Étiquette : étude

Remodelage de la Lune par les volcans // Reshaping of the Moon by volcanoes

Les photos prises par les différentes sondes spatiales montrent que la face visible de la Lune est marquée par d’importants bassins d’impact, tandis que sa face cachée présente des bassins beaucoup moins nombreux et plus petits, avec une croûte nettement plus épaisse. Ce déséquilibre intrigue les scientifiques depuis des décennies. Au fil des ans, les chercheurs ont proposé diverses théories pour expliquer cette asymétrie; elles allaient d’un réchauffement dû aux marées provoqué par l’orbite de la Lune autour de la Terre à une collision géante qui aurait remodelé sa structure interne. Toutefois, aucune preuve claire n’a été apportée quant à un mécanisme capable de justifier une évolution aussi inégale.

Quatre vues hémisphériques de la Lune, obtenues à partir d’images prises par la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA. En haut à gauche : la face visible. En haut à droite : l’hémisphère est. En bas à gauche : la face cachée. En bas à droite : l’hémisphère ouest. (Source : NASA/GSFC/Arizona State University)

Une équipe de scientifiques du Jet Propulsion Laboratory de la NASA a analysé les données de la mission GRAIL et identifié les premiers signes de différences de température au cœur même de la Lune. L’étude, publiée le 14 mai 2025 dans la revue Nature, montre que des éléments producteurs de chaleur dans la croûte lunaire ont maintenu une face de la Lune plus fine et plus chaude que l’autre, même après des milliards d’années.
En 2012, la mission GRAIL de la NASA a utilisé deux sondes spatiales pour cartographier la gravité lunaire avec une précision remarquable. En suivant d’infimes variations de distance entre les deux sondes lors de leur vol autour de la Lune, les chercheurs ont pu détecter de subtiles variations de son attraction gravitationnelle, des différences liées à des structures inégales en profondeur sous la surface lunaire.
En étudiant ces données, les chercheurs ont constaté une différence de 2 à 3 % dans la déformation du manteau lunaire entre ses faces visible et cachée. Des simulations informatiques de la structure lunaire révèlent que cette différence peut être attribuée à un écart de température de 100 à 200 °C entre les hémisphères visible et caché, la face visible étant plus chaude.
Ce contraste est probablement dû à une concentration plus élevée d’éléments radioactifs sur la face visible de la Lune, vestiges d’une activité volcanique datant d’il y a 3 à 4 milliards d’années. En effet, les données de la mission Lunar Prospector de la NASA ont révélé que la face visible de la Lune contient jusqu’à 10 fois plus de thorium que sa face cachée. L’abondance de thorium et d’éléments radioactifs similaires a probablement généré un excès de chaleur, ce qui a provoqué des différences de température de plusieurs centaines de degrés dans le manteau de la face visible au début de l’histoire de la Lune. Cette chaleur a pu créer de vastes poches de roche en fusion contribuant à façonner des formations volcaniques, telles que les maria ou mers lunaires que nous observons aujourd’hui. Les maria sont de vastes plaines basaltiques sombres sur la Lune, formées par la lave en s’écoulant dans d’anciens bassins d’impact. Les auteurs de l’étude pensent que les processus qui ont formé les mers lunaires il y a plusieurs milliards d’années sont toujours présents et actifs aujourd’hui. Des missions comme GRAIL, qui mesurent l’évolution du champ gravitationnel d’une planète lors du déplacement d’une sonde spatiale, permettent aux scientifiques d’obtenir à distance de précieux indices sur les caractéristiques internes des corps planétaires. Comme cette technique ne nécessite pas l’atterrissage d’une sonde spatiale, elle permet de révéler plus facilement les structures internes de planètes comme Mars, Encelade, lune de Saturne, ou Ganymède, lune de Jupiter.
Source : space.com.

