Histoire d’eau et de magma sur la planète Mars // About water and magma on Mars

Des scientifiques de l’Université d’Arizona ont expliqué en 2018 qu’il pourrait y avoir de l’eau liquide sous la calotte glaciaire du pôle sud de la planète Mars. Dans une nouvelle étude publiée début 2019 dans la revue Geophysical Research Letters, une autre équipe de chercheurs de la même université écrit que cette eau, si elle existait réellement, aurait besoin d’une source de chaleur souterraine pour devenir liquide.
Les auteurs de l’étude ont déclaré que cette chaleur résulterait probablement d’une activité volcanique souterraine relativement récente. Si cette hypothèse était confirmée, cela voudrait dire que Mars est une planète plus active d’un point de vue géologique qu’on le pensait auparavant. Les chercheurs ont ajouté qu’en l’absence d’activité volcanique récente, il était peu probable que de l’eau liquide soit présente sous les calottes de glace de la planète qui présentent une épaisseur de 2 km.
Sur Terre, on trouve souvent de l’eau liquide à la base des calottes glaciaires en raison du fait que la chaleur irradie de sous la surface et s’accumule, ce qui fait fondre la glace. Dans l’étude de 2018, publiée dans la revue Science, les chercheurs avaient présenté des données laissant supposer que l’eau liquide était susceptible d’exister sous la calotte glaciaire du pôle sud de Mars, mais l’étude n’avait pas fourni d’explications.
Pour déterminer ce qui pourrait expliquer la présence d’eau, les scientifiques ont d’abord supposé qu’elle existait, puis ils ont modélisé les propriétés physiques de la planète Mars. Comme la Planète Rouge dégage beaucoup moins de chaleur de son intérieur que la Terre, les scientifiques ont avancé différentes hypothèses  pour essayer d’expliquer la présence d’eau de fonte sous les calottes glaciaires.
Un premier modèle a suggéré que le sel pourrait être responsable de la fonte de la glace car le minéral abaisse de manière significative son point de fonte. Toutefois, les chercheurs ont constaté que cette solution ne serait pas suffisante pour maintenir l’eau liquide.
L’équipe scientifique a ensuite proposé une autre explication: la chaleur proviendrait d’une autre source, en particulier une chambre magmatique qui se serait formée sous la surface de Mars il y a environ 300 000 ans. Les chercheurs ont avancé l’hypothèse selon laquelle cette chambre magmatique aurait dégagé de la chaleur, ce qui aurait maintenu l’eau sous les calottes glaciaires.

La principale conclusion de l’étude repose sur le raisonnement «  si-alors »: SI l’eau existe, ALORS il doit y avoir une activité géologique récente dans le sous-sol pour fournir de la chaleur. SI cette approche est réaliste, ALORS cela signifie qu’une activité volcanique souterraine se produit encore sur la planète Mars, bien que la plupart des scientifiques pensent qu’il n’y a aucune preuve d’un volcanisme actif aujourd’hui, même si certaines études indiquent que des coulées de lave à la surface de la planète pourraient être apparues il y a seulement quelques millions d’années.
Il est important de savoir si Mars cache de l’eau liquide à sa surface car cela aura des implications importantes, à la fois pour les projets d’implantation de colonies de peuplement permanentes, mais aussi dans le cadre des recherches de vie sur la planète.
Source: Newsweek, University of Arizona.

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Scientists from the University of Arizona explained in 2018 that there might be liquid water deep below Mars’s southern polar ice cap. In a study published in the journal Geophysical Research Letters, another team from the same university wrote that this water, if it really existed, would require an underground source of heat to become liquid.

The authors of the paper said that this heat would likely result from relatively recent subterranean volcanic activity. If this hypothesis was confirmed, it would indicate that Mars is a more geologically active planet than previously believed. The researchers also noted that without any recent volcanic activity, liquid water was unlikely to be present below the planet’s 2-kilometre-thick ice sheets.

