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La chaleur interne de la Terre accélère le glissement de la calotte glaciaire du Groenland // Heat from Earth’s interior accelerates the sliding of ice sheets in Greenland

Jusqu’à présent, l’amincissement de la calotte glaciaire du Groenland était attribué à la seule hausse des températures qui accompagne le réchauffement climatique actuel sur notre planète. De nouvelles recherches laissent supposer que la dissipation de la chaleur interne de la Terre est également responsable de l’accélération du glissement de la calotte glaciaire du Groenland vers la mer. La dernière étude, publiée dans la revue Scientific Reports, est la première à établir un lien entre cette perte de glace et la chaleur en provenance de l’intérieur de la Terre.
La recherche est le fruit d’un travail de dix ans sur le fjord Young Sund au Groenland. Pendant ces dix années, des scientifiques du Centre de Recherche Arctique, de l’Université d’Aarhus et de l’Institut des Ressources Naturelles du Groenland ont mesuré les températures et les niveaux de salinité dans le fjord. Leur étude a montré que l’eau du fjord, entre 200 et 330 mètres de profondeur, s’est graduellement réchauffée au cours de la dernière décennie.
Une analyse plus poussée a montré qu’une quantité importante de chaleur émanait de l’intérieur de la Terre et réchauffait lentement l’eau du fjord. Les scientifiques estiment à environ 100 milliwatts (mW) par mètre carré l’énergie transférée de l’intérieur de la Terre vers le fjord.
Les résultats montrent que des quantités similaires de chaleur ont atteint la base des glaciers de la région. Ce nouveau mécanisme de réchauffement crée une lubrification qui accélère la progression des glaciers vers la mer.
Selon les chercheurs, c’est l’action combinée de la température plus élevée de l’air et de la mer, les précipitations venues du ciel, la dynamique locale de la calotte glaciaire et la perte de chaleur de l’intérieur de la Terre qui entraîne la perte de masse de la calotte glaciaire du Groenland. Ils sont persuadés que la chaleur de l’intérieur de la Terre affecte le mouvement de la glace, et ils pensent qu’une infiltration de chaleur identique se produit en dessous d’une grande partie de la calotte glaciaire dans la partie nord-est du Groenland.
Il est difficile de mesurer le flux de chaleur sous les glaciers, mais les scientifiques espèrent que leurs dernières découvertes permettront une modélisation plus précise du mécanisme de réchauffement. Avec des mesures plus précises du flux de chaleur, les scientifiques pourront prédire avec plus de précision le devenir des calottes glaciaires du Groenland.
Vous trouverez plus de détails sur l’étude en cliquant sur ce lien:

https://www.nature.com/articles/s41598-018-19244-x

Source: Nature.com.

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Up to now, the thinning of Greenland’s icecap was attributed to rising temperatures that accompany the current global warming n Earth. New research suggests the dissipation of heat from Earth’s interior is also responsible for the acceleration of the seaward slide of Greenland’s ice sheets. The latest research, published in the journal Scientific Reports, is the first to link the ice loss with escaped heat from Earth’s interior.

The research was made possible by a decade-long survey of Greenland’s Young Sund fjord. For ten years, scientists with the Arctic Research Centre, Aarhus University and the Greenland Institute of Natural Resources measured temperatures and salinity levels in the fjord. Their survey showed deep-lying water in the fjord, between 200 and 330 metres deep, has gradually warmed over the last decade.

Further analysis showed a significant amount of heat is emanating from Earth’s interior, slowly warming the fjord’s water. Scientists estimated 100 milliwatts (mW) per square metre of energy was transferred from the Earth’s interior to the fjord.

The findings suggest similar amounts of heat were transferred to the bottoms of surrounding glaciers. This newly detailed warming mechanism creates lubrication, accelerating glacial descent.

According to the researchers, it is the combination of higher temperatures in the air and the sea, precipitation from above, local dynamics of the ice sheet and heat loss from the Earth’s interior that determines the mass loss from the Greenland ice sheet. They are persuaded that the heat from the Earth’s interior affects the movement of the ice, and they expect that a similar heat seepage takes place below a major part of the ice cap in the north-eastern corner of Greenland.

