Étiquette : eruptions

Un instrument pour prévoir les éruptions volcaniques // An instrument to predict volcanic eruptions

La NASA a lancé un nouveau prototype d’instrument qui permettra peut-être – c’est le souhait de l’Administration – de prévoir les éruptions volcaniques. D’un poids de moins de six kilogrammes, ce sera le plus petit appareil spatial, avec la résolution la plus élevée, dédié à la détection de gaz comme le dioxyde de soufre et le dioxyde d’azote qui sont souvent des signes avant-coureurs d’activité volcanique.
Baptisé « Nanosat Atmospheric Chemistry Hyperspectral Observation System », ou NACHOS, l’instrument n’est encore qu’un prototype, mais la NASA prévoit sont développement. Il a été lancé depuis la Virginie le 19 février 2022 à bord d’une mission de réapprovisionnement Northrop Grumman vers la Station Spatiale Internationale (ISS). Le NACHOS sera bientôt fixé sur un minuscule satellite CubeSat positionné à environ 480 km au-dessus de la Terre. Le CubeSat est un satellite miniaturisé et modulaire avec des composants qui ont à peu près la taille d’un Rubik’s cube. Lorsque le CubeSat quittera l’ISS en mai 2022, il placera le NACHOS en orbite terrestre basse avant de rentrer dans l’atmosphère.
Le NACHOS sera capable de détecter des gaz dans des zones d’une superficie de seulement 0,4 kilomètre carré. Un communiqué de presse de la NASA explique qu' »un volcan en sommeil qui vient de se réveiller peut émettre du SO2 avant de montrer une activité sismique détectable. Cela laisse donc une chance d’identifier un volcan sur le point d’entrer en éruption avant que celle-ci se déclenche ». .
Les chercheurs de la NASA espèrent que le NACHOS fera plus que simplement prévoir les éruptions volcaniques. L’Administration prévoit d’utiliser l’instrument pour surveiller la qualité de l’air autour des villes et des quartiers et même autour des centrales électriques. Savoir que des gaz sont présents et localiser leurs sources à une échelle inférieure au kilomètre donne la possibilité de prendre des mesures et de minimiser les effets négatifs sur la santé.
La taille du NACHOS fait qu’il est beaucoup moins cher que les satellites actuellement utilisés pour observer les gaz traces. Il a environ la taille d’un ballon de football. Avec plus de puissance et moins de poids, c’est un excellent candidat pour les futures missions de gaz traces dans l’atmosphère.

Le NACHOS restera à bord du Northrop Grumman jusqu’en mai 2022, date à laquelle le vaisseau spatial reviendra sur Terre depuis l’ISS. Le NACHOS devrait rester en orbite pendant environ un an. Cela donnera suffisamment de temps à la NASA pour vérifier la conception de l’instrument et recueillir suffisamment de données pour s’assurer que le concept technologique est réalisable. Ensuite, il sera remplacé par un autre instrument
Source : NASA, CBS News.

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NASA has launched a new prototype instrument that it hopes will help predict volcanic eruptions. Weighing less than six kilograms, the instrument will be the smallest space-based device, together with the highest resolution, dedicated to observing gases like sulfur dioxide and nitrogen dioxide that can be harbingers of volcanic activity.

Named the « Nanosat Atmospheric Chemistry Hyperspectral Observation System, » or NACHOS, the instrument is still just a prototype, but NASA plans to deploy the device. It was launched from Virginia on February 19th, 2022 aboard a Northrop Grumman resupply mission to the International Space Station. NACHOS will soon be perched aboard a tiny CubeSat satellite positioned about 480 km above Earth. The Cube Sat is a type of miniaturized and modular satellite system with components that are roughly the size of a Rubik’s cube. When the spacecraft departs the International Space Station in May 2022, it will place NACHOS in low-Earth orbit before re-entering the Earth’s atmosphere.

NACHOS will be able to detect gases in areas as small as 0.4 square kilometers. A NASA press release explains that « a dormant volcano just waking up may emit SO2 before there is any detectable seismic activity. That gives a chance to identify a potentially erupting volcano before it actually blows. » .

