèlent que la SZI horizontale est majoritaire au cours des 100 derniers Ma, et que la plupart des SZI sont proximaux aux zones de subduction préexistantes. En examinant plusieurs événements, les scientifiques ont découvert que les événements de SZI se regroupaient autour de deux principales périodes – il y a six à 16 millions d’années et il y a 40 à 55 millions d’années.
À l’avenir, des chercheurs de l’Université Nationale Australienne (ANU) déploieront des sismomètres au fond de l’océan autour de l’île Macquarie, au sud-ouest de l’Océan Pacifique, environ à mi-chemin entre la Nouvelle-Zélande et l’Antarctique. Le site a été choisi en raison de son potentiel de SZI pour les prochaines années.
La nouvelle base de données SZI se trouve à cette adresse: https://www.szidatabase.org/

L’étude est intitulée « A transdisciplinary and community-driven database to unravel subduction zone initiation » [« Une base de données transdisciplinaire et communautaire pour expliquer l’initiation de la zone de subduction »] – Crameri, F. et al. – Nature  
Source: The Watchers.

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As I put it many times, we are able to send rovers on Mars to explore its surface, but we know very little about the depths of our own oceans, and more particularly the abysses, the subduction zones where major destructive earthquakes are triggered. These zones are pivotal for the recycling of Earth’s outer layer into its interior

I was pleased to learn that an international team of researchers published a new study providing new clues about how and where subduction begins on Earth. It was led by the Centre for Earth Evolution and Dynamics at the University of Olso, with a team of 14 researchers around the world.

The researchers have been able to compile 100 million years of existing evidence for Subduction Zone Initiation (SZI). One of the biggest things they observed was that subduction breeds subduction.

The findings led to a new database on Subduction Zone Initiation, which is open for community input. This database is expandable to facilitate access to the most current understanding of SZI as research progresses, providing a community platform that establishes a common language to sharpen discussion across the Earth Science community.

The database is transdisciplinary and features detailed analysis of more than a dozen documented SZI events from the last hundred million years. The initial findings reveal that horizontally forced subduction zone initiation is dominant over the last 100 Ma, and that most initiation events are proximal to pre-existing subduction zones. By looking at multiple events, the scientists found SZI clustering around two time periods– six to 16 million years ago and 40 to 55 million years ago.

Going forward, researchers from the Australian National University (ANU) will also be deploying ocean-bottom seismometers around Macquarie Island, a location chosen due to its potential for future Subduction Zone Initiation.

The new SZI database can be found at this address: https://www.szidatabase.org/

The research is entitled « A transdisciplinary and community-driven database to unravel subduction zone initiation » – Crameri, F. et al. – Nature Communications.

Source: The Watchers.

Source : Wikipedia

Vers une perturbation de la circulation thermohaline ? // Toward a disruption of the AMOC ?

Bien que complexe, la circulation thermohaline, autrement dit le mécanisme qui gère les courants marins, est essentielle à la vie sur notre planète. Ce sont en grande partie les courants marins qui, par leur influence, gèrent le climat des zones où nous vivons. Il ne faudrait pas oublier que les océans couvrent 71 % de la surface du globe. Il s‘ensuit qu’une modification de la circulation océanique aura forcément des conséquences sur toute la planète et particulièrement dans l’Atlantique Nord, là où les courants marins prennent naissance.

Ainsi, le Gulf Stream prend naissance dans le Golfe du Mexique pour ensuite se diriger vers l’Angleterre. On lui attribue les hivers peu rigoureux en Europe, contrairement à ceux que subit l’Amérique du Nord. Peu de gens savent que l’arrivée du Gulf Stream près des côtes occidentales de l’Europe constitue le point de départ des grands courants qui sillonnent la planète. Lorsque le Gulf Stream passe entre la Scandinavie et le Groenland, il côtoie les eaux froides de l’Arctique et se refroidit considérablement, au point que la mer se recouvre de glace.

L’eau sous forme de glace n’a pas la capacité de contenir du sel. En passant au stade de glace, cette eau rejette le sel qu’elle contenait. On se retrouve donc en présence d’une eau froide qui contient plus de sel que les eaux avoisinantes. Comme c’est le cas dans l’atmosphère où l’air chaud monte et l’air froid descend, dans l’océan l’eau chaude reste à la surface et l’eau froide coule vers le fond. De plus, cette eau contient beaucoup plus de sel et est donc plus dense. La conséquence est que son mouvement vers le fond est accéléré.