Measuring heat flux beneath glaciers is difficult, but scientists hope their latest findings will lead to more accurate modeling of the warming mechanism. With more accurate measurements of heat flux, scientists can more accurately predict the fate of Greenland’s ice sheets.

More details about the study can be found at this address: https://www.nature.com/articles/s41598-018-19244-x

Source : Nature.com.

Young Sund Fjord (Source : Arctic Science Partnership)

La NASA peut-elle empêcher les super éruptions ? // Can NASA prevent super eruptions ?

On a recensé une vingtaine de super volcans sur terre, avec des éruptions majeures qui se produisent en moyenne une fois tous les 100 000 ans. Si une telle éruption se produisait aujourd’hui, l’une des plus grandes conséquences serait la famine, avec un long hiver volcanique qui pourrait empêcher notre civilisation d’avoir suffisamment de vivres pour nourrir la population actuelle. En 2012, les Nations Unies ont estimé à 74 jours les réserves alimentaires dans le monde.
Lorsque les scientifiques de la NASA ont étudié le problème, ils ont conclu que la solution la plus logique serait simplement de « refroidir » un super volcan. Un volcan de la taille de Yellowstone est avant tout un gigantesque générateur de chaleur, l’équivalent de six centrales industrielles. Yellowstone laisse échapper actuellement dans l’atmosphère environ 60 à 70% de la chaleur stockée dans les profondeurs, via l’eau qui s’infiltre dans la chambre magmatique par des fissures. Le reste s’accumule à l’intérieur du magma, ce qui lui permet de dissoudre de plus en plus de gaz volatils et de roches environnantes. Une fois que cette chaleur atteint un certain seuil, une éruption explosive est inévitable.
Les scientifiques de la NASA pensent que si une grande partie de cette chaleur pouvait être extraite, le super volcan n’entrerait jamais en éruption. Ils estiment que si une augmentation de 35% du transfert de chaleur pouvait être obtenue à partir de sa chambre magmatique, Yellowstone ne constituerait plus une menace. La seule question est de savoir quelle est la solution pour y parvenir.

Une solution serait d’augmenter la quantité d’eau à l’intérieur du super volcan, mais il sera probablement impossible de convaincre les hommes politiques de cautionner une telle initiative. Construire un grand aqueduc dans une région montagneuse serait à la fois coûteux et difficile et la population n’accepterait pas que l’eau soit utilisée de cette façon. On manque d’eau potable partout dans le monde et un tel projet consistant à utiliser de l’eau pour refroidir un super volcan serait forcément très controversé.
Au lieu de cela, la NASA a imaginé un plan très différent. La solution la plus envisageable serait de forer jusqu’à 10 km de profondeur à l’intérieur du super volcan et d’injecter de l’eau à haute pression. En circulant, l’eau remonterait à une température d’environ 350°C, tout en extrayant lentement, jour après jour, la chaleur du volcan. Un tel projet, dont le coût atteindrait environ 3,46 milliards de dollars, pourrait décider les hommes politiques à risquer un tel investissement. Yellowstone laisse échapper actuellement environ 6GW sous forme de chaleur. Avec un tel forage, cette chaleur pourrait être utilisée dans une centrale géothermique qui génèrerait de l’énergie électrique à un prix extrêmement compétitifs estimé à environ 0,10 dollars par kWh. Au final, en forant un peu plus profondément, on aurait rapidement un retour sur investissement et une électricité qui pourrait alimenter la région autour du super volcan pendant une période de plusieurs dizaines de milliers d’années. L’avantage sur le long terme est que l’on empêche une éruption du super volcan qui serait un désastre pour l’humanité. Toutefois, le forage à l’intérieur d’un super volcan n’est pas sans risques et pourrait déclencher l’éruption que l’on veut éviter à tout prix !
Une autre solution serait de démarrer le forage en dehors des limites du Parc National de Yellowstone et d’extraire la chaleur de la partie inférieure de la chambre magmatique. De cette façon, on empêche la chaleur qui vient d’en bas d’atteindre le haut de la chambre, là même où se trouve la véritable menace. Cependant, ceux qui défendent un tel projet ne verront jamais si c’est une réussite au cours de leur vie. Le refroidissement de Yellowstone de cette manière interviendrait à raison d’un mètre par an et il faudrait donc des dizaines de milliers d’années pour que la roche soit refroidie.
Même si ce dernier projet semble peu réaliste, il mérite réflexion et pourrait faire partie des solutions pour éviter une catastrophe. Un tel plan pourrait être appliqué à tous les super volcans actifs de la planète et les scientifiques de la NASA espèrent que leurs idées encourageront une discussion scientifique et un débat pour s’attaquer à cette menace.
Source: La BBC.