NASA researchers hope that NACHOS will do more than just predict volcanic eruptions. It plans to use the device to monitor the air quality around cities and neighbourhoods and even individual power plants. Recognizing that these gases are present and localizing their sources on a sub-kilometer scale, gives the opportunity to take action and minimize negative health outcomes.

NACHOS’ size makes it much cheaper and smaller than the satellites currently used to observe trace gases. The device is only about the size of a football. Showing more power and less weight, it is an excellent candidate for future atmospheric trace gas missions.

NACHOS will stay on board Northrop Grumman’s Cygnus spacecraft until May 2022, when the spacecraft will head back to Earth from the ISS. NACHOS will be placed in Earth’s lower orbit. It is expected to remain in orbit for around a year. That will give NASA enough time to verify the instrument design and gather enough test data to ensure the technology concept is feasible. Then, it will be replaced with another instrument

Source: NASA, CBS News.

Vue du NACHOS avec ses panneaux solaires déployés (Source : Los Alamos National Laboratory)

Les risques liés aux intrusions magmatiques sur la Péninsule de Reykjanes (Islande) // The hazards of magma intrusions on the Reykjanes Peninsula (Iceland)

Dans une interview accordée aux médias locaux, le géologue islandais Páll Einarson a expliqué que les intrusions magmatiques sous forme de dykes sur la Péninsule de Reykjanes sont susceptibles d’endommager d’importantes infrastructures, tant sur la péninsule que dans la région de Reykjavik, la capitale. Le scientifique a ajouté que ces intrusions, qu’elles débouchent ou non sur une éruption volcanique, pourraient avoir un impact sur les systèmes géothermiques qui alimentent les réseaux d’eau et de chauffage, ainsi que sur les centrales géothermiques. L’une de ces intrusions a été observée en décembre 2021 et on craignait qu’une nouvelle éruption se produise sur la Péninsule de Reykjanes. Cependant, un tel événement ne s’est jamais produit. La sismicité qui a accompagné l’intrusion a considérablement diminué, et on pense que le magma s’est solidifié sous terre.

Selon la définition la plus répandue, un dyke – aussi orthographié dike – est une forme d’intrusion magmatique, « un filon de roche ignée vertical ou à fort pendage » qui se forme « lorsque le magma se fraye un chemin vers la surface en utilisant des fractures dans la roche ».
Páll Einarson a expliqué aux journalistes qui l’interviewaient qu’il y a eu des intrusions magmatiques à trois ou quatre endroits dans la région de la Péninsule de Reykjanes, sans toutefois causer des problèmes sérieux. Cependant, une intrusion au mauvais endroit pourrait provoquer des dommages permanents aux infrastructures. Actuellement, rien n’indique qu’un tel événement soit imminent, mais Páll Einarson explique que la récente éruption de Fagradalsfjall fait partie d’une chaîne complexe d’événements sur la péninsule.
Divers scénarios sont possibles à l’avenir, notamment une activité volcanique sur terre ou en mer, ou l’apparition d’une d’intrusion magmatique autour des sites géothermiques de Krýsuvík et Svartsengi, de la zone de conservation de Heiðmörk à la périphérie de Reykjavík ou des montagnes de Bláfjöll.
Les éruptions sur la Péninsule de Reykjanes ont tendance à être de type fissural, de faible ou moyenne importance, mais la capitale peut connaître des séismes intenses liés à cette activité sur la péninsule. Le problème est qu’il n’y a aucun moyen de prévoir quand de tels événements peuvent se produire.
Source : Iceland Review.

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In an interview with the locan news media, Icelandic geologist Páll Einarson said that dike intrusions on the Reykjanes peninsula could potentially damage important infrastructure, both on the peninsula and in the capital area. The scientist explained that regardless of whether they lead to a volcanic eruption or not, such intrusions could impact the geothermal systems that feed water and heating utilities, as well as geothermal power plants. One of these intrusions was observed in December 2021 and there were fears that a new eruption might occur on the Reykjanes Peninsula. However, such an event never occurred. The seismicity that accompanied the intrusion decreased significantly, and it is believed that the magma solidified underground.