On Earth, liquid water is often found at the base of ice sheets because of the fact that heat radiates from below the surface and becomes trapped, which causes it to melt. Last year’s paper, published in the journal Science, presented data suggesting that liquid water could also be found below Mars’s southern ice sheet, although the study did not explain how it could exist there.

To work out what could be sustaining the predicted liquid water, the scientists first assumed it existed and then modelled Mars’s physical properties. Because the Red Planet has much less heat radiating from its interior than our own, the scientists proposed different ideas for what could be causing water to melt at the bottom of the ice sheets.

One model suggested that salt could be responsible because the mineral significantly lowers the melting point of ice. But the researchers found that this effect would not be sufficient to sustain the liquid water.

Next, the research team proposed another explanation: the heat was coming from another source, specifically, a chamber filled with magma that formed below the Martian surface around 300,000 years ago. The researchers suggested this could have been releasing heat, which kept the water at the bottom of the ice caps liquid.

However, the main conclusion of the study is really an if-then statement: If the water exists, then there must be recent geological activity in the subsurface that provided heat. If these suggestions are true, it could mean that underground volcanic activity may still be occurring on the planet today, despite the views of some scientists that it had largely stopped in relatively recent times. Most scientists think there is no evidence for active volcanism erupting onto the surface of Mars today, though some studies have suggested lava flows elsewhere on the surface could be as young as forming several million years ago.

The question of whether or not Mars hosts liquid water on the surface has significant implications both for plans to set up permanent settlements there and the search for life on the planet.

Source : Newsweek, University of Arizona.

Calotte glaciaire sur le pôle sud de la Planète Rouge (Crédit photo: NASA)

Un cratère géant sous la calotte glaciaire du Groenland // A giant crater beneath Greenland’s ice sheet

Quand on parle de cratères, on pense tout d’abord aux volcans, mais il ne faudrait pas oublier les cratères d’impact laissés par les météorites. L’un des plus célèbres est Meteor Crater dans l’Arizona aux Etats Unis, mais il en existe de nombreux autres dans le monde, comme l’astroblème de Rochechouart-Chassenon dans la Haute Vienne, à une trentaine de kilomètres de mon domicile.

Selon un article publié le 14 novembre 2018 dans la revue Science Advances, des scientifiques ont découvert au Groenland, sous le glacier Hiawatha, un énorme cratère d’impact plus grand que la ville de Paris. C’est probablement l’une des 25 plus grandes structures d’impact sur Terre. Il s’agit d’une dépression circulaire dans le substrat rocheux. Elle mesure 31 km de diamètre, à un kilomètre sous la glace, et a probablement été causée par la chute d’un astéroïde ferreux d’environ un kilomètre de diamètre.
Il ne fait guère de doute que l’impact a eu des conséquences environnementales importantes dans l’hémisphère nord et peut-être même au-delà. Un tel événement a pu affecter le climat et faire fondre une grande partie de la glace. Cela a pu aussi provoquer un afflux soudain d’eau froide dans le détroit de Nares entre le Canada et le Groenland, avec un impact sur les courants océaniques dans la région.
Les chercheurs ne sont pas sûrs de l’âge exact du cratère, mais pensent qu’il est peu probable qu’il soit antérieur à la formation de la calotte glaciaire du Groenland au début du Pléistocène, il y a plus de deux millions d’années. En utilisant des techniques de datation, ils ont constaté que la jeune glace recouvrant le cratère était en bon état, mais que la glace plus profonde et plus ancienne présentait de nombreux débris et était très dégradée.
Ce cratère est le premier du genre à être découvert dans le nord-ouest du Groenland. Il ajoute une pièce importante au puzzle du paysage qui se cache sous la gigantesque calotte glaciaire. Bien que les sondages de la calotte glaciaire du Groenland par radar aéroporté aient commencé dans les années 1970, il n’a pas été possible de procéder à une étude détaillée de la calotte avant les deux dernières décennies.
Après avoir effectué leur découverte initiale, les chercheurs ont collecté trois échantillons de sédiments déposés par une rivière s’écoulant du glacier. Dans l’un des échantillons, des grains de quartz angulaires avec de petites inclusions fluides étaient présents et montraient des signes du choc subi au cours de l’impact. Plusieurs de ces grains sont constitués de matériaux carbonés et de verre, probablement dérivés de la fusion par impact de grains de minéraux dans le substrat rocheux. Des analyses supplémentaires ont révélé que le sédiment contenait des concentrations élevées de nickel, de cobalt, de chrome et d’or, ce qui est la preuve d’une météorite ferreuse relativement rare.
Source: Presse internationale.