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There are around 20 known supervolcanoes on Earth, with major eruptions occurring on average once every 100,000 years. One of the greatest threats an eruption may pose is thought to be starvation, with a prolonged volcanic winter potentially prohibiting civilisation from having enough food for the current population. In 2012, the United Nations estimated that food reserves worldwide would last 74 days.

When NASA scientists came to consider the problem, they found that the most logical solution could simply be to cool a supervolcano down. A volcano the size of Yellowstone is essentially a gigantic heat generator, equivalent to six industrial power plants. Yellowstone currently leaks about 60-70% of the heat coming up from below into the atmosphere, via water which seeps into the magma chamber through cracks. The remainder builds up inside the magma, enabling it to dissolve more and more volatile gases and surrounding rocks. Once this heat reaches a certain threshold, then an explosive eruption is inevitable.

But if more of the heat could be extracted, then the supervolcano would never erupt. NASA estimates that if a 35% increase in heat transfer could be achieved from its magma chamber, Yellowstone would no longer pose a threat. The only question is how to proceed.

One possibility is to simply increase the amount of water in the supervolcano. But from a practical perspective, it would likely be impossible to convince politicians to sanction such an initiative. Building a big aqueduct uphill into a mountainous region would be both costly and difficult, and people do not want their water spent that way. People are desperate for water all over the world and so a major infrastructure project, where the only way the water is used is to cool down a supervolcano, would be very controversial.

Instead NASA have conceived a very different plan. They believe the most viable solution could be to drill up to 10 km down into the super volcano, and pump down water at high pressure. The circulating water would return at a temperature of around 350°C, thus slowly day by day extracting heat from the volcano. And while such a project would come at an estimated cost of around 3.46 billion dollars, it could convince politicians to make the investment. Yellowstone currently leaks around 6GW in heat. Through drilling in this way, it could be used to create a geothermal plant which generates electric power at extremely competitive prices of around $0.10/kWh. In the end, by drilling somewhat deeper, you would pay back your initial investment and get electricity which can power the surrounding area for a period of potentially tens of thousands of years. And the long-term benefit is that you prevent a future supervolcano eruption which would devastate humanity. But drilling into a supervolcano does not come without certain risks. Namely triggering the eruption you are intending to prevent.

Instead, the idea is to drill in starting outside the boundaries of Yellowstone National Park, and extracting the heat from the underside of the magma chamber. This way you are preventing the heat coming up from below from ever reaching the top of the chamber which is where the real threat arises. However those who instigate such a project will never see it to completion, or even have an idea whether it might be successful within their lifetime. Cooling Yellowstone in this manner would happen at a rate of one metre a year, taking of the order of tens of thousands of years until just cold rock was left.

But to prevent a catastrophe, such long-term thinking and planning may be the only choice. Such a plan could be potentially applied to every active supervolcano on the planet, and NASA’s scientists are hoping that their blueprints will encourage more practical scientific discussion and debate for tackling the threat.

Source : The BBC.

Cette coupe sud-ouest / nord-est sous Yellowstone a été obtenue grâce à l’imagerie sismique. (Source: University of Utah)

Un forage à Yellowstone, n’est-ce pas jouer avec le feu et risquer de saccager un site d’une beauté exceptionnelle? (Photo: C. Grandpey)

 

 

Chaleur et explosivité du magma // Magma heat and explosivity

drapeau-francaisUn article intitulé « Vésiculation thermique lors des éruptions volcaniques» et publié dans la revue Nature a récemment démontré le «rôle essentiel des variations de chaleur pendant l’ascension du magma ». L’article est l’aboutissement d’une étude menée par des chercheurs de l’Ecole des Sciences de l’Environnement, dans l’enceinte de l’Université de Liverpool en Angleterre.