According to the usual definition, a dike (also spelled dyke) is a kind of magma intrusion, a “vertical or steeply-dipping sheet of igneous rock” that forms “as magma pushes up towards the surface through cracks in the rock.”

Páll Einarson told interviewers that there have been magma intrusions in three or four places in the area of the Reykjanes Peninsula that have not caused any serious problems. However, one intrusion in the wrong place could do permanent infrastructural damage. Currently, there is no sign that such an event is imminent but Páll explains the recent eruption of Fagradalsfjall is part of a complex chain of events on the Peninsula.

A variety of scenarios are possible in the future, including volcanic activity on land or at sea, or intrusion activity around the Krýsuvík and Svartsengi geothermal areas, the Heiðmörk conservation area on the outskirts of Reykjavík, or the Bláfjöll mountains.

Eruptions on the Reykjanes Peninsula tend to be small to medium fissure eruptions, and the capital may yet experience intense earthquakes as part of this ongoing activity on the Peninsula. The problem is that there is no way to say when these might occur.

Source: Iceland Review.

 

Différents types d’intrusion magmatique (Source : USGS)

 

Exemple de dyke à Tenerife (Iles Canaries)

La muographie permettra-t-elle un jour de prévoir les éruptions ? // Will muography some day help predict eruptions ?

J’ai expliqué dans des notes précédentes (21 novembre 2015, 11 juillet 2016) que les muons pourraient nous aider à comprendre la structure interne de certains volcans. Un nouvel article publié dans la presse américaine va plus loin et affirme que ces particules cosmiques pourraient être utilisés pour prévoir les éruptions.
Les muons sont partout et nous frappent à chaque seconde. Ces particules, qui se forment lorsque les rayons cosmiques pénètrent dans l’atmosphère terrestre, sont inoffensives et se désintègrent rapidement en formant des amas de particules encore plus fines.
Les muons pénètrent dans les objets comme le font les rayons X,. C’est ainsi qu’ils ont permis aux scientifiques de découvrir une chambre funéraire à l’intérieur de la Grande Pyramide d’Égypte il y a plusieurs années.
Les scientifiques utilisent également des muons pour cartographier la structure interne des volcans, ce qui pourrait un jour aider à prévoir des éruptions. C’est ce que l’on peut lire dans un article publié la semaine dernière dans les Proceedings of the Royal Society.
Pour créer ces cartes, les scientifiques mesurent la faculté des muons à traverser le magma qui circule dans les cavités, les chambres et entre les passages rocheux à l’intérieur des volcans. Ils utilisent ensuite ces informations pour créer des aperçus géologiques. Selon l’un des auteurs de l’article, la muographie, pourrait un jour permettre de suivre les mouvements du magma qui précèdent une éruption
Les muons ont une charge négative, mais sont 207 fois plus lourds que les électrons. Ils se déplacent presque à la vitesse de la lumière. Cette lourdeur et cette vitesse permettent aux particules de pénétrer dans des matériaux denses comme la roche volcanique. Plus l’objet est dense, plus les muons perdent de la vitesse et se désintègrent. De nombreux muons peuvent heurter le flanc d’un volcan et le traverser. Toutefois, si la structure de la montagne est suffisamment dense, par exemple parce qu’un passage est rempli de magma, un muon ne pourra pas sortir de l’autre côté du volcan.
Pour repérer quels muons ont réussi à traverser l’édifice volcanique, les scientifiques installent des détecteurs sur les flancs d’un volcan. Ces détecteurs créent une image de l’intérieur du volcan en capturant les muons qui ne se sont pas désintégrés lors de leur passage à travers l’édifice, et en notant les zones où les muons ne sont pas ressortis. Certains chercheurs réalisent cette cartographie depuis les airs en positionnant les détecteurs de muons à l’intérieur d’hélicoptères et en volant à proximité des flancs du volcan.
Les muons qui traversent complètement l’édifice volcanique projettent des zones sombres sur le détecteur de muons. Mais lorsque les muons frappent des parties denses et se désintègrent, ils laissent des zones plus claires. Autrement dit, plus l’objet est dense, plus zone imprimée est claire. Plus on dispose de détecteurs de muons autour d’un volcan, meilleure est l’image. En utilisant plusieurs détecteurs positionnés autour d’un objet, il est possible de créer une image 3D.
Les chercheurs ont utilisé la muographie pour scruter l’intérieur des volcans japonais Sakurajima et Asama, ainsi que trois volcans en Italie, dont le Vésuve, et La Soufrière de la Guadeloupe.
[NDLR : Le problème est que les détecteurs ne sont pas toujours faciles à mettre en place sur les flancs d’un volcan, comme on a pu le voir avec La Soufrière de la Guadeloupe. De plus, pour être efficaces, les détecteurs doivent être installés sur des volcans coniques, de forme pyramidale comme le mont Unzen au Japon, ou encore le Mayon aux Philippines. Les résultats seraient beaucoup plus aléatoires sur des volcans boucliers comme le Kilauea à Hawaii.]
En plus de la cartographie des entrailles d’un volcan, l’article explique que la muographie pourrait être utilisée pour repérer les réservoirs de magma à l’intérieur des volcans qui sont sur le point d’entrer en éruption et pour suivre le mouvement du magma en temps réel. Les éruptions sont souvent précédées d’une ascension du magma vers le sommet du volcan. L’utilisation de muons pour détecter le déplacement du magma dans la zone sommitale pourrait aider les scientifiques à détecter les éruptions imminentes. Cela permettrait d’évacuer des populations en toute sécurité avant une éruption. Cependant, la muographie est encore loin de ce résultat et le rêve de tout volcanologue n’est pas près de se réaliser…
Source (entre autres) : Business Insider.

