Exploration sous-marine de la côte sud d’Hawaii // Submarine exploration of the southern coast of Hawaii

Alors que les scientifiques français se plaignaient du manque de moyens pour explorer le volcan sous-marin au large des côtes de Mayotte, des chercheurs américains se trouvaient à bord du navire de recherche Rainier de la NOAA pour explorer la côte sud de la Grand Ile d’Hawaii. Ils ont pu observer et analyser les conséquences de l’arrivée de la lave dans l’océan lors de l’éruption du Kilauea en 2018. Le Rainier fait partie d’une flotte dont la mission est d’étudie la bathymétrie des eaux côtières autour des États-Unis. Les relevés permettent de mettre à jour les cartes marines et divers documents numériques destinés au commerce et au transport maritime, ainsi qu’à la sécurité de la navigation. Le navire mesure également diverses propriétés de l’eau de mer. Les missions du Rainier s’effectuent principalement en Alaska, mais les conséquences de l’éruption de 2018 l’ont conduit à Hawaii. Cette mission a été l’occasion d’observer les deltas de lave formés pendant l’éruption dans la Lower East Rift Zone.

La principale mission de la NOAA étant de maintenir à jour les cartes marines, la côte de Puna au SE de la Grande Ile méritait d’être analysée en raison des changements survenus en 2018. Cependant, l’intérêt de la mission dépasse l’hydrographie. L’observation des pentes sous-marines permet aux volcanologues du HVO à mieux comprendre les processus qui affectent la stabilité du delta de lave nouvellement formé dans la baie de Kapoho, ainsi que d’autres dangers le long du nouveau littoral.
Une étude réalisée en août 2018 par le navire de recherche Nautilus exploité par l’Ocean Exploration Trust, avait déjà fourni une base de référence permettant d’identifier les changements bathymétriques survenus au cours de l’année écoulée.
À l’instar du Nautilus, le Rainier a analysé la bathymétrie à l’aide d’un sondeur multi-faisceau (SONAR) monté sur sa coque. Ce système envoie les ondes acoustiques perpendiculairement à la longueur du navire. Le principe est simple : Les ondes sont envoyées vers le fond de l’océan et remontent vers le navire où un récepteur mesure le temps écoulé. La collecte de millions de mesures de distance permet de construire un DEM (Digital Elevation Model) modèle numérique du relief sous-marin. En comparant le nouveau DEM du Rainier