Cette eau froide et très salée longe la dorsale atlantique jusqu’au sud des Amériques avant de glisser vers l’Océan Pacifique, où elle se réchauffera et remonte donc plus près de la surface avant de continuer sa course vers son point de départ. On se rend compte que cette circulation thermohaline est due aux différences de températures et de salinité des eaux du globe.

Les océanographes ont remarqué depuis quelques années que la circulation thermohaline s’est modifiée dans l’Arctique. Cela a commencé avec les premières observations du ralentissement du courant-jet polaire dans les années 1990. La chose inquiétante, c’est que ce ralentissement est devenu la norme depuis 2005 et qu’il est directement lié au réchauffement de l’Arctique. Ce réchauffement est responsable de la disparition de la vieille glace au profit d’une glace plus jeune et moins épaisse.

La disparition de la glace de mer en Arctique est une catastrophe par son effet sur l’albédo. En effet, les rayons du soleil ne sont plus réfléchis vers l’espace, et ils sont au contraire absorbés par l’océan. Les scientifiques ont mesuré une température de l’eau atteignant par endroits 11°C en été, ce qui est tout à fait anormal et correspond aux observations climatiques qui montrent que l’Arctique se réchauffe deux fois plus vite que le reste de la planète. De ce fait, les secteurs les moins profonds, comme le bord des côtes vont perdre leur pergélisol et libérer de grandes quantités de méthane. Comme je l’ai écrit à plusieurs reprises, le méthane (CH4) est un gaz à effet de serre 28 fois plus puissant que le CO2, même si sa durée de vie est plus brève. Néanmoins, le méthane peut faire grimper la température globale de 0,6°C.

Comme les eaux de l’Arctique se réchauffent, le point de départ de la circulation thermohaline s’est également réchauffé. On a longtemps cru que si l’Arctique fondait, l’apport d’eau froide et non salée dans l’Atlantique Nord ralentirait le Gulf Stream avec des hivers beaucoup plus rigoureux en Europe. La vérité, c’est que le réchauffement de la planète est arrivé à un tel point que toutes les régions vont se réchauffer. Les côtes occidentales de l’Europe, qui bénéficient de l’influence du Gulf Stream, vont se réchauffer moins vite à cause de l’apport d’eau froide dans l’Atlantique Nord, mais elles vont se réchauffer quand même.

Dans la mesure où le Gulf Stream évacue naturellement la chaleur accumulée aux tropiques vers le pôle et que ce courant sera ralenti par la fonte de l’Arctique, la chaleur va s’accumuler plus vite dans l’Atlantique au niveau des tropiques, ce qui risque fort de favoriser le développement d’ouragans majeurs. Si l’on associe un courant chaud qui amorce plus difficilement la circulation thermohaline d’une part, et la plus grande facilité à accumuler de la chaleur dans la zone de formation des cyclones tropicaux atlantiques d’autre part, on arrive à une situation qui met en danger des centaines de millions de personnes.

Source : Météo Media.