À voir sur France 5, dans le cadre de Science Grand Format, un très intéressant documentaire intitulé « De l’autre côté de la Lune« . Il nous montre parfaitement la face cachée de notre voisine, mais aussi les enjeux de la conquête spatiale de la Lune et le Mars.

https://www.france.tv/france-5/science-grand-format/4725331-de-l-autre-cote-de-la-lune.html

———————————————–

Photos taken by the different spacecraft show that the moon’s nearside is scarred by massive impact basins, while its farside features far fewer and smaller basins, and a significantly thicker crust. This imbalance has puzzled scientists for decades. Over the years, researchers have proposed various theories to explain this asymmetry, ranging from tidal heating caused by the moon’s orbit around Earth to a giant early collision that reshaped its internal structure. But there has been no clear evidence pointing to a mechanism capable of driving such an uneven evolution.

A team of scientists at NASA’s Jet Propulsion Laboratory analyzed data from NASA’s GRAIL mission and identified the first clear signs of temperature differences deep within the moon. The study, published on May 14th, 2025 in the journal Nature, suggests heat-producing elements lingering in the moon’s crust have kept one side of the moon thinner and warmer than the other, even after billions of years.

In 2012, NASA’s GRAIL mission used a pair of spacecraft to map the moon’s gravity with remarkable precision. By tracking tiny shifts in the distance between the two orbiters as they flew around the moon, the researchers were able to detect subtle variations in its gravitational pull, differences linked to uneven structures deep beneath the lunar surface.

Studying this data, the researchers found a 2–3% difference in how the moon’s mantle deforms between its near and far sides. Computer simulations of the moon’s structure suggest this difference can be attributed to a temperature gap of 100-200 degrees Celsius between the nearside and farside hemispheres, with the nearside being warmer.

This contrast has likely been sustained by a higher concentration of radioactive elements on the moon’s nearside, which are remnants of volcanic activity from 3 billion to 4 billion years ago. Indeed, data from NASA’s Lunar Prospector mission revealed the lunar nearside contains up to 10 times more thorium than lunar farside. The abundance of thorium and similar radioactive elements probably generated additional heat, driving temperature differences of several hundred degrees throughout the nearside mantle during the moon’s early history. This heat may have created large pockets of molten rock, helping shape volcanic features, such as the lunar maria we see today. The lunar maria are large, dark, basaltic plains on Earth’s Moon, formed by lava flowing into ancient impact basins. The authors of the study think that the processes which formed the lunar maria several billion years ago are still present and active today.

Missions like GRAIL that measure how a planet’s gravity field changes as a spacecraft orbits allow scientists to gain valuable clues about the internal characteristics of planetary bodies from afar. Because this technique does not require a spacecraft to land on the surface, it can more easily reveal interior structures of worlds like Mars, Saturn’s moon Enceladus, or Jupiter’s moon Ganymede.

Source : space.com.

La formation de la faille de Denali (Amérique du Nord) // Formation of the Denali Fault (North America)

Impossible de le rater – sauf si le temps est bouché – lorsque l’on voyage en Alaska. Le Denali, autrefois appelé mont McKinley, est la plus haute montagne du continent nord-américain. Il culmine à 6 190 m d’altitude.

 

Photos: C. Grandpey

Ces dernières années, de nombreuses questions se sont posées sur la formation de la montagne. Il semble qu’une nouvelle étude apporte une réponse définitive. Nous savons enfin comment s’est formée la faille qui a donné naissance au Denali.
Baptisée faille de Denali, elle s’étire dans la moitié sud de l’Alaska, dans la Chaîne de l’Alaska. Elle mesure plus de 2 000 kilomètres de long et traverse le sud de l’Alaska, le sud-ouest du Yukon et revient vers le sud-est de l’Alaska. La face nord du Denali, connue sous le nom de Wickersham Wall, s’élève à 4 500 mètres de sa base et est le résultat d’un mouvement vertical relativement récent le long de la faille.