Il est bien connu que les volcans connaissent des éruptions explosives lorsque le magma chargé de gaz atteint la surface de la Terre. Plusieurs techniques sont utilisées pour expliquer la formation et la croissance des bulles de gaz au sein du magma. Par exemple, certains scientifiques examinent attentivement de minuscules cristaux pour mesurer des quantités infimes de gaz dissous à l’intérieur, tandis que d’autres utilisent la spectroscopie pour mesurer les panaches de gaz émis par une bouche volcanique. D’autres volcanologues font fondre les roches volcaniques et y insufflent des gaz.
Le magma stocké dans les profondeurs d’un volcan commence son ascension lentement et accélère quand il s’approche de la surface de la Terre. En effet, au cours de l’ascension, il échappe à la surpression, ce qui permet à des bulles de se développer.
Au début, quand le magma commence à monter sous l’édifice volcanique, il est soumis à près d’un millier de fois la pression atmosphérique. À de telles profondeurs, le magma est un fluide visqueux avec abondance de cristaux à l’intérieur, mais il est en grande partie dépourvu de bulles. L’absence de bulles ne veut pas dire qu’il n’y a pas de gaz, mais ce dernier est principalement dissous dans le magma. On estime qu’entre 1 et 5 % de la masse de magma à cette profondeur est composée de gaz piégé à l’intérieur.
Le magma, même dépourvu de bulles, monte en raison de la flottabilité. Il est moins dense que la roche encaissante plus froide qui l’entoure. Au début, il s’élève en général péniblement, mais il accélère en atteignant des profondeurs plus faibles. Des changements importants se produisent dans la masse en fusion, en même temps que la pression de confinement diminue. De plus en plus de bulles commencent à apparaître, qui font chuter la densité globale du fluide. En se dilatant, ces bulles accentuent la perte de densité, ce qui facilite l’ascension du magma. Les bulles transforment ensuite le magma en lambeaux, jusqu’à son expulsion hors du cratère.
La nouvelle étude a essayé de démontrer que si le magma dégaze effectivement durant la phase de décompression, il dégaze encore davantage sous l’effet de sa montée en chaleur. Tout d’abord, le magma dégage de la chaleur lorsque certaines parties commencent à se figer. Tout comme pour l’eau, ce « gel » produit des cristaux, qui libèrent de la chaleur au cours de leur formation. Cette chaleur ajoutée peut inciter le gaz à s’échapper du magma fluide. De plus, le magma monte en température lors de son passage le long de conduits étroits, suite au frottement le long des parois.
Une confirmation des résultats théoriques de l’étude a été obtenue sur le dôme du Santiaguito au Guatemala. Les chercheurs ont étudié des roches qui portent en elles les signes de la chaleur produite par frottement. Ils ont recueilli des roches avec des fissures qui portent en elles les passages fossiles du gaz en train de s’échapper. De retour au laboratoire, ils ont examiné les échantillons au microscope électronique. Les textures des fissures ont révélé des fragments de cendres figés sur place suite à leur transport par des courants de gaz chaud en provenance des bordures des fissures. D’autres manipulations ont appuyé cette hypothèse. Les scientifiques ont utilisé des échantillons de lave de la grosseur du poing et les ont soumis à des forces très importantes. Ils ont ensuite fait lentement tourner un échantillon de roche contre un autre. Cela a généré un frottement et une chaleur intense suffisante pour faire fondre la roche et libérer les gaz emprisonnés à l’intérieur.
Lorsqu’ils étaient sur le terrain, les chercheurs ont observé le comportement d’une partie active du dôme du Santiaguito, là même où les échantillons avaient été prélevés. Quelques secondes après le début d’une séquence éruptive, des colonnes de cendre et des panaches de gaz montaient jusque parfois à plus d’un kilomètre de hauteur. Des blocs incandescents étaient projetés vers le ciel et venaient ensuite se briser sur les flancs du volcan dont ils dévalaient les pentes. Les géophysiciens ont pu observer l’activité interne du Santiaguito en utilisant une batterie d’instruments comme des sismomètres et inclinomètres. Les capteurs ont révélé la profondeur et l’ampleur des mouvements de roche, des données que les chercheurs ont utilisées pour estimer la quantité de gaz accumulée pendant les cycles éruptifs.
Il semble que les mouvements de roches et de magma peuvent induire des gains de température de plusieurs centaines de degrés, ce qui favorise la volatilisation du magma préalablement «stable» et le dégazage violent qui s’ensuit. Les roches émises lors des éruptions du dôme du Santiaguito montrent dans quelle mesure la chaleur produite par le frottement du magma peut conduire à des explosions volcaniques.
Le comportement de Santiaguito pourrait aider à mieux comprendre les processus essentiels qui jouent un rôle dans l’activité explosive d’autres volcans semblables à travers le monde.
Source: Live Science: http://www.livescience.com/