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Although complex, the thermohaline circulation – or AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation) – is the mechanism that manages ocean currents, and that is essential to life on our planet. It is largely the ocean currents that, through their influence, manage the climate of the regions where we live. It should not be forgotten that the oceans cover 71% of the Earth’s surface. It follows that a change in ocean circulation will inevitably have consequences on the whole planet and particularly in the North Atlantic, where sea currents originate.
Thus, the Gulf Stream originates in the Gulf of Mexico and then moves towards England. It is rhe cause of mild winters in Europe, unlike those in North America. Few people know that the arrival of the Gulf Stream near the western coasts of Europe is the starting point for the great currents that crisscross the planet. When the Gulf Stream passes between Scandinavia and Greenland, it coasts with the cold Arctic waters and cools considerably, to the point that the sea becomes covered with ice.
Water in the form of ice does not have the capacity to contain salt. Passing the ice stage, this water rejects the salt it contained. We therefore find ourselves in the presence of cold water which contains more salt than the surrounding waters. As is the case in the atmosphere where warm air rises and cold air sinks, in the ocean warm water stays on the surface and cold water sinks to the bottom. In addition, this water contains much more salt and is therefore more dense. The consequence is that its movement towards the bottom is accelerated.
This cold and very salty water runs along the Atlantic ridge to the southern Americas before sliding towards the Pacific Ocean, where it will warm up and therefore rise closer to the surface before continuing its course towards its starting point. We realize that this thermohaline circulation is due to the differences in temperature and salinity of the world’s waters.
Oceanographers have noticed in recent years that thermohaline circulation has changed in the Arctic. It started with the first observations of the polar jet slowdown in the 1990s. The worrying thing is that this slowdown has become the norm since 2005 and is directly linked to the warming of the Arctic. This warming is responsible for the disappearance of old ice in favour of younger, thinner ice.
The disappearance of sea ice in the Arctic is a disaster because of its effect on the albedo. Indeed, the sun’s rays are no longer reflected back to space, and are instead absorbed by the ocean. Scientists have measured a water temperature in places as high as 11°C in summer, which is completely anomalous and corresponds to climatic observations which show that the Arctic is warming twice as fast as the rest of the planet. As a result, the shallower areas, such as the coastline, will lose their permafrost and release large amounts of methane. As I have written several times, methane (CH4) is a greenhouse gas 28 times more powerful than CO2, even if its lifespan is shorter. However, methane can cause the global temperature to rise 0.6°C.
As the Arctic waters warm, the starting point of the thermohaline circulation has also warmed. It has long been believed that if the Arctic melted, the flow of cold, unsalted water to the North Atlantic would slow the Gulf Stream with much harsher winters in Europe. The truth is, global warming has come to such an extent that all regions are going to get warmer. The western coasts of Europe, which benefit from the influence of the Gulf Stream, will warm up less quickly due to the cold water coming into the North Atlantic, but they will warm anyway.
Insofar as the Gulf Stream naturally evacuates the heat accumulated in the tropics towards the pole and that this current will be slowed down by the melting of the Arctic, the heat will accumulate more quickly in the Atlantic at the level of the tropics, with a strong risk of favouring the development of major hurricanes. If we associate a hot current which is more difficult to initiate the thermohaline circulation on the one hand, and the greater facility to accumulate heat in the zone of formation of Atlantic tropical cyclones on the other hand, we arrive at a situation which puts hundreds of millions of people at risk.
Source: Météo Media.

Schéma montrant la circulation thermohaline [Source :Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC)]

Des volcans actifs sur Vénus ! // Active volcanoes on Venus!

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Geoscience le 20 juillet 2020 des chercheurs ont identifié 37 structures volcaniques récemment actives sur la planète Vénus. L’étude fournit de bonnes preuves démontrant que Vénus est une planète géologiquement active. Cela va à l’encontre de l’idée largement répandue jusqu ‘à présent selon laquelle Vénus serait inactive d’un point de vue géologique car elle ne dispose pas de tectonique des plaques comme c’est le cas sur Terre.
Les recherches ont été menées par des scientifiques de l’Université du Maryland et de l’Institut de géophysique de l’ETH de Zurich en Suisse. Les auteurs de l’étude expliquent que « c’est la première fois [qu’ils] sont capables de désigner des structures spécifiques et de dire : Regardez, il s’agit certes d’un volcanisme ancien mais qui est bien actif aujourd’hui ; il est peut-être en sommeil, mais il n’est pas mort. « 

Les scientifiques savent depuis pas mal de temps que Vénus a une surface plus jeune que d’autres planètes comme Mars et Mercure dont l’intérieur est froid. Les preuves de chaleur interne et d’activité géologique sont visibles à la surface de Vénus sous forme de structures annulaires baptisées coronae qui se créent lorsque des panaches de matière chaude s’élèvent à travers le manteau et la croûte avant de percer la surface, de la même façon que se sont formées les îles volcaniques de l’archipel hawaïen.
Jusqu’à présent, on pensait que les coronae sur Vénus étaient probablement des signes d’activité ancienne et que Vénus s’était suffisamment refroidie pour empêcher la matière chaude issue des profondeurs de percer sa surface. De plus, les processus exacts par lesquels les panaches mantelliques ont formé les coronae sur Vénus ont fait l’objet de débats.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé des modèles numériques d’activité thermomécanique sous la surface de Vénus pour créer des simulations 3D haute résolution de la formation des coronae. Leurs simulations fournissent une vue très détaillée de ce processus de formation.
Les résultats des simulations ont permis d’identifier des détails qui ne peuvent être présents que dans les coronae récemment actives. Ils ont pu comparer ces détails à ceux déjà observés à la surface de Vénus par la sonde Magellan de la NASA dans les années 1990. Cette comparaison a révélé qu’une partie de l’évolution des coronae sur la planète représente différentes étapes de leur développement géologique. L’étude fournit la première preuve que les coronae sur Vénus évoluent et que l’intérieur de la planète est donc toujours actif.
La plupart des 37 structures volcaniques actives forment un vaste anneau dans l’hémisphère sud de la planète, avec en particulier une impressionnante couronne baptisée Artemis qui mesure 2 100 km de diamètre. Les résultats de la dernière étude peuvent permettre d’identifier les zones cibles où des instruments pourraient être déposés lors de futures missions sur Vénus, comme la mission européenne EnVision prévue pour 2032.
Source: Presse scientifique internationale.

