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Changement de forme du noyau interne de la Terre // Earth’s inner core is changing shape

Une nouvelle étude conduite par des sismologues de l’Université de Californie du Sud montre que le noyau interne de la Terre n’est pas une sphère statique et uniforme, mais une structure dynamique qui subit des changements de forme, avec des zones qui s’élèvent et s’abaissent jusqu’à 1 km sur de courtes échelles de temps géologiques.

L’étude a utilisé des données provenant de capteurs de la base aérienne d’Eielson en Alaska et du réseau sismologique de Yellowknife dans les Territoires du Nord-Ouest du Canada. L’analyse des ondes sismiques générées par des séismes survenus entre 1991 et 2023 a révélé des variations surprenantes dans le comportement des ondes ; elles laissent supposer que la couche la plus externe du noyau interne subit des déformations localisées en raison de la redistribution de la matière. Les ondes sismiques fournissent des informations essentielles sur le noyau interne, qui se trouve à environ 5 000 km sous la surface de la Terre. Elles révèlent des informations sur sa composition et sur tout changement en cours. Les observations les plus importantes de l’étude montrent que si les ondes sismiques plus profondes restent constantes, celles qui se propagent le long des couches externes du noyau interne présentent des anomalies. Ces déformations montrent que la surface du noyau interne est en constante évolution.

 Source: University of Saskatchewan

La topographie changeante du noyau interne peut être due à de multiples facteurs liés aux conditions extrêmes de température et de pression dans les profondeurs de la planète. Il se peut que les fluctuations de température à la frontière entre le noyau interne et le noyau externe provoquent une fusion et une solidification continues du fer, ce qui remodèlerait la surface du noyau au fil du temps. Une autre théorie explique que le fer pourrait s’échapper du noyau interne en rafales semblables à la remontée du magma dans le manteau terrestre, mais en étant soumis à des pressions extrêmes. Les changements rapides détectés entre 2004 et 2008 révèlent que ces déformations se produisent plus rapidement qu’on ne le pensait auparavant, ce qui soulève des questions sur leurs implications plus larges pour le système géodynamique de la Terre.

Il est important de comprendre si ces déformations influencent les courants convectifs du fer en fusion dans le noyau externe. Les chercheurs étudient également si les déformations du noyau interne sont liées aux variations de rotation. Les déplacements asymétriques du noyau peuvent provoquer des fluctuations mineures dans la rotation de la Terre, affectant les processus planétaires tels que la durée du jour et les variations du moment angulaire. Les changements dans la forme et le mouvement du noyau interne pourraient affecter le transfert de chaleur entre les couches du noyau, influençant potentiellement la stabilité du champ magnétique terrestre et contribuant à des fluctuations telles que les inversions géomagnétiques.

Les recherches futures se concentreront sur la collecte de davantage de données sismiques, l’amélioration des simulations informatiques et l’affinement des modèles théoriques des interactions noyau-manteau. Les scientifiques souhaitent examiner comment ces changements structurels influencent des processus géodynamiques plus larges, notamment la convection dans le manteau et la tectonique des plaques.

 

Vision moderne de la convection mantellique (Kevin C. A. Burke) 

Source : The Watchers.

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New research by seismologists at the University of Southern California shows that Earth’s inner core is not a static, uniform sphere but a dynamic structure experiencing shape changes, with regions rising and falling by up to 1 km over short geological timescales.

The study utilized data from sensors at the Eielson Air Force Base in Alaska and the Yellowknife Seismological Array in Canada’s Northwest Territories. Analysis of seismic waves from earthquakes between 1991 and 2023 revealed unexpected variations in wave behavior, suggesting that the outermost layer of the inner core undergoes localized deformations due to the redistribution of material. Seismic waves provide critical insights into the inner core, which lies approximately 5 000 km beneath the Earth’s surface. Waves passing through the core reveal information about its composition and any ongoing changes. Key observations from the study showed that while deeper seismic waves remained consistent, those traveling along the outer layers of the inner core exhibited anomalies. This suggested localized deformations indicating that the inner core’s surface is in constant flux.

The shifting topography of the inner core may result from multiple factors related to extreme temperature and pressure conditions deep within the planet. One possibility is that temperature fluctuations at the boundary between the inner and outer core cause continuous melting and solidification of iron, reshaping the core’s surface over time. Another theory suggests that iron may be bubbling out of the inner core in localized bursts, similar to magma upwelling in Earth’s mantle, albeit under extreme pressures. The rapid changes detected between 2004 and 2008 suggest that these deformations occur faster than previously believed, raising questions about their broader implications for Earth’s geodynamic system.