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When we talk about craters, we first think of volcanoes, but we should not forget the impact craters left by meteorites. One of the most famous is Meteor Crater in Arizona in the United States, but there are many others in the world, like the “astroblème Rochechouart-Chassenon” in Haute Vienne (France), about thirty kilometers from my home.

According to an article published on November 14th, 2018 in the journal Science Advances, scientists have discovered a huge impact crater larger than the Paris area beneath Greenland’s Hiawatha Glacier. It could be one of the 25 largest impact structures on Earth. It is a 31-kilometre-wide circular bedrock depression up to a kilometre below the ice and was likely caused by a fractionated iron asteroid about a kilometre wide.

Its impact probably had substantial environmental consequences in the Northern Hemisphere and perhaps even more widely. It may have affected the climate and melted much of the ice. This may have caused a sudden influx of cold water in the Nares Strait between Canada and Greenland, which in turn may have affected the ocean currents in the area.

The researchers are unsure of its exact age, but suggest it is unlikely to predate the Pleistocene inception of the Greenland Ice Sheet, more than two million years ago. Using dating techniques, they inferred that the young ice covering the crater is in a good state but that deeper and older ice is debris-rich and heavily disturbed.

The crater is the first of its kind to be discovered in northwest Greenland, and adds another important piece to the jigsaw of the long-hidden landscape lying underneath its giant ice sheet. While airborne radar sounding of the Greenland Ice Sheet began in the 1970s, comprehensive surveying of the ice sheet has only become possible over the past two decades.

After making their initial discovery, the researchers retrieved three sediment samples deposited by a river draining out of the glacier. In one sample, angular quartz grains with small fluid inclusions were present and showed signs of being shocked by an impact. Several of these grains consist of carbonaceous materials and glass that are likely derived from impact melting of mineral grains in the bedrock. Further testing of subsamples found the sediment contained elevated concentrations of nickel, cobalt, chromium and gold, indicative of a relatively rare iron meteorite.

Source: International news media.

Photos: C. Grandpey

Accélération de la fonte de la calotte glaciaire au Groenland // Ice sheet melting is accelerating in Greenland

