Mt Erebus, an interplanetary laboratory in Antarctica

L’Erebus est le volcan actif le plus au sud de notre planète. Il dresse ses 3794 mètres au-dessus de l’île de Ross en Antarctique. Les températures y sont glaciales la plupart du temps, mais cela n’empêche pas les scientifiques de rendre visite à ce volcan d’exception qui est l’un des rares à posséder un lac de lave. L’Erebus montre aussi une certaine ressemblance avec les mondes de glace qui se trouvent dans l’espace, ceux-là même où la NASA rêve d’envoyer un jour des robots.

Une équipe scientifique du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, basé à Pasadena en Californie, a passé le mois de décembre 2016 à explorer les grottes de glace qui se cachent sur l’Erebus. Pendant plusieurs semaines, les chercheurs ont testé des robots, une foreuse et des outils de cartographie assistée par ordinateur qui pourraient un jour permettre de comprendre les mondes glacés de notre système solaire. Ainsi, les températures d’Europe, l’une de lunes de Jupiter, plongent à des centaines de degrés au-dessous du zéro. La glace y est certainement différente de celle de la Terre; malgré tout, il existe certaines similitudes qui font de l’Erebus un bon terrain d’essai pour les technologies futures.
Les gaz de l’Erebus ont creusé de volumineuses grottes qui sont ornées de forêts de givre et de cathédrales de glace. La chaleur du volcan y maintient une température agréable, autour de zéro degré. Les gaz chauds qui s’échappent à la surface gèlent en formant des tours spectaculaires. A l’intérieur des grottes, le mélange d’air chaud et froid forme des «cheminées» de glace qui atteignent le sol. Ces dernières années, les scientifiques ont découvert une grande variété d’organismes microscopiques à l’intérieur de ces grottes. Ces extrémophiles prouvent que la vie est peut-être possible sur des planètes éloignées qui possèdent des systèmes de grottes identiques.
Au cours de leur mission, les chercheurs ont testé le PUFFER, un robot inspiré de l’origami, qui peut rester à plat pendant son stockage et « gonfler » pour explorer une zone plus vaste. Le PUFFER a déjà été testé dans la région autour du JPL, comme l’Arroyo Seco de Pasadena et dans d’autres environnements désertiques, mais jamais sur la neige.
Un autre outil pourrait être utile pendant les futures explorations : il s’agit d’un capteur de lumière structurée destiné à créer des cartes de grottes en 3D. Toutefois, la glace est un matériau qui pose des problèmes pour le rendu en 3D, en grande partie à cause de son fort pouvoir réfléchissant. La lumière a tendance à rebondir à sa surface et un ordinateur éprouve des difficultés à lire les données et reconstituer un espace.
Une mission sur l’Erebus n’est pas chose facile en raison de l’environnement hostile. Les scientifiques ont été confrontés à trois gros blizzards pendant leur voyage, chacun d’environ une semaine. Cela a entraîné des retards lorsque les hélicoptères d’approvisionnement ne pouvaient pas se déplacer en toute sécurité. S’agissant de l’alimentation en énergie, les éoliennes sur le volcan sont la source d’énergie la plus courante, même si elles sont confrontées aux accumulations de givre sur les pales, avec des vibrations susceptibles de les faire se briser.

Source: SpaceRef .

Voici une belle galerie de photos de l’intérieur de l’Erebus mise en ligne par le National Geographic :

http://photo.nationalgeographic.fr/descente-au-coeur-du-mont-erebus-un-volcan-actif-en-antarctique-2158#dome-d-une-grotte-de-glace-32882

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Mt. Erebus is our planet’s southernmost active volcano, reaching 3,794 metres above Ross Island in Antarctica. Temperatures at the surface are well below freezing most of the year, but that doesn’t stop visits from scientists: Erebus is also one of the few volcanoes in the world with an exposed lava lake. It’s also a good stand-in for a frozen alien world, the kind NASA wants to send robots to someday.