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I explained in previous posts (21 November 2015, 11 July 2016) that muons could help us understand the inner structure of some volcanoes. A new article published in the American press goes farther and explains that these cosmic particles could be used to predict eruptions.

Muons are everywhere and strike us every second. These particles, which are created when cosmic rays enter the Earth’s atmosphere, are harmless and quickly decay into clusters of lighter particles.

The particles penetrate objects like X-rays do, which make them useful to scientists, who used muons to uncover a hidden chamber in Egypt’s Great Pyramid several years ago.

Scientists also use muons to map the internal structure of volcanoes, which could one day help predict dangerous eruptions, according to an article published last week in the Proceedings of the Royal Society.

To create those maps, scientists measure how efficiently particles pass through magma flowing through caverns, chambers, and rocky passages in volcanoes, then use that information to create geological blueprints. According to one of the authors of the article, muography, may one day make it possible to track magma movements that may precede an eruption

Muons have a negative charge, but are 207 times heavier than electrons, traveling at nearly the speed of light. That heaviness and speed allows particles to penetrate dense materials like volcanic rock. The denser the object, the more quickly muons lose speed and decay. Many muons can hit the side of a volcano and travel right through. But if the volcano is dense enough, for instance because a passage is filled with magma, a muon won’t make it out the volcano’s other side.

To spot which muons survived the journey, scientists set up muon detectors on the flanks of a volcano. Those detectors create an image of the volcano’s interior by capturing the muons that didn’t decay while passing through the volcano, and noting gaps where muons didn’t survive intact. Some researchers do this mapping from the air by positioning muon detectors inside helicopters and flying near the volcano’s flanks.

Muons that pass through completely cast dark shadows on the muon detector. But when muons hit dense parts of the volcano and decay more quickly, they leave lighter silhouettes. In short, the denser the object, the lighter the silhouette. The more muon detectors surrounding a volcano, the better the image. By using multiple detectors positioned around the object, it’s possible to build up a crude 3D image.

Researchers have used muography to glimpse inside Japan’s Sakurajima and Mount Asama volcanoes, as well as three volcanoes in Italy,including Vesuvius, and La Soufrière volcano in Guadeloupe.

[NDLR: The problem is that the detectors are not always easy to set up on the flanks of a volcano, as could be seen with La Soufrière. Moreover, to be effective, the detectors need to be installed on pyramid-like conical volcanoes like Mount Unzen in Japan. The operations would be much more diffiocult on shield volcanoes like Kilauea in Hawaii.