drapeau-francaisLa calotte glaciaire du Groenland fond à un rythme record, en raison d’une météo inhabituellement chaude et des vagues de chaleur de ce début d’été. Une photo avec des couleurs réelles, prise par le satellite  Earth Observing-1 de la NASA le 15 juin 2016, montre la situation. Le site qui apparaît sur l’image se situe à environ 500 km au nord-nord-est de Nuuk. On peut voir un paysage découpé par les lacs et des rivières de fonte, en total contraste avec le paysage de blancheur photographié au même endroit en 2014.
En 2016, la fonte de la banquise a commencé tôt et a été rapide. Il y a eu trois accélérations de la fonte vers la mi-juin. En conséquence, le rythme de la fonte jusqu’à présent est plus rapide que pendant les trois dernières années, mais plus lent qu’en 2013 qui reste l’année record. Les zones côtières ont été généralement plus chaudes que la moyenne. Par exemple, la température à Nuuk a grimpé jusqu’à 24°C le 9 juin 2016 ; c’est la plus haute température jamais enregistrée en juin à cet endroit. La fonte de la glace que l’on peut voir sur la photo de 2016 a commencé relativement tôt, en avril, mais n’a pas été continue. Elle a fait une pause avant de recommencer en mai pour aboutir au paysage aquatique du mois de juin visible sur l’image.
La fonte de la glace de surface peut, par son ruissellement, contribuer directement à l’élévation du niveau de la mer. L’eau de fonte peut également se frayer un chemin à travers les crevasses et atteindre la base d’un glacier, ce qui accélère temporairement l’écoulement de la glace et contribue indirectement à l’élévation du niveau de la mer. En outre, l’accumulation d’eau de fonte peut « assombrir » la surface de la calotte glaciaire et provoquer encore davantage de fonte. Les périodes de fonte ne suivent pas toutes la même progression. Il n’y avait presque pas d’eau de fonte en surface à la mi-juin 2014 et 2015 ; ces années-là, les volumes d’eau de fonte ont atteint leur maximum à la mi-juillet.
La seconde image montre la même zone (à environ 500 km au nord-nord-est de Nuuk) le 10 juin 2014. Elle a été photographiée depuis le satellite Landsat 8. (La couverture nuageuse trop importante n’avait pas permis de réaliser un cliché en juin 2015). 2014 n’a pas été une année de fonte exceptionnelle. La période a été dans l’ensemble plus froide et plus humide et il se peut même que la photo fasse apparaître quelques chutes de neige récentes.
Il faudra voir comment la fonte à la surface de la banquise va se comporter en 2016. Il se peut que la fonte se poursuive en juillet, ou se stabilise. Jusqu’à présent, elle a été plus importante que la moyenne. Toutefois, les scientifiques doivent observer l’évolution de la situation au cours des prochaines semaines qui seront cruciales car c’est l’époque où le soleil est au plus haut dans le ciel et où le pic de fonte se produit habituellement.
Source: NASA.

Une étude s’appuyant sur des données satellitaires et publiée récemment dans la revue Geophysical Research Letters  indique que la calotte glaciaire du Groenland a perdu un billion (1012) de tonnes de glace entre les années 2011 et 2014. Une grande partie de la perte provient de seulement cinq glaciers pour lesquels les scientifiques expriment les plus grandes craintes. Les climatologues surveillent attentivement la région car elle est susceptible de contribuer considérablement à l’élévation du niveau de la mer. On pense que la perte de glace du Groenland a déjà contribué jusqu’à 2,5 cm d’élévation du niveau de la mer au cours du dernier siècle et jusqu’à 10 pour cent de l’élévation du niveau de la mer pour l’ensemble de la planète depuis les années 1990.
La nouvelle étude s’attarde sur la perte de glace du Groenland entre 2011 et 2014 en utilisant les mesures du CryoSat-2, un satellite de recherche sur l’environnement lancé par l’Agence Spatiale Européenne en 2010. Elles reposent sur l’altimétrie qui mesure les variations d’altitude de la surface du Groenland au fil du temps en fonction des gains ou des pertes de glace.

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drapeau-anglaisThe Greenland Ice Sheet is melting at a record pace, thanks to some unusually warm weather and early season surges. A natural-colour image captured by NASA’s Earth Observing-1 satellite on June 15th 2016 shows the effects. The site recorded, about 500 km north-northeast of Nuuk, shows a landscape etched with dark blue melt ponds and streams – a sharp contrast to the mostly white conditions recorded in the same place in 2014.

In 2016, the transition started early and fast. The ice sheet saw three extreme spikes in melt by mid-June. As a result, the pace of melting so far is ahead of the past three seasons, but behind the record melt year of 2012. Coastal areas have been generally warmer than average. For instance, temperatures in Nuuk soared to 24°C on June 9th 2016, the highest June temperature ever recorded there. Melting shown in the 2016 NASA photo began relatively early in April but was not sustained. It started up again in May and grew into the watery June scene of the image.

Surface melt can directly contribute to sea level rise via runoff. It can also force its way through crevasses to the base of a glacier, temporarily speeding up ice flow and indirectly contributing to sea level rise. Also, ponding of meltwater can “darken” the ice sheet’s surface and lead to further melting. Not every melt season follows the same progression. Almost no lake water was present in mid-June in 2014 and 2015, then volumes of meltwater peaked each year by mid-July.