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 A new study published in the journal Nature Geoscience on July 20th, 2020 has identified 37 recently active volcanic structures on Venus. The study provides some of the best evidence that Venus is still a geologically active planet. This goes against the thought that Venus was essentially dormant geologically because it lacks the plate tectonics that gradually reshape Earth’s surface.

The research was conducted by scientists at the University of Maryland and the Institute of Geophysics at ETH Zurich, Switzerland. The authors say « this is the first time [they] are able to point to specific structures and say ‘Look, this is not an ancient volcano but one that is active today, dormant perhaps, but not dead. »

Scientists have known for some time that Venus has a younger surface than planets like Mars and Mercury, which have cold interiors. Evidence of a warm interior and geologic activity dots the surface of the planet in the form of ring-like structures known as coronae, which form when plumes of hot material rise through the mantle layer and crust. This is similar to the way mantle plumes formed the volcanic Hawaiian archipelago.

Up to now, it was thought that the coronae on Venus were probably signs of ancient activity, and that Venus had cooled enough to prevent deep hot material from piercing its surface. In addition, the exact processes by which mantle plumes formed coronae on Venus has been a matter for debate.

In the new study, the researchers used numerical models of thermo-mechanic activity beneath the surface of Venus to create high-resolution, 3-D simulations of coronae formation. Their simulations provide a very detailed view of the formation process.

The results helped the researchers identify features that are present only in recently active coronae.  They were able to match those features to those already observed on the surface of Venus by NASA’s Magellan spacecraft in the 1990s. This comparison revealed that some of the variation in coronae across the planet represents different stages of geological development. The study provides the first evidence that coronae on Venus are still evolving, indicating that the interior of the planet is still active.

Many of the 37 active volcanic structures reside within in a gigantic ring in the planet’s southern hemisphere, including a colossal corona called Artemis which is 2,100km in diameter. These results may help identify target areas where geologic instruments should be placed on future missions to Venus, such as Europe’s EnVision that is scheduled to launch in 2032.

Source: International scientific press.

De gauche à droite : Mercure, Vénus, la Terre et Mars (Source : Wikipedia)

Méthane (2) : des fuites en Antarctique // Methane (2) : leaks in Antarctica

Des scientifiques ont, pour la première fois, découvert une fuite active de méthane sur le plancher océanique de l’Antarctique. C’est une mauvaise nouvelle car, comme je l’ai indiqué dans ma note à propos du Canada, le méthane est un puissant gaz à effet de serre susceptible d’accélérer le réchauffement climatique. On sait que le méthane contribue au réchauffement de la planète plus efficacement que le dioxyde de carbone, bien que sa durée de vie soit plus courte. L’étude a été publiée dans les Proceedings de la Royal Society.
Le risque de fuite de méthane sous la glace inquiète les scientifiques depuis longtemps. Ils expliquent que certains micro-organismes pourraient réduire les quantités de gaz émises en le consommant avant qu’il soit rejeté dans l’atmosphère. Cependant, la quantité consommée serait trop faible pour empêcher le méthane de contribuer au réchauffement de l’atmosphère.
L’étude indique que la fuite de méthane a été découverte pour la première fois en 2011 et qu’il a fallu cinq ans pour que se développent sur le site les micro-organismes censés filtrer le gaz. Les chercheurs ont découvert que le méthane continue à s’échapper dans l’atmosphère malgré leur présence. Un océanographe de l’Université de l’Oregon indique que les premiers microbes à se développer appartenaient à une souche inattendue dans la région, et qu ‘« il faudra peut-être cinq à dix ans avant qu’ils prolifèrent suffisamment pour s’adapter totalement à leur environnement et commencer à consommer du méthane».
De grandes quantités de méthane sont stockées sous la glace de mer ; elles représentent probablement jusqu’à un quart du méthane d’origine marine sur Terre. Les scientifiques ont longtemps mis en garde contre l’impact que pourrait avoir des fuites de méthane. La NASA a expliqué en 2018 que la fonte de la glace dans l’Arctique pourrait libérer des gaz comme le méthane, et contribuer au réchauffement climatique beaucoup plus rapidement que le prévoyaient les projections climatiques.
Les émissions de méthane stocké sous la glace sont également considérées comme l’un des points critiques du changement climatique, et un facteur déterminant permettant de savoir si la hausse des températures peut être arrêtée ou inversée.