A scientific team from NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL), Pasadena, California, spent the month of December exploring ice caves beneath the volcano. For several weeks, they tested robots, a drill and computer-aided mapping technology that could one day help understand the icy worlds in our outer solar system. Thus, Europa’s temperatures are hundreds of degrees below freezing; its ice is certain to be different than that of Earth’s; but there are some similarities that make Erebus a good testing ground for future technologies.

Mt Erebus’gases have carved out massive caves, which are filled with forests of hoarfrost and cathedral-like ice ceilings. The heat from Erebus keeps the caves cozy, about 0 degrees Celsius, and drives warm gases out of vents at the surface, where they freeze into towers. Within the caves, the mixing of warm and cold air forms icy « chimneys » that reach toward the ground. In recent years, scientists have discovered a diverse array of microscopic organisms living in their interior. These extremophiles suggest that life might be possible on distant planets with similar cave systems.

During their mission, the researchers tested PUFFER, an origami-inspired robot that can sit flat during storage and « puff up » to explore a wider area. PUFFER has driven extensively around JPL, in Pasadena’s Arroyo Seco and other desert environments, but not on snow.

Another tool that that could be helpful for future explorers is a structured light sensor used for creating 3-D cave maps.

Ice is a hard material to 3-D model, in large part because it’s so reflective. Light has a tendency to bounce off its surface, making it difficult for a computer to read that data and reconstruct a space.

Working on Mt Erebus entails a lot of difficulties, due to the adverse environment. The scientists faced three large blizzards during their trip, each lasting around a week. That led to travel delays when supply helicopters couldn’t make safe passage.Wind turbines on the volcano are the most common form of energy, though they face their own challenges: frost builds up on the blades, causing them to vibrate themselves to bits.

Source : SpaceRef..

Here is a nice gallery of photos showing Mt Erebus’interior, released by the National Geographic :

http://photo.nationalgeographic.fr/descente-au-coeur-du-mont-erebus-un-volcan-actif-en-antarctique-2158#dome-d-une-grotte-de-glace-32882

Vue aérienne du cratère de l’Erebus (Crédit photo: Wikipedia)

Des volcans de glace sur une comète ? // Cryovolcanoes on a comet ?