Source : USGS

Selon une nouvelle étude publiée en octobre 2024 dans la revue Geology, la faille de Denali est en fait une ancienne suture où deux masses terrestres se sont autrefois jointes (En géologie, une suture désigne la zone de contact consécutive à la fermeture d’un domaine océanique entre deux domaines tectoniques). Il y a 72 à 56 millions d’années, une plaque océanique appelée Terrane Composite de Wrangellia est entré en contact avec la bordure occidentale de l’Amérique du Nord et s’y est amarrée.
Selon l’auteur principal de l’étude, « notre compréhension de la croissance lithosphérique, ou croissance des plaques, le long de la marge occidentale de l’Amérique du Nord devient plus claire ».
La faille de Denali est une faille décrochante – ou coulissante – un endroit où deux morceaux de croûte continentale glissent l’un sur l’autre. Le 3 novembre 2002, la faille a bougé et déclenché un séisme de magnitude M7,9 qui a fait rompre les amarres d’embarcations à Seattle, à plus de 2 400 kilomètres de là.

 La conception de l’oléoduc trans-Alaska qui a tenu compte de la faille de Denali a permis d’éviter la rupture de la structure lors du séisme de M7,9 du 3 novembre 2002 (Source : USGS)

Les chercheurs ont étudié trois sections de la faille : les Clearwater Mountains du sud-est de l’Alaska, le lac Kluane dans le territoire canadien du Yukon et les montagnes côtières près de Juneau. Ces sites sont distants de plusieurs centaines de kilomètres le long de la ligne de faille. Les sites sont répartis sur environ 1 000 kilomètres.
Des recherches menées dans les années 1990 avaient laissé entendre que, malgré cette distance, ces trois sections de faille se sont formées au même moment et au même endroit, pour ensuite se séparer plus tard lorsque les deux côtés de la faille ont glissé l’un contre l’autre. Toutefois, personne n’avait confirmé cette hypothèse.
Pour avoir la confirmation de cette hypothèse, l’auteur principal de l’étude a analysé un minéral appelé monazite dans les trois sections de la faille. Ce minéral, qui est composé d’éléments de terres rares, se modifie lorsque la roche qui l’héberge se transforme sous une pression ou une température élevée, ce qui permet de comprendre l’histoire de la roche.
Les auteurs de l’étude ont montré que chacune de ces trois ceintures métamorphiques inversées indépendantes s’est formée en même temps, dans des conditions similaires. De plus, toutes occupent un cadre structural très similaire. Non seulement elles ont le même âge, mais elles se sont toutes comportées de manière similaire. Leur âge diminue, structurellement.
Cette diminution d’âge est la conséquence d’un phénomène appelé métamorphisme inversé, par lequel les roches formées sous des températures et des pressions élevées se trouvent au-dessus des roches formées sous des températures et des pressions plus basses. C’est le contraire du schéma habituel, étant donné que plus on descend dans la croûte terrestre, plus la température et la pression sont élevées. Le métamorphisme inversé se rencontre dans les endroits où les forces tectoniques ont déformé la croûte et repoussé des roches plus profondes sur des roches moins profondes.
L’étude révèle que ces trois régions se sont formées au même endroit et au même moment. Cet endroit est la zone de suture terminale entre la plaque nord-américaine et la sous-plaque de Wrangell, une mini-plaque tectonique qui fait partie du puzzle complexe de la côte nord du Pacifique.
Source : Live Science via Yahoo News.

——————————————————-

You can’t miss it when travelling across Alaska. Denali – formerly called Mount Mc Kinley – is the highest mountain of the North American continent. It culminayes 6,190 m above sea level.

In the past years, many questions were asked about the formation of the mountain. It looks as if a new study is providing an answer. We finally know how a fault that gave rise to Denali first formed.

Called the Denali Fault, it is located in the southern half of Alaska in the Alaska Range. It is more than 2,000 kilometers long, arcing through southern Alaska, southwestern Yukon, and back into southeastern Alaska. The steep north face of Denali, known as the Wickersham Wall, rises 4,500 meters from its base, and is a result of relatively recent vertical movement along the fault

According to a new study published in October 2024 in the journal Geology, the Denali Fault is actually an ancient suture mark where two land masses once joined together. Between 72 million and 56 million years ago, an oceanic plate called the Wrangellia Composite Terrane bumped into the western edge of North America and stuck there.