A key concern is whether these deformations influence the convective currents of molten iron in the outer core. Researchers are also investigating whether inner core deformations are linked to rotational variations. Asymmetric shifts in the core may cause minor fluctuations in Earth’s rotation, affecting planetary processes such as day length and angular momentum variations. Changes in the inner core’s shape and movement could affect heat transfer between core layers, potentially influencing the stability of Earth’s magnetic field and contributing to fluctuations such as geomagnetic reversals.

Future research will focus on gathering more seismic data, enhancing computational simulations, and refining theoretical models of core-mantle interactions. Scientists aim to examine how these structural changes influence broader geodynamic processes, including mantle convection and plate tectonics.

Source : The Watchers.

1994 – 2024 : l’Etna a totalement changé de visage ! // 1994 – 2024: Mt Etna has undergone considerable changes!

Sur sa page Facebook, Marco Neri (INGV Catane) a mis en ligne une image très intéressante du sommet de l’Etna qui permet de comprendre ce qui se passe au moment des épisodes éruptifs, souvent appelés paroxysmes.

Ces derniers temps, c’est la Voragine, le cratère central, qui est la maîtresse des lieux, alors qu’il n’y a pas si longtemps, c’était le Cratère Sud-est qui pilotait l’activité éruptive.

L’image proposée par Marco Neri s’appuie sur une photo prise le 16 août 2024 par Emilio Messina Photography. On reconnaît parfaitement l’ensemble des cratères sommitaux avec la Voragine et, à ses côtés, la Bocca Nuova et le Cratère Nord-est, et le Cratère Sud-est un peu à l’arrière.

En regardant cette image, on comprend parfaitement pourquoi une coulée de lave déborde de la lèvre occidentale de la Bocca Nuova pendant les paroxysmes. Ce débordement est normal car la Bocca Nuova est pleine à ras-bord et n’existe pratiquement plus en tant que cratère visible.

On remarque que le fond du cratère Nord-Est est également rempli de lave provenant de la Voragine. Malgré tout, ce cratère possède encore une marge de sécurité avant de connaître le même sort de remplissage que la Bocca Nuova.

En constatant le remplissage de ces deux cratères (le Cratère Sud-est est épargné car à l’écart), je me demande si l’obstruction des conduits éruptifs ne pourrait pas déboucher un jour sur une forte activité explosive qui aurait pour moteur les gaz accumulés dans les conduits. A moins que la Voragine soit en mesure, à elle seule, de gérer cette situation.

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Ceux qui, comme moi, ont commencé à visiter l’Etna dans les années 1990 se rendent compte à quel point le sommet du volcan a été chamboulé. A cette époque, les quatre cratères étaient bien dessinés, à commencer par la Cratère Sud-est qui était né en 1971. J’ai souvenir d’un superbe cratère à l’intérieur duquel je suis entré à plusieurs reprises.

Cratère SE en 1995 (Photo: C. Grandpey)

Dans années 1990-2000 , il a subi de profondes transformations en reprenant du service. En 1997, j’ai vu naître le Nouveau Cratère SE sur le plancher du cratère que j’avais photographié en 1995.

Le cône a considérablement grandi les années suivantes et il était méconnaissable quand je me suis rendu à son chevet le 1er janvier 2000.

Photo: C. Grandpey

 De la même façon la Voragine et la Bocca Nuova (née en 1968) cohabitaient harmonieusement, séparées par une paroi baptisée ‘diaphragme’ par certains.

Photo: C. Grandpey

 En 1998, une belle activité strombolienne animait la Bocca Nuova.

Photo: C. Grandpey

Un peu à l’écart, le Cratère Nord-est (né en 1911) était un gouffre au fond duquel on entendait parfois de fortes explosions. Dans les années 1990, le Cratère Notd-est était la point culminant de l’Etna.

Photo: C. Grandpey

Depuis quelques semaines, c’est la Voragine qui a cet honneur avec 3369 mètres au-dessus du niveau de la mer, suite à l’accumulation de matériaux au cours des différents paroxysmes… et cette altitude n’est peut-être pas définitive!

L’Etna est vraiment un volcan extraordinaire!