On peut lire sur le site web d’Astronomy Magazine un article très intéressant qui nous apprend que, très probablement, les volcans n’existent pas que sur les lunes et les planètes. La comète 29P / Schwassmann-Wachman, en orbite entre Mars et Jupiter semble montrer les signes d’un volcanisme de glace et émet cette dernière en lieu et place de lave à haute température. Toutefois, au lieu de se cantonner éternellement en un seul lieu, les éruptions se produisent plusieurs fois au même endroit avant de se déplacer vers un autre point dans la croûte de glace de la comète.
La rotation lente de la comète permet à la croûte de s’affaiblir pendant le temps que dure sa journée, tandis que le monoxyde de carbone s’accumule à la surface pendant la nuit. Finalement, l’accumulation de pression sous la surface provoque une éruption. Contrairement à ce qui se passe sur les autres comètes, la «lave» froide de la comète 29P est émise de manière brusque et explosive, et non graduellement. L’éruption cesse d’un seul coup, sans le déclin lent observé sur les autres comètes.
La comète 29P / Schwassmann-Wachman est la plus active de toutes celles qui ont pu être observées. Peu de temps après sa découverte en 1927, la luminosité de la comète commença à changer radicalement. Alors que de nombreuses comètes deviennent de plus en plus lumineuses au fur et à mesure qu’elles se rapprochent du soleil, la 29P a une orbite circulaire presque parfaite et maintient une distance assez constante par rapport à l’étoile. Malgré cette orbite stable, la comète montre des changements remarquables de luminosité, ce qui en fait un objet d’observation passionnant pour les astronomes amateurs.
Les scientifiques cométaires de l’Association Britannique d’Astronomie étudient la comète 29P depuis plus d’une décennie et ils ont identifié 64 éruptions. Leurs recherches ont été publiées dans revue Icarus. Le corps glacé de la comète peut n’avoir que trois à quatre éruptions chaque année, bien que l’on puisse assister à 7 ou 8 événements certaines années. En repérant leur emplacement à la surface de la comète, les scientifiques ont constaté que beaucoup d’éruptions se produisaient dans les mêmes régions. Alors que certaines éruptions réapparaissent après un jour ou deux, d’autres mettent jusqu’à 20 ans pour réapparaître. C’est leur apparition répétée qui a conduit les chercheurs à les considérer comme des événements cryovolcaniques.
Les cryovolcans sont observés sur certaines lunes du système solaire, comme Europe et Ganymède de Jupiter et la lune Titan de Saturne. Les planètes naines peuvent également les héberger ; Pluton et Cérès ont des caractéristiques qui en font de possibles cryovolcans.
L’activité étrange observée sur la comète 29P peut être due à son cycle jour / nuit qui est inhabituellement long. Contrairement à la plupart des comètes, qui tournent selon des échelles horaires, la 29P effectue une rotation seulement une fois tous les 60 jours terrestres. Pendant la longue nuit de la comète, le matériau a le temps de s’accumuler dans des chambres situées sous la surface. Pendant que la comète effectue une rotation au cours de sa longue journée, le gaz se dilate, et comprime la surface. La pression très forte peut ainsi permettre au gaz d’atteindre la surface, au cours d’un événement semblable à une éruption volcanique. Au lieu de magma à haute température, c’est du gaz très froid qui est émis par la comète. Le matériau ainsi émis se comporte pratiquement comme la cire de paraffine. Après s’être accumulé autour de la fracture éruptive, il finit par la reboucher hermétiquement, jusqu’à la fois suivante où la pression devient suffisamment forte pour affaiblir la surface et provoquer une nouvelle éruption.

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On the Astronomy Magazine website, one can read a very interesting article that tells us that volcanoes may not just exist on moons and planets. A comet orbiting between Mars and Jupiter seems to have its own signs of icy volcanism, spewing frozen material instead of hot lava. Rather than a single stagnant mound, however, the eruptions come from a single location multiple times before eventually travelling to another point in the icy crust.

The slow rotation of the comet allows the crust to weaken over the course of its day, while carbon monoxide piles up on the surface again during the night. Eventually, the pressure building beneath the surface erupts. Unlike the jets spotted on other comets, the cold ‘lava’ bursts through suddenly and explosively, with no signs of gradual buildup. Once the explosion is complete, it shuts down without the slow decline common to jets.

Comet 29P/Schwassmann-Wachman is the most active of all known comets. Shortly after its 1927 discovery, the comet’s brightness began to dramatically change. While many comets grow brighter as they travel closer to the sun, 29P orbits in an almost-perfect circle, maintaining a fairly consistent distance from the star. Despite its stable orbit, the comet can make remarkable changes in brightness, making it a favorite for amateur astronomers to observe.

Cometary scientists with the British Astronomical Association studied the comet over more than a decade, identifying 64 outbursts. Their research was published in the journal Icarus. The icy body can have as few as three to four outbursts a year, though some years released seven to eight eruptions. By tracking their location over the surface of the comet, the scientists found that many of the eruptions came from the same regions. While some reappeared after a day or so, others took as long as 20 years to reappear. It was their repeated appearance that led the researchers to dub them as cryovolcanic.

Cryovolcanoes may be common on the icy moons of the solar system, including Jupiter’s moons Europa and Ganymede and Saturn’s moon Titan. Dwarf planets may also host them ; both Pluto and Ceres have features identified as possible cryovolcanoes.