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drapeau anglaisAn article entitled « Thermal vesiculation during volcanic eruptions » and published in the journal Nature recently demonstrated the « critical influence of heat variations in rising magmas. » The article was the result of a study led by researchers within the School of Environmental Sciences at the University of Liverpool in England.

It is well known that volcanoes erupt explosively when gas-charged magma reaches Earth’s surface. Several techniques are used to explain the formation and growth of gas bubbles within the magma. For instance, some scientists carefully examine tiny crystals to measure minuscule amounts of dissolved gas, while others use spectroscopy to measure the gas plumes escaping from a vent. Other volcanologists melt volcano rocks and infuse them with gases.
Magma deep within a volcano starts its ascent slowly, but eventually, it accelerates toward the Earth’s surface. Indeed, as magma rises, it escapes from overpressure and bubbles grow.
When magma starts rising deep beneath the volcanic edifice, it is subjected to nearly a thousand times the pressure that exists in the atmosphere. At such depths, magma is an extremely viscous fluid, often swimming with crystals, but it is largely devoid of bubbles. The absence of bubbles doesn’t mean there is no gas, but that it is mostly dissolved, within the magma. One estimates that between 1 and 5 per cent of the mass of magma at this depth is trapped gas.
Magma, even when devoid of bubbles, ascends because of buoyancy. It is less dense than the colder rock surrounding it. At first, it may rise sluggishly, but as it reaches shallower levels, it can accelerate. Significant changes occur in the melt as the confining pressure diminishes. More bubbles start to appear, and they diminish the overall density of the fluid. As these bubbles expand, the density decreases further, which facilitates a quicker ascent. This cycle continues until the bubbles rend the surrounding magma to shreds, and expel it out of the crater.
The new study tried to demonstrate that while decompressing magma is prone to degas, it further degasses when it heats up. Firstly, magma gives off heat when portions of it start to freeze. Just like in water, the freezing produces crystals, and as the crystals form, they give off heat. That added heat can induce gas to come out of the fluid magma. Secondly, magma heats up as it flows through constricted conduits, due to friction.
A confirmation of the theoretical results of the study was obtained on the dome of Santiaguito volcano in Guatemala. The researchers looked for rocks that bear testament to frictional heating. They collected rocks with cracks which would represent fossil passageways of escaping gas. Back in the laboratory, they examined the samples under an electron microscope. The textures of the cracks revealed ash shards frozen in place following their transport by currents of hot gas originating on the cracks’ margins. More lab experiments also supported the theory. The scientists took fist-size rock samples of lava and pushed them together with tremendous force, then rotated one rock sample slowly against another. This generated intense friction and heat, enough to melt rock and release abundant, previously locked-in gas.
When on the field, the researchers observed the behaviour of an active portion of Santiaguito’s dome where the samples were collected. Within seconds of an eruption’s onset, columns of ash and gas plumes rise to hundreds of meters and eventually reach more than a kilometre high. Incandescent blocks are blown skyward and then crash onto the volcano’s flanks, breaking open and cascading downward. The geophysicists captured the behaviour of Santiaguito using an array of instruments, including seismometers and tiltmeters. These sensors reveal the depth and magnitude of rock movements – data the researchers used to estimate the amount of gas that accumulates during eruptive cycles.
It seems rock and magma movements can induce temperature gains of hundreds of degrees, promoting volatilization of the previously « flat » magma and subsequent violent degassing. The dome rocks and eruptions at Santiaguito serve as en evidence of how frictional heating can lead to volcanic explosions.
Santiaguito’s behaviour might help to understand vital processes that influence volcanic explosivity at other analogous volcanoes.
Source : Live Science : http://www.livescience.com/

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Vues du dôme Caliente du Santiaguito (Photos: C. Grandpey)