Beyond helping scientists map volcanic innards, the new article suggests muography could be used to spot magma reservoirs inside volcanoes that are primed to erupt and to track magma movement in real time. Eruptions are often preceded by magma rising toward the volcano’s summit, and using muons to detect magma flow in that summit area may help scientists detect impending eruptions. This would allow people to safely evacuate ahead of an eruption. However, muon technoly is still far from what is a volcanologist’s dream.

Source (among others) : Business Insider.

Image muonique de la Soufrière de la Guadeloupe (Source: CNRS)

Pavlof (Aléoutiennes / Alaska) : difficulté de la prévision éruptive // Pavlof (Aleutians / Alaska) : Predicting eruptions is not easy

L’Alaska héberge 54 volcans actifs, soit 80% du volcanisme actif aux États-Unis. Avant de nombreuses éruptions récentes, la hausse de la sismicité, l’augmentation du tremor volcanique et/ou des déformations rapides du sol ont été observées par les scientifiques de l’Alaska Volcano Observatory (AVO). Ces précurseurs peuvent aider à prévoir les éruptions volcaniques. Ils sont particulièrement importants en Alaska où les conditions météorologiques peuvent empêcher la détection d’autres précurseurs tels que les émissions de vapeur et de gaz, ou les anomalies thermiques par les satellites et les caméras. Cette détection est importante car elle permet d’informer les pilotes des conditions de vol. Il ne faut pas oublier que le trafic aérien est intense entre l’Amérique et l’Asie dans cette partie du monde.
Différents types de précurseurs peuvent apparaître à l’échelle de mois, de semaines, de jours ou même d’heures avant une éruption. Cependant, de telles indications d’une éruption imminente ne sont pas toujours observables sur tous les volcans d’Alaska. Il suffit de prendre l’exemple du Pavlof pour s’en rendre compte. Le Pavlof (2440 m) est un stratovolcan situé dans l’arc volcanique des Aléoutiennes. Il reste muet et est réticent à donner des indices sur une éruption imminente.
Les éruptions récentes du Pavlof en 2013, 2014 et 2016 n’ont pas montré d’activité sismique préalable, et l’éruption de 2007 n’a montré une activité sismique que quelques heures avant l’événement. Les observations satellitaires du volcan confirment que des éruptions du passé se sont produites sans provoquer de déformation préalable du sol.
L’étude de la lave émise par le Pavlof montre que le magma alimentant les éruptions est stocké à une profondeur de plus de 20 km sous sa surface. Lorsque Pavlof n’est pas en éruption, le magma reste probablement en profondeur tandis que les gaz s’accumulent dans le système de stockage de magma profond. On pense que sous la pression des gaz le magma monte rapidement vers la surface juste avant une éruption du Pavlof. Cette situation rend difficile sur le long terme l’observation des précurseurs tels que l’activité sismique superficielle et la déformation du sol.
Le magma du Pavlof est riche en gaz, ce qui entraîne généralement des éruptions explosives, avec des panaches de cendres qui atteignent les hautes altitudes. Par exemple, des panaches de cendres entre 10 et 17 km de hauteur ont été générés lors d’éruptions du Pavlof en 1986, 2014 et 2016. Ces hauteurs de panaches de cendres correspondent aux altitudes de croisière habituelles des vols commerciaux. Étant donné que l’activité volcanique du Pavlof est fréquente et peut produire des panaches de cendres d’une hauteur importante, le volcan représente un danger majeur pour les 60 000 personnes qui survolent les Aléoutiennes chaque jour. C’est pourquoi les scientifiques de l’AVO surveillent attentivement l’arc en raison des dangers posés à l’aviation par le Pavlof et d’autres volcans actifs de cette région
Actuellement, l’AVO achève un projet de mise à niveau des équipements au sol existants utilisés pour surveiller les volcans des Aléoutiennes afin d’améliorer la capacité des scientifiques de l’Observatoire à prévoir les éruptions. À la suite de récentes améliorations, les scientifiques de l’AVO ont remarqué en juillet 2021 l’apparition d’un tremor volcanique sur le réseau sismique du Pavlof, ce qui indiquait le mouvement du gaz, du magma et d’autres fluides dans le sous-sol. Un mois plus tard, le Pavlof est entré dans une période éruptive qui continue actuellement. La couleur de l’alerte aérienne a été élevée à l’ORANGE, un niveau qui indique une éruption avec émissions de cendres mineures.
Le succès de la prévision de l’éruption actuelle du Pavlof laisse supposer que les améliorations apportées à l’équipement de surveillance au sol à proximité du volcan ont peut-être permis aux scientifiques de l’AVO d’identifier une sismicité qui n’avait peut-être pas pu être détectée lors des éruptions précédentes. Cela montre que les améliorations apportées aux instruments de surveillance au sol sur le Pavlof et sur d’autres volcans des Aléoutiennes donnent aux scientifiques de l’AVO un ensemble d’outils plus efficace pour potentiellement prévoir les éruptions.
Source : HVO/USGS.