The strange activity on Comet 29P may be due to the unusually long day/night cycle. Unlike most comets, which rotate on hourly scales, 29P rotates only about once every 60 Earth-days. During the comet’s long night, material may pool in chambers beneath the surface. When the comet rotates into its long day, the gas expands, flexing the surface. High pressures can help the gas break through the surface, exploding outward in a volcano-like event. Instead of hot magma, frozen gas streams from the comet.

The material gushing forth behaves a lot like paraffin wax. Material around the eruption fissure eventually seals it closed, where it waits until the next time the pressure beneath is strong enough to weaken the surface.

Image infrarouge (couleurs fausses) de la comète 29P / Schwassmann-Wachman

(Source : NASA)

Neige et glace du Groenland // Snow and ice in Greenland

Cette année encore, nous n’aurons pas de Noël blanc et aucune chute de neige digne de ce nom n’est prévue en France d’ici 2017. Pour compenser, voici quelques photos aériennes du Groenland et de la Mer de Beaufort que j’ai prises en septembre 2016 en me rendant en Alaska. Comme l’ensemble de l’Arctique, le Groenland est en train de fondre et il se pourrait bien que ces images de neige et de glace soient bientôt de lointains souvenirs.

Joyeux Noël!

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This year again, we will not have a white Christmas and no significant snowfall is expected in France by 2017. To compensate, here are some aerial photos of Greenland and the Beaufort Sea that I took in September 2016 while flying to Alaska. Like the Arctic as a whole, Greenland is melting and these images of snow and ice might soon become distant memories.

Merry Christmas!

Photos: C. Grandpey

2016: L’Arctique se réchauffe, la glace et la neige diminuent // 2016: The Arctic is warming up, the ice and the snow are melting

Selon le Bulletin Annuel de l’Arctique (Artic Report Card) publié le 13 décembre 2016, la fonte de l’Arctique a connu une évolution sans précédent au cours de l’année écoulée. Le Bulletin, présenté par la NOAA à la conférence de l’American Geophysical Union à San Francisco, a mis en avant les changements rapides observés dans cette région du globe en 2016 où plusieurs records ont été battus. Le Bulletin de l’Arctique est publié par la NOAA depuis 2006. Il rassemble les données fournies par 61 scientifiques de 11 pays. Plusieurs nouveaux records ou quasi-records ont été enregistrés en 2016, et la tendance générale s’oriente vers un cycle d’accélération du réchauffement dans une région où la température augmente déjà deux fois plus vite que sur le reste de la planète. Le Bulletin de cette année montre clairement un réchauffement plus prononcé et d’une durée plus longue que les années précédentes. Les températures de l’air et de la surface de la mer sont plus élevées, la glace de mer se fait plus rare et est plus fragile, tandis que les eaux océaniques absorbent plus de carbone, ce qui modifie leur composition chimique en les faisant devenir plus acides. La toundra se réchauffe elle aussi et envoie maintenant dans l’atmosphère plus de carbone qu’elle en absorbe.

Mois après mois, l’étendue moyenne de la glace de mer bat de nouveaux records de faiblesse. La surface couverte en septembre est la deuxième plus faible depuis que sont effectuées les observations satellitaires. Le gel automnal a été très lent, avec des niveaux record entre la mi-octobre et la fin novembre. La glace vieille de plusieurs années (qui subsiste en permanence) ne représentait que 22% de la masse totale cette année, alors que ce pourcentage était de 45% en 1985.

La température moyenne de l’air sur terre en 2016 a été la plus élevée jamais enregistrée et de 6,3 degrés supérieure aux relevés de 1900. La température à la surface des mers des Tchouktches et de Barents et sur les côtes est et ouest du Groenland a grimpé à 9 degrés au-dessus des moyennes de 2010.

La couverture de neige au printemps dans l’Arctique nord-américain a atteint un niveau record et, en mai, se situait en dessous de 3,8 millions de kilomètres carrés pour la première fois depuis que le début des observations satellitaires il y a 50 ans.