According to the lead author of the research, « our understanding of lithospheric growth, or plate growth, along the western margin in North America is becoming clearer. »

The Denali Fault is a strike-slip fault, a place where two chunks of continental crust slide past each other. On November 3rd,, 2002, the fault jolted, triggering an M7.9 earthquake that knocked houseboats off their moorings more than 2,400 kilometers away in Seattle.

The researchers studied three sections of the fault: The Clearwater Mountains of southeastern Alaska, Kluane Lake in Canada’s Yukon Territory, and the Coast Mountains near Juneau. These sites are hundreds of kilometers apart along the faultline. The sites are spread across about 1,000 kilometers.

Research in the 1990s had suggested that despite this distance, these three fault sections were formed at the same time and place, only to be torn apart later as the two sides of the fault slid against one another. But no one had confirmed that finding.

In an attempt to do so, the lead author of the study analysed a mineral called monazite at all three locations. This mineral, which is made of rare-Earth elements, changes as the rock hosting it is transformed under pressure or high temperature, giving a way to understand the rock’s history.

The authors of the study showed that each of these three independent inverted metamorphic belts all formed at the same time under similar conditions. Moreover, all occupy a very similar structural setting. Not only are they the same age, they all behaved in a similar fashion. They decrease in age, structurally, downward.

This decrease in age is an effect of a phenomenon called inverted metamorphism, whereby rocks formed under high temperatures and pressures are found above rocks formed under lower temperatures and pressures. This is the opposite of the usual pattern, given that the deeper you go in the Earth’s crust, the hotter and more pressurized it is. Inverted metamorphism is found in places where tectonic forces have warped the crust and pushed deeper rocks over shallower ones.

The study reveals that these three regions formed at the same place and time. That place was the terminal suture zone between the North American plate and the Wrangell subplate, a mini tectonic plate that makes up part of the complex jigsaw of the northern Pacific coast.

Source : Live Science via Yahoo News.

L’Ol Doinyo Lengaï (Tanzanie) s’enfonce dans le sol // Ol Doinyo Lengai (Tanzania) is sinking into the ground

Il y a quelques jours (le 4 août 2024), j’ai diffusé une note donnant les dernières nouvelles de l’Ol Doinyo Lengaï, le seul volcan actif au monde à émettre des carbonatites.
Un article publié sur le site Live Science nous informe que le Lengaï s’enfonce peu à peu dans le sol depuis 10 ans, et que la cause pourrait être la perte de volume d’un réservoir qui se trouverait juste sous l’un des deux cratères. C’est la conclusion d’une nouvelle étude publiée le 8 juin 2024 dans la revue Geophysical Research Letters. Les chercheurs ont utilisé les données de deux systèmes satellitaires, Sentinel-1 et Cosmo-SkyMed, pour élaborer des cartes montrant l’évolution au fil du temps du sol autour de l’Ol Doinyo Lengai.
La nouvelle étude révèle que le sol autour du sommet du Lengai s’est affaissé à raison de 3,6 centimètres par an entre 2013 et 2023. Cela signifie que le volcan qui culmine officiellement à 2 962 mètres d’altitude a perdu environ 36 centimètres au cours de la période couverte par l’étude. Les cartes montrent qu’une zone circulaire autour du cratère nord du volcan « s’éloigne du satellite, de manière constante au fil du temps. »

Illustration du système d’alimentation sous le Lengaï, extraite de l’étude mentionnée ci-dessus.