Fonte du goudron à Yellowstone // Asphalt is melting at Yellowstone

drapeau francaisAprès la course effrénée des bisons il y a quelques semaines dans le Parc National de Yellowstone, la presse du Wyoming nous apprend qu’une route du Parc a été sérieusement endommagée par la chaleur extrême, ce qui a contraint les autorités à en fermer l’accès. Elles ont indiqué que la très forte chaleur des zones hydrothermales situées à proximité avait provoqué la fonte du bitume, ce qui a fortement endommagé la surface de la route et rendu la conduite dangereuse à mi-chemin entre Old Faithful et Madison Junction  dans le Lower Geyser Basin. Aucune date n’est prévue pour la réouverture de cette route pittoresque.
La nouvelle a ravivé les rumeurs selon lesquelles le supervolcan de Yellowstone entrerait bientôt en éruption. Elle arrive aussi après que Robert Smith (Université de l’Utah) ait déclaré que des scientifiques ont découvert que la caldeira était 2,5 fois plus grande qu’on le pensait jusqu’à présent. Toutefois, Bob Smith a ajouté que les chercheurs ne savent pas quand le supervolcan entrera de nouveau en éruption. Deux éruptions se sont produites il y a 2,1 et 1,3 millions d’années. Une théorie affirme que les éruptions se produisent tous les 700 000 ans mais Smith pense que davantage de données sont nécessaires pour valider cette théorie. «Si nous devions avoir une autre éruption majeure, elle affecterait un vaste territoire, de l’ordre de plusieurs Etats. Mais, comme je l’ai dit, cette probabilité est très, très, très, très faible. Selon mes calculs, elle est de zéro, zéro, zéro, un pour cent. »
Comme l’aurait dit Shakespeare, tout cela est «beaucoup de bruit pour rien»! Comme je l’ai écrit dans une réponse à un commentaire sur le Mont Fuji, les scientifiques feraient mieux de concentrer leur travail sur les prévisions à court terme au lieu de faire des déclarations fumeuses sur des pronostics à long terme. Il est facile et sans risque de dire que Yellowstone ou le Mont Fuji sont susceptibles d’entrer en éruption tôt ou plus tard, quand on sait que notre courte espérance de vie humaine ne nous permettra probablement pas d’assister à de tels événements!

Ce dernier événement observé à Yellowstone n’a rien d’extraordinaire: Les flux hydrothermaux se modifient fréquemment et créent de nouveaux points chauds qui affectent routes et sentiers. L’apparition de trous émettant de la vapeur sur les routes et dans les parkings  est un phénomène habituel dans le Parc de Yellowstone

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drapeau anglaisAfter the hectic race of the buffaloes a few weeks ago, the Wyoming press informs us that a road has been seriously damaged from extreme heat in the Yellowstone National Park, forcing park officials to shut off access. They said that extreme heat from surrounding thermal areas has caused thick oil to bubble to the surface, damaging the blacktop and creating unsafe driving conditions on the popular and scenic road halfway between Old Faithful and Madison Junction in the Park’s Lower Geyser Basin. A date for re-opening the road hasn’t been announced.

The report has helped spark renewed rumors that the Yellowstone supervolcano will erupt sometime soon. It comes after Robert Smith (University of Utah) declared scientists have discovered the caldera is 2.5 times bigger than previously thought. However, Bob Smith added researchers are unsure when the supervolcano would erupt again. Two eruptions happened 2.1 and 1.3 million years ago. One theory is that eruptions happen every 700,000 years ago but Smith said more data is needed to back that theory up. « If we were to have another big eruption, it would affect a large area, on the order of several states. But, as I said, that probability is very, very, very, very small. In my calculations it’s point zero, zero, zero, one percent. »

As Shakespeare wrote, all this is « much ado about nothing » ! As I put it in an answer to a comment about Mount Fuji, scientists had better concentrate their work on short-term predictions instead of making hazardous declarations on long-term ones. It is easy and riskless to say Yellowstone or Mount Fuji are likely to erupt sooner or later when we know that our short human life expectancy will probably not allow us to see such eruptions !

The last event observed at Yellowstone is by no means extraordinary: Naturally changing thermal features often damage Yellowstone’s roads and boardwalks. Steaming potholes in asphalt roads and parking lots are fairly common curiosities.

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Crédit photo:  National Park Service.