Au fur et à mesure que l’Arctique se réchauffe et que la différence de température entre cette région et le reste du monde diminue, les vents du jet stream – qui soufflent d’ouest en est – ralentissent et se mettent à onduler. Cela a probablement affecté la météo plus au sud cette année. Cette ondulation du jet stream – qui fait remonter vers le nord l’air plus chaud et l’humidité du sud – pourrait perpétuer le cycle.

En conséquence, il faut s’attendre à la mise en place d’un nouveau régime climatique et écologique dans l’Arctique au cours des années à venir. Un changement semblable s’est produit en 2007, année où la glace de mer pendant l’été a brillé par son absence. L’événement le plus remarquable de l’année écoulée a été le réchauffement observé à l’automne. Les observations du passé se sont concentrées sur l’été. Aujourd’hui, on observe un déplacement du réchauffement persistant vers les mois d’hiver.

Le Bulletin de l’Arctique de cette année est publié alors que des menaces planent sur la climatologie. Malgré cet environnement politique, les climatologues continueront à diffuser le Bulletin Annuel de l’Arctique et les données scientifiques qui s’y rattachent, y compris les observations de la NASA, même si un conseiller de Donald Trump voudrait empêcher cette administration de poursuivre les recherches sur le changement climatique.

Voici une illustration du bulletin de l’Arctique 2016.
Https://youtu.be/G0rp6-BEur8

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According to the annual Arctic Report Card released on December 13^th 2016, during 2016, the meltdown of the Arctic proceeded at an unprecedented clip over the past year. The Report Card, presented by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) at the American Geophysical Union conference in San Francisco, documented rapid changes in the region in 2016, including several records. The Arctic Report Card is an annual, peer-reviewed summary that has been issued by NOAA since 2006. This year’s report gathers information from 61 scientists across 11 nations. Several new records or near-records were posted in 2016, and the overall trend is feeding into a cycle that is speeding warming in a region already heating up at twice the global pace. The Report Card this year clearly shows a stronger and more pronounced signal of persistent warming than in any previous year. Air and sea-surface temperatures are higher, sea ice is sparser and more fragile and ocean waters are absorbing more carbon, changing their chemistry to more acidic levels, while warming tundra is now expelling more carbon that it is drawing in from the atmosphere.

Month after month, average sea-ice extent hit new lows. The minimum extent reached in September tied for the second-lowest extent on the satellite record, and freeze-up after that was slow, with record-low fall levels persisting from mid-October to late November. Thick multiyear ice made up only 22 percent of the pack this year, compared to 45 percent of the 1985 ice cover.

The average air temperature over land in 2016 was the highest on record and 6.3 degrees warmer than in 1900. August sea-surface temperatures in the Chukchi and Barents seas and off the east and west coasts of Greenland soared to levels 9 degrees above the 1982-2010 average for those regions.

Spring snow cover in the North American Arctic hit a record low, and in May dropped below 1.5 million square miles for the first time since satellite observations began five decades ago.

As the Arctic warms and the temperature difference between it and the rest of the world diminishes, the jet stream winds that blow from west to east are slowed and become wavy and meandering. That has likely skewed southern weather this year. And wavy jet streams that pull more warm southern air and moisture into the north could be perpetuating the cycle.

As a consequence, another big shift into a new Arctic ecological regime is to be expected in the coming years. A previous big shift happened in 2007, when summer sea ice hit what was then a record low. The striking development of the past year was the big warmup in the fall. Past stories have focused on the summer. Now we are seeing the persistent warming carrying over into the winter months.

This year’s Arctic Report Card comes amid new threats to climate science. Despite that political environment, climate scientists plan to continue the Report Card and the science that goes into it, including observations from NASA, an agency where at least one Trump adviser wants to halt climate-change research.

Here is an illustration of the Arctic Report Card 2016.

https://youtu.be/G0rp6-BEur8

Photo: C. Grandpey

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