The second image shows the same area on June 10th 2014, as observed by the Landsat 8 satellite. (Clouds obscured the view from space in June 2015.) 2014 was not an exceptional melting year. The season was generally colder and wetter, and it’s possible that there is even some recent snowfall visible in the image.

It remains to be seen how surface melt in 2016 will progress. Melting could continue in July or level off. So far, melting has been above average. But scientists still need to see what will happen over the next few weeks, which are crucial as it is when the sun is strongest and the peak of melting usually occurs.

Source: NASA.

A satellite study, recently published in the journal Geophysical Research Letters, indicates that the Greenland ice sheet lost 1 trillion (1012) tons of ice between the years 2011 and 2014. A big portion of the loss came from just five glaciers about which scientists now have more cause to worry than ever. Climate scientists are keeping a close eye on the region because of its potentially huge contributions to future sea-level rise. Ice loss from Greenland may have contributed as much as 2.5 cm of sea-level rise in the last 100 years and up to 10 percent of all the sea-level rise since the 1990s.

The new study takes a detailed look at ice loss in Greenland between 2011 and 2014 using measurements from the CryoSat-2, an environmental research satellite launched by the European Space Agency in 2010. It relied on a type of measurement known as altimetry — which measures how the surface of Greenland’s altitude changed over time in response to ice gains or losses.

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Calotte glaciaire du Groenland le 15 juin 2016

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Calotte glaciaire du Groenland le 10 juin 2014.

(Crédit photo: NASA)

Ages de glace et volcans // Ice ages and volcanoes

drapeau francaisSelon deux nouvelles études effectuées le long de dorsales océaniques, la hausse et la baisse du niveau des océans provoquées par les variations climatiques pendant les millions d’années écoulés sont en relation avec les vallées et les chaînes de montagnes sur le plancher océanique, ce qui laisse supposer que les âges glaciaires exercent une influence sur les éruptions volcaniques sous-marines. De plus, ces éruptions pourraient libérer suffisamment de dioxyde de carbone pour faire varier les températures planétaires. Les études ont concentré leur approche sur les zones d’accrétion, là où le magma monte et vient combler le vide entre les plaques tectoniques qui s’éloignent l’une de l’autre.
La première étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Geophysical Research Letters, a été réalisée sur la dorsale Est-Pacifique, au large des côtes occidentales de l’Amérique du Sud. Les chercheurs ont découvert des liens entre les âges glaciaires et ces dorsales qui remontent jusqu’à il y a 800 000 ans. Les zones de croûte plus épaisse et plus mince correspondent à des cycles glaciaires de 100 000 ans. Lorsque les glaciers se sont étendus et que le niveau de la mer a baissé, une plus grande quantité de lave a été émise par les volcans de ces dorsales. La croûte la plus mince, qui s’est formée lorsque les éruptions ont ralenti, correspond à des époques d’élévation du niveau marin.
Une deuxième étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Science, a été effectuée à la jonction entre les plaques tectoniques australienne et antarctique. Elle a livré les mêmes conclusions que l’autre étude. Au cours des derniers millions d’années, lorsque le niveau de la mer s’est élevé, les éruptions sous-marines ont ralenti le long de la dorsale. Ensuite, lorsque la couverture de glace s’est étendue et que le niveau de la mer a baissé, la pression plus faible exercée par l’océan a stimulé l’activité volcanique. Le modèle informatique suggère que le poids de l’eau peut modifier la vitesse d’ascension du magma au niveau des dorsales.
Des études antérieures ont montré que les volcans sur terre ont eux aussi connu une hausse d’activité il y a entre 12 000 et 7000 ans, lorsque la couverture glaciaire a rétréci, à la fin du dernier âge glaciaire.