Jusqu’à présent, aucune fuite active de méthane n’avait été enregistrée en Antarctique. Les chercheurs font remarquer que, dans le cas présent, le gaz ne semblait pas avoir été libéré en raison du réchauffement climatique. En effet, la Mer de Ross, où la fuite a eu lieu, n’a pas connu une hausse de température significative. Ils ajoutent : « La véritable source de ce méthane reste inconnue. »
Selon les chercheurs, cette étude permettra d’en savoir plus sur la manière dont le méthane est consommé par les micro-organismes avant de s’échapper dans l’atmosphère en Antarctique. En particulier, une meilleure compréhension du fonctionnement des micro-organismes permettra aux chercheurs d’étudier les émissions de méthane au niveau des océans à la suite de la hausse des températures. L’étude montre que l’évolution des micro-organismes «peut avoir un impact que l’on n’imagine pas sur les émissions de gaz à effet de serre par les réservoirs de méthane océaniques. […] La précision des futurs modèles climatiques pourrait être améliorée si l’on prend en compte le temps nécessaire aux communautés microbiennes pour réagir à de nouvelles émissions de méthane. »
Source: Business Insider.

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Scientists have, for the first time, discovered the first active leak of methane gas from the sea floor in Antarctica. This is bad news because, as I explained in my post about Canada, methane is a powerful greenhouse gas likely to accelerate global warming. The study was published in the Proceedings of the Royal Society.

Methane is known to warm the planet much more than carbon dioxide does, although its lifetime is shorter.

The risk of it leaking from under the ice has long concerned scientists, who say that some microorganisms could reduce the emitted quantities by consuming the gas before it is released into the atmosphere. However the consumed quantity is too small to prevent methane from contributing to the warming of the atmosphere.

The report said the methane leak was first discovered in 2011, and that it took five years for the microorganisms that help filter away the gas to develop at the site. The researchers found that methane is still escaping despite their presence. An oceanographer at Oregon State University indicates that the first microbes to grow in the area were of an unexpected strain, and that « it may be five to 10 years before a community becomes fully adapted and starts consuming methane. »

Vast amounts of methane are stored under sea ice, probably as much as a quarter of Earth’s marine methane. Scientists have long warned about the impact on the planet if methane leaks. NASA warned in 2018 that the thawing of ice in the Arctic could release gases like methane, contributing to an extremely fast global warming that was not taken into account in climate projections.

The release of methane from ice is also considered one of the tipping points in climate change, where the effects of rising temperatures cannot be stopped or reversed. However, until now, no active leak of methane had been recorded in Antarctica. The researchers noted that, in this case, the gas did not appear to have been released as a result of global warming. Indeed, the Ross Sea, where the leak took place, has not warmed in a significant way. « The ultimate source of this methane remains unknown, » they said.

The report said that the study would deepen the scientists’ understanding of the way methane is consumed and released in Antarctica, about which very little was known before. In particular, better understanding how the microorganisms work will inform how researchers understand the release of methane into oceans as the result of rising temperatures. The study shows that the way microorganisms change and develop « may have an unrealized impact on greenhouse gas emission from marine methane reservoirs. […] The accuracy of future global climate models may be improved by considering the time it will take for microbial communities to respond to novel methane input. »

 Source: Business Insider.

Photo : C. Grandpey