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On his Facebook page, Marco Neri (INGV Catania) has posted a very interesting image of the summit of Mt Etna that helps us understand what happens during eruptive episodes, often called paroxysms.
In recent times, the Voragine, the central crater, has been the center of this activity, while not so long ago, it was the Southeast Crater that was driving it.
The image proposed by Marco Neri is based on a photo taken on August 16th, 2024 by Emilio Messina Photography. We can clearly recognize the summit craters with the Voragine and, next to it, the Bocca Nuova and the Northeast Crater, and the Southeast Crater a little behind.
Looking at this image, we can perfectly understand why lava overflows from the western rim of the Bocca Nuova during paroxysms. This overflow is normal because the Bocca Nuova is full to the brim and practically no longer exists as a visible crater.
We note that the bottom of the North-East crater is also filled with lava coming from the Voragine. This crater still has a safety margin before being completely filled like the Bocca Nuova.
Seeing the filling of these two craters (the South-East Crater is spared because it is out of the way), I wonder if the obstruction of the eruptive conduits could not one day lead to strong explosive activity driven by the gases accumulated in the conduits. Unless the Voragine is able, on its own, to manage this situation.

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Those who, like me, began to visit Mt Etna in the 1990s realize to what extent the summit of the volcano has been turned upside down. By that time, the four craters were well-defined, starting with the Southeast Crater which was born in 1971. I can remember a superb crater which I entered several times. In the 1990s-2000s, it underwent profound transformations when it started erupting again. In 1997, I saw the New SE Crater being born on the floor of the crater that I had photographed in 1995.The cone grew considerably in the following years and was unrecognizable when I visited the volcano on January 1st, 2000.

In the same way, the Voragine and the Bocca Nuova (born in 1968) coexisted harmoniously, separated by a wall called a ‘diaphragm’ by some people. In 1998, there was a great deal of Strombolian activity in the Bocca Nuova.

A little further away, the Northeast Crater (born in 1911) was a chasm at the bottom of which one could sometimes hear strong explosions. In the 1990s, the Northeast Crater was the highest point of Mt Etna.

For a few weeks now, the Voragine has been Mt Etna’s highest point with 3369 metres above sea level, following the accumulation of materials during the various paroxysms… and this altitude may not be definitive!

Mt Etna is truly an extraordinary volcano!

Nouvelles informations sur l’éruption du Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai // More information on the Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai eruption

Des chercheurs viennent de terminer la cartographie du cratère du Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai, le volcan sous-marin de l’archipel des Tonga qui, le 15 janvier 2022, a produit l’une des plus grandes explosions atmosphériques jamais observées sur Terre. La caldeira mesure maintenant 4 km de large et descend à 850 m sous le niveau de la mer. Avant l’éruption, la base du volcan était à une profondeur d’environ 150m. Le volume de matière émis est estimé à au moins 6,5 km3.
Des scientifiques de l’Université d’Auckland (Nouvelle-Zélande) ont publié un rapport qui analyse le processus éruptif et formule des recommandations pour la résilience future. Là encore, on remarquera que les scientifiques sont capables de décrire l’éruption, mais que personne n’a jamais été en mesure de la prévoir.
Bien qu’il soit peu probable que le Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai (HTHH) produise une éruption semblable avant plusieurs siècles, il ne faudrait pas oublier qu’il existe au moins 10 volcans sous-marins dans cette région du Pacifique sud-ouest. Eux aussi pourraient entrer violemment en éruption sur une échelle de temps plus brève.
L’Institut national de recherche sur l’eau et l’atmosphère (NIWA) de Nouvelle-Zélande a publié une carte bathymétrique de la zone autour du volcan. Une comparaison avec les cartes de la caldeira, réalisées en 2015 et 2016, donc avant l’éruption, montre des changements majeurs.
En plus d’un approfondissement général de la caldeira, de grosses parties des parois intérieures de la falaise ont disparu, en particulier à l’extrémité sud du cratère. Cependant, le cône du volcan tel qu’il se présente aujourd’hui semble structurellement solide. La caldeira est un peu plus grande en diamètre et un peu moins profonde à cause des effondrements des côtés vers l’intérieur. Le côté nord-est semble un peu mince et fragile; s’il lâchait prise, un tsunami mettrait en danger les îles Ha’apai, mais la structure du volcan semble globalement assez robuste.
Les scientifiques commencent à avoir une bonne idée du processus éruptif. Les très nombreuses données d’observation obtenues le15 janvier montrent que l’événement a connu une surcharge dans la demi-heure après 17h00 (heure locale).
Au fur et à mesure que la caldeira s’est fracturée, l’eau de mer a commencé à interagir avec le magma à haute température qui se décompressait en remontant des profondeurs. Il y a eu des explosions assourdissantes causées par des interactions entre le magma et l’eau à grande échelle.
Les scientifiques néo-zélandais insistent sur l’importance des coulées pyroclastiques au cours de l’éruption. Les nuages de cendres et de roches très denses projetés dans le ciel sont retombés et ont roulé sur les flancs du volcan et sur le fond de l’océan. Ils sont en grande partie à l’origine des vagues de tsunami qui ont déferlé sur les côtes de l’archipel des Tonga. Ces vagues de tsunami atteignaient 18 m de hauteur à Kanokupolu, à l’ouest de Tongatapu (65 km au sud du HTHH) ; 20m de haut sur l’île Nomukeiki (une distance similaire mais au nord-est); 10m de haut sur les îles à des distances supérieures à 85 km du volcan.
Source : Université d’Auckland, NIWA.