Les périodes glaciaires sont conditionnées par des variations régulières de l’orbite de la Terre. Ces variations créent des cycles climatiques qui ont duré 23 000 années, 41 000 années et 100 000 années, au moins au cours des derniers millions d’années. Le niveau de la mer peut monter et descendre d’une centaine de mètres au cours de ces fluctuations climatiques.
Bien que les éruptions le long de la dorsale Australie-Antarctique et la dorsale Est-Pacifique aient continué quel que soit le niveau de la mer, on a observé une intensification de l’activité volcanique correspondant à chacun des trois cycles glaciaires. Le cycle glaciaire de100 000 ans est celui qui a créé les changements les plus significatifs dans la croûte au fond de l’océan.

Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient que les volcans des fonds marins émettaient de la lave d’une manière relativement stable dans le temps. Cependant, les deux dernières études suggèrent qu’il pourrait y avoir une interconnexion complexe entre les âges de glace, les changements de niveau de la mer et des périodes d’activité volcanique. Par exemple, si les volcans connaissent une hausse d’activité pendant une période glaciaire, il se pourrait que le CO2 émis réchauffe la Terre et entraîne un rétrécissement des calottes glaciaires. Cependant, on ne sait pas quelle quantité de gaz en provenance des océans s’échappe dans l’atmosphère.
Les études renforcent l’idée d’un lien étroit entre le système climatique et le globe terrestre qui, en fait, pourraient être considérés comme faisant partie d’un système unique. Non seulement les âges de glace affecteraient le volcanisme, mais le volcanisme pourrait avoir un effet rétroactif sur le climat proprement dit. Cela n’a pas encore été prouvé, mais c’est une réelle possibilité.

Source : Live Science.

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drapeau anglaisAccording to two new studies, the climate-driven rise and fall of sea level during the past million years matches up with valleys and ridges on the seafloor, suggesting ice ages influence underwater volcanic eruptions. These eruptions could pump out enough carbon dioxide to shift planetary temperatures.

The studies concentrated their approach on spreading ridges, where magma rises to fill the gap between moving tectonic plates.

The first study, whose results were published in the journal Geophysical Research Letters, was performed at the East Pacific Rise spreading ridge, offshore western South America. The researchers found connections between ice age cycles and these spreading ridges that extend back 800,000 years. The bands of thicker and thinner crust correspond to 100,000-year ice age cycles. When glaciers expanded and sea level dropped, more lava oozed from the ridge volcanoes. The thinnest crust, formed when eruptions slowed, matches up with eras of higher sea level.

A second study, whose results were published in the journal Science, was conducted at the junction between the Australia and Antarctic tectonic plates. It comes up with the same conclusions as the former study. For the past million years, when sea level rose, underwater eruptions slowed along the ridge. And when ice sheets expanded and sea level dropped, the lowered ocean pressure boosted volcanic activity. The computer model suggests that water weight can change how quickly magma, wells up at spreading ridges.

Earlier studies have found that volcanoes on land also surged in activity between 12,000 and 7,000 years ago, when ice sheets shrunk after the most recent cold climate swing ended.

Ice ages are driven by regular variations in Earth’s orbit. These changes create climate cycles that lasted 23,000 years; 41,000 years; and 100,000 years, at least for the previous million years. Sea level may rise and fall by some 100 metres during these climate swings.

Although eruptions along the Australia-Antarctica spreading ridge and the East Pacific Rise spreading ridge continued whether sea level was high or low, there were pulses of volcanic activity that corresponded to each of these three ice age cycles. The 100,000-year ice age cycle created the most prominent changes in the seafloor crust.

Until now, scientists had assumed that seafloor volcanoes ooze lava at relatively steady rates through time. However, both studies suggest that there could be a complex feedback loop among ice ages, sea level changes and bursts of volcanic activity. For instance, if volcanoes pick up their pace during an ice age, then CO2 could warm the Earth and shrink the ice sheets. However, no one knows how much gas would escape into the atmosphere from the oceans.

The studies reinforce the idea that the climate system and the solid Earth are connected and, in fact, may be thought of as a single system. Not only do ice ages affect volcanism, but volcanism has a feedback effect on climate itself. This has not been proved yet, but it’s a possibility.

Source: Live Science.

Dorsale-est-pacifique

Vue de la dorsale Est-Pacifique  (Source:  Wikipedia)