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Alaska is home to 54 active volcanoes and accounts for 80% of active volcanism in the United States. Before many recent eruptions in Alaska, increases in the number of earthquakes, the appearance of volcanic tremor, and/or rapid ground displacements were observed. These precursors can help forecast volcanic eruptions. They are particularly important in Alaska, where weather can prevent other visible precursors, such as steam and volcanic gas emissions, and thermal anomalies, from being detected by satellites and cameras. This detection is important to inform pilots of the flying conditions. One should keep in mind that air traffic is intense in that part of the world between America and Asia.

Different types of precursory behaviour can occur on scales of months, weeks, days, or even hours before an eruption. However, such indications of impending eruption are not always observable at all Alaskan volcanoes. Pavlof (2440 m) is a stratovolcano located within the Aleutian volcanic arc. It has remained elusive in yielding clues to impending eruption.

Recent Pavlof eruptions in 2013, 2014 and 2016 haven’t shown precursory earthquake activity, and the 2007 eruption showed only hours of precursory earthquake activity. Further, satellite observations of the volcano show that past eruptions have occurred here without causing precursory ground deformation.

Studies of lavas from past eruptions at Pavlof show that the magma feeding these eruptions is stored deep (greater than 20 km) beneath its surface. When Pavlof isn’t erupting, magma likely remains at depth as gases accumulate within this deep magma storage system. The gas-entrained magma is thought to ascend rapidly to the surface just prior to eruption at Pavlof. This phenomenon complicates the Alaska Volcano Observatory (AVO)’s ability to observe longer-term eruption precursors such as shallow earthquake activity and ground deformation.

The gas-rich nature of magma at Pavlof commonly results in explosive eruptions, creating ash plumes that reach high altitudes. For example, ash plumes between 10 and 17 km high were generated during eruptions at Pavlof in 1986, 2014, and 2016. These ash plume heights fall in line with the typical cruising altitudes of commercial aviation flights. Since volcanic activity at Pavlof occurs frequently and can produce ash plumes of significant height, the volcano poses a major hazard to the 60,000 people that fly over the Aleutian arc each day. This is why AVO scientists carefully monitor the Aleutian arc due to the hazards posed to aviation by Pavlof and other active volcanoes there.

Currently, AVO is completing a project to upgrade existing ground-based equipment used to monitor these volcanoes to improve their ability to forecast volcanic eruptions. Following recent upgrades, in July 2021, AVO scientists noticed the onset of volcanic tremor on Pavlof’s network of seismic instruments indicating the movement of gas, magma, and other fluids in the subsurface. A month later, Pavlof entered a period of eruption that is ongoing and the color code was raised to ORANGE, indicating an eruption with minor ash emissions.

The success in forecasting Pavlof’s current eruption suggests that improvements in the ground-based monitoring equipment near the volcano may have allowed AVO scientists to identify tremor that possibly went undetected in previous eruptions. This shows that improvements made to ground-based monitoring instruments at this and other volcanoes give AVO scientists a stronger set of tools to potentially forecast eruptions.

Source: HVO / USGS.

 

Localisation du Pavlov sur l’arc des Aléoutiennes et séquence éruptive sur le volcan (Source: AVO)