Comme je l’ai écrit précédemment, l’Ol Doinyo Lengai a connu un épisode explosif en septembre 2007. Cette activité s’est poursuivie jusqu’au printemps 2008, après quoi le volcan a recommencé à produire des coulées de lave. Des études antérieures avaient déjà signalé que le cratère qui venait d’exploser était probablement en train de s’affaisser. La nouvelle étude confirme que les pentes supérieures du cratère s’affaissent depuis 2013. Il convient de noter que les chercheurs n’ont pas étudié les données entre 2008 et 2013. Selon les auteurs de la dernière étude, la cause probable de cet affaissement est un réservoir de magma dont la taille est en train de se réduire, à un millier de mètres sous le volcan.
On peut lire dans la dernière étude qu’« aucune recherche ne s’est intéressée à la géométrie et aux caractéristiques du système d’alimentation magmatique peu profond sous l’Ol Doinyo Lengai. » Il se peut que ce réservoir soit connecté à un réservoir plus profond et plus volumineux à 3 000 mètres ou plus sous le volcan.
Les chercheurs expliquent que la surveillance de l’affaissement de l’Ol Doinyo Lengai est importante pour prévoir les éruptions. Ils ajoutent qu’il existe également une fissure remplie de lave, d’une centaine de mètres de longueur, le long du bord ouest du volcan. « Elle pourrait s’allonger encore davantage avec les éruptions et le processus d’affaissement du Lengai. Selon Francis Balland, cette fracture présente une longueur d’une centaine de mètres, une largeur d’environ 5 mètres et des parois verticales de 5 à 10 mètres de hauteur.
Source :Live Science via Yahoo News.

Voici une bonne vidéo qui montre parfaitement les caractéristiques physiques de la carbonatite, ainsi que sa fluidité :

https://youtu.be/qputaVyn7TE

Débordement d’un lac de lave au sommet du Lengaï (Photo: C. Grandpey)

————————————————————

A few days ago August 4th, 2024), I wrote a post giving the latest news of Ol Doinyo Lengai, the only active volcano in the world to erupt carbonatite lava.

An artiicle published on the Live Science website informs us that this volcano has been steadily sinking into the ground for the past 10 years, and the cause could be a deflating reservoir directly beneath one of the volcano’s two craters. This is the conclusion of a new study published on June 8th, 2024 in the journal Geophysical Research Letters. It used data from two satellite systems, Sentinel-1 and Cosmo-SkyMed, to produce maps showing changes over time in the ground around Ol Doinyo Lengai.

The new research reveals that the ground around the summit of Ol Doinyo Lengai subsided at a rate of 3.6 centimeters per year between 2013 and 2023. This means the 2,962-meter-tall volcano lost about 36 centimeters in the timeframe of the study.

The maps indicate that a circular patch of ground around the volcano’s northern crater is « moving away from the satellite with a steady rate of displacement over time.

As I put it before, Ol Doinyo Lengai showed explosive activity in September 2007. This activity continued through spring 2008, after which the volcano resumed producing lava flows. Previous research suggested the newly-blasted crater may be subsiding, and the new study confirms that the upper slopes of this crater have been sinking since 2013. It should be noted the researchers did not look at data between 2008 and 2013. According to the authors of the latest study, the likely cause for this subsidence is a deflating magma reservoir located about 1,000 meters beneath the volcano.

One can read in the study that « the geometry and characteristics of the shallow magma plumbing system below Ol Doinyo Lengai remain elusive. » This reservoir may be connected to a bigger magma storage area 3,000 meters or deeper beneath the volcano.

The researchers explain that monitoring the subsidence of Ol Doinyo Lengai is important to forecast eruptions. There is also a growing 100-meter-long lava-filled fissure along the western rim of the volcano that « could further elongate as Ol Doinyo Lengai continues to erupt and subside, » according to the study. Francis Balland has informed me that this fissure is about 100 meters long, 5 meters wide, with 5-10-meter-high walls.

Source : Live Science via Yahoo News.

Here is a good video that perfectly shows the physical characteristivs of carbonatite lava, as well as its fluidity :

https://youtu.be/qputaVyn7TE

Compréhension en profondeur des éruptions // Deep understanding of eruptions

Les derniers événements en Islande ont montré que les scientifiques savent qu’une éruption est susceptible de se produire, mais ils ne peuvent pas prédire le moment précis où elle débutera. Lorsqu’ils sont sur le point d’entrer en éruption, les volcans montrent des signes qui sont enregistrés par des instruments tels que des sismomètres, des inclinomètres ou même par les satellite. Ces paramètres concernent les couches les plus superficielles de la croûte terrestre.
De nouvelles recherches, menées par des équipes de l’Imperial College de Londres et de l’Université de Bristol, révèlent que nous devrions observer ce qui se passe plus profondément, jusqu’à 20 km sous terre. Certains indices annonciateurs d’éruptions pourraient nous aider à améliorer nos prévisions.