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Researchers have just finished mapping the crater of Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai, the underwater Tongan volcano that, on January 15th, 2022, produced one of Earth’s biggest atmospheric explosions. The caldera of the volcano is now 4km wide and drops to a base 850m below sea level. Before the eruption, the base was at a depth of about 150m. The volume of material ejected by the volcano can thus be estimated at least 6.5 cubic km.

Scientists from the University of Auckland (New Zealand) have issued a report which assesses the eruption and makes recommendations for future resilience. Here again, we can notice that we are able to describe the eruption but nobody was ever able to predict it.

Although Hunga-Tonga Hunga-Ha’apai (HTHH) is unlikely to give a repeat performance for many hundreds of years, there are at least 10 volcanic seamounts in the wider region of the south-west Pacific that could produce something similar on a shorter timescale.

New Zealand’s National Institute for Water and Atmospheric (NIWA) Research has released a bathymetry map for the area immediately around the volcano. A comparison with pre-eruption maps of the caldera, made in 2016 and 2015, shows the major changes.

In addition to a general deepening, big chunks have been lost from the interior cliff walls, particularly at the southern end of the crater. However, the volcano cone as it stands today looks structurally sound. The caldera is a little bigger in diameter and a little shallower as the sides collapse inwards. The north-eastern side looks a bit thin and if that failed, a tsunami would endanger the Ha’apai islands. But the volcano’s structure looks quite robust.

Scientists are beginning to get a good idea of how the eruption progressed. The wealth of observational data from January 15th suggests the event became supercharged in the half-hour after 17:00 (local time).

As the caldera cracked, seawater was able to interact with decompressing hot magma being drawn up rapidly from depth. There were sonic booms caused by large-scale magma-water interactions.

NZ scientists insist on the significance of pyroclastic flows in the eruption. These thick dense clouds of ash and rock thrown into the sky fell back to roll down the sides of the volcano and along the ocean floor. They caused much of the tsunami wave activity that inundated coastlines across the Tongan archipelago. The tsunami waves were 18m high at Kanokupolu, on western Tongatapu (65km south of HTHH); 20m high on Nomukeiki Island (a similar distance but to the north-east); 10m high on islands at distances greater than 85 km from the volcano.

Source: University of Auckland, NIWA.

Source: Université d’Auckland

Source: Tonga Services

Rapport annuel sur l’Arctique // Arctic Report Card

Alors que la planète se réchauffe à la vitesse V, ce qui se passe dans l’Arctique, où les températures augmentent deux fois plus vite que dans le reste du monde, affecte de plus en plus les modes de vie dans l’ensemble de la planète.
Le 14 décembre 2021, une équipe de 111 scientifiques de 12 pays a publié le 16ème Rapport annuel sur l’Arctique. Vous verrez un résumé du Rapport dans l’excellente vidéo ci-dessous. Vous trouverez le Rapport dans son intégralité en cliquant sur ce lien:

https://www.arctic.noaa.gov/Report-card

Comme un contrôle de santé annuel chez un médecin, le Rapport fait le point sur les signes vitaux de l’Arctique : températures de l’air, températures de surface de la mer, glace de mer, couverture neigeuse, calotte glaciaire du Groenland, verdissement de la toundra et niveaux de photosynthèse des algues océaniques, tout en prenant en compte d’autres indicateurs de santé et facteurs émergents qui apportent une lumière sur les changements intervenus dans l’Arctique.
Comme le précise le Rapport, le réchauffement rapide d’origine anthropique continue d’être à l’origine de la plupart des changements et, en fin de compte, ouvre la voie à des perturbations qui affectent les écosystèmes et les communautés dans leur globalité.
La banquise arctique, indicateur majeur du changement climatique dans le monde, continue de rétrécir sous l’effet de la hausse des températures. En prenant en compte les données de 2021, les 15 plus faibles étendues de glace de mer pendant l’été se sont toutes produites au cours des 15 dernières années.
La banquise s’amincit également à un rythme alarmant en même temps que la glace pluriannuelle la plus ancienne et la plus épaisse de l’Arctique disparaît. Cette perte de glace de mer diminue la capacité de l’Arctique à refroidir le climat de la planète. Le phénomène peut également avoir un impact sur les systèmes météorologiques de basse latitude, avec une probabilité accrue de sécheresses, vagues de chaleur et tempêtes hivernales extrêmes.
De même, la fonte persistante de la calotte glaciaire du Groenland entraîne une hausse du niveau des mers dans le monde entier, avec un risque de plus en plus important d’inondations et d’érosion côtières pour un plus grand nombre de communautés.
Ce passage de la glace à l’eau a des conséquences évidentes dans tout le système arctique. Les huit principaux fleuves de la région déversent davantage d’eau douce dans l’océan Arctique. Fait remarquable et très inquiétant, le sommet de la calotte glaciaire du Groenland a connu ses toutes premières précipitations sous forme de pluie au cours de l’été 2021.

Ces évolutions ont profondément modifié l’Arctique aujourd’hui. Elles donnent également du crédit à de nouvelles modélisations qui montrent le risque pour l’Arctique de passer d’un système dominé par la neige à un autre dominé par la pluie en été et en automne au moment où la température de la planète se situera à seulement 1,5°C au-dessus de l’époque préindustrielle.
Cette hausse de température atteint actuellement 1,2°C. Cette évolution vers davantage de pluie et moins de neige transformera forcément les paysages, tout en favorisant un recul encore plus rapide des glaciers et le dégel du pergélisol. Le dégel du pergélisol affecte les écosystèmes mais contribue également au réchauffement climatique en permettant aux restes de plantes et d’animaux auparavant gelés de se décomposer en libérant de nouveaux gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
Le dernier Rapport annuel sur l’Arctique souligne à quel point le recul des glaciers et la détérioration du pergélisol constituent des menaces réelles pour la vie humaine en raison des inondations et des glissements de terrain soudains qu’ils peuvent engendrer. Le Rapport appelle à des efforts internationaux coordonnés pour identifier ces dangers. Une intensification de la pluie dans l’Arctique ne fera que multiplier ces menaces.
Source : La Conversation.

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As the planet rapidly warms, what happens in the Arctic, where temperatures are rising twice as fast as the rest of the globe, increasingly affects lives around the world.

On December 14th, 2021, a team of 111 scientists from 12 countries released the 16th annual Arctic Report Card, a yearly update on the state of the Arctic system. You will see a summary of the Report in the excellent video below. You’ll find the whole report by clicking on this link :

https://www.arctic.noaa.gov/Report-card

Like an annual checkup with a physician, the Report assesses the Arctic’s vital signs, including surface air temperatures, sea surface temperatures, sea ice, snow cover, the Greenland ice sheet, greening of the tundra, and photosynthesis rates by ocean algae, while inquiring into other indicators of health and emerging factors that shed light on the trajectory of Arctic changes.

As the Report describes, rapid and pronounced human-caused warming continues to drive most of the changes, and ultimately is paving the way for disruptions that affect ecosystems and communities far and wide.

Arctic Sea ice, a central vital sign of global climate change, is continuing to shrink under warming temperatures. Including data from 2021, 15 of the lowest summer sea ice extents have all occurred in the last 15 years.

The sea ice is also thinning at an alarming rate as the Arctic’s oldest and thickest multi-year ice disappears. This loss of sea ice diminishes the Arctic’s ability to cool the global climate. It can also alter lower latitude weather systems to an extent that makes droughts, heat waves and extreme winter storms, more likely.

Similarly, the persistent melting of the Greenland ice sheet is raising seas worldwide, exacerbating the severity and exposure to coastal flooding and coastal erosion for more communities around the planet.

This transition from ice to water and its effects are evident across the Arctic system. The eight major Arctic rivers are discharging more freshwater into the Arctic Ocean. Remarkably, the summit of the Greenland ice sheet experienced its first-ever observed rainfall during summer 2021.

These developments point to a changed and more variable Arctic today. They also give credence to new modeling studies that show the potential for the Arctic to transition from a snow-dominated to rain-dominated system in summer and autumn by the time global temperatures rise to only 1.5 degrees Celsius above pre-industrial times.

The world has already warmed by 1.2°C. Such a shift to more rain and less snow will further transform landscapes, fueling faster glacier retreat and permafrost loss. The thaw of permafrost not only affects ecosystems but also further adds to climate warming by allowing previously once-frozen plant and animal remains to decompose, releasing additional greenhouse gases to the atmosphere.

This year’s report highlights how retreating glaciers and deteriorating permafrost are also posing growing threats to human life through abrupt and localized flooding and landslides. It urges coordinated international efforts to identify these hazards. More rain in the Arctic will further multiply these threats.

Source: The Conversation.