Les auteurs de l’étude se sont concentrés sur la compréhension des réservoirs magmatiques, là où une chaleur extrême fait fondre les roches solides et les transforme en magma à des profondeurs d’environ 10 à 20 kilomètres.
Après avoir collecté des données sur cette zone, l’équipe scientifique les a intégrées dans des modèles informatiques. Les chercheurs ont découvert que certaines conditions au sein des réservoirs magmatiques profonds pouvaient donner des indications sur la taille, la composition et la fréquence des éruptions volcaniques. En d’autres termes, en étudiant ce qui se passe en bas, nous pouvons mieux prévoir ce qui pourrait se passer en haut.
La flottabilité du magma est peut-être l’un des indicateurs les plus surprenants d’une éruption. Contrairement aux théories émises jusqu’à présent, la nouvelle étude montre que c’est la flottabilité du magma, plus que la proportion de roches solides et fondues, qui déclenche les éruptions. Une fois que la densité du magma lui permet de flotter, donc de s’élever, il crée des fractures dans la roche solide sus-jacente. ; il s’engouffre alors très rapidement dans ces fractures et provoque une éruption.
Un autre facteur est la taille du réservoir magmatique proprement dit. Un réservoir magmatique de grande taille ne signifie pas forcément que l’éruption sera plus importante. En effet, plus le réservoir est grand, plus la chaleur est dispersée, ce qui réduit la vitesse de fusion des roches et leur transformation en magma. De plus, plus le magma reste longtemps sous terre, plus l’éruption sera réduite.
Un auteur de l’étude affirme qu' »en améliorant notre compréhension des processus à l’origine de l’activité volcanique et en fournissant des modèles qui mettent en lumière les facteurs contrôlant les éruptions, la nouvelle étude constitue une étape cruciale vers une meilleure surveillance et prévision de ces puissants événements géologiques ».
Source : Science Advances.

Vous pourrez lire l’étude (en anglais) et découvrir les illustrations en plus grande taille en cliquant sur ce lien :

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add1595

——————————————————-

The recent events in Iceland have shown that scientissts know that an eruption is likely to erupt. However, they cannot predict the precise moment an eruption will begin. When tey are bout to erupt,volcanoes often show signs that are recorded by instruments suchas seismometers, tiltmetersor even satellite images. These parameters concern the topmost layers of Earth’s crust.

New research, led by teams from Imperial College London and the University of Bristol, suggests we should look deeper, down to 20 km underground, at different eruption clues that might help us improve our predictions.

The authors of the study focused on understanding magma source reservoirs deep beneath our feet, where extreme heat melts solid rocks into magma at depths of around 10 to 20 kilometers.

After collecting data from this part of the Earth’s crust, the team fed that data into computer models. What they found was that certain conditions within deep magma reservoirs could indicate the size, composition and frequency of volcanic eruptions. In other words, by studying what is going on below, we can better predict what might happen above.

Magma buoyancy is perhaps one of the most surprising indicators of an eruption. Contrary to previous beliefs, the new study suggests that the buoyancy of the magma, rather than the proportion of solid and molten rock, is what drives eruptions, Once the magma becomes buoyant enough to float, it rises and creates fractures in the overlying solid rock ; it then flows through these fractures very rapidly, causing an eruption.

Another factor is the size of the reservoir itself. While it is true that larger reservoirs hold more magma, that doesn’t always mean the eruption will be greater. The larger the reservoir, the more heat is dispersed, reducing the rate of melting rock into magma. Plus, the longer magma sits underground, the smaller the eruption will be.

One author of the study says that « by improving our understanding of the processes behind volcanic activity and providing models that shed light on the factors controlling eruptions, the new research is a crucial step towards better monitoring and forecasting of these powerful geological events. »

Source : Science Advances.

You can read the whole  study and discover the full-scale  illustrations by clicking on this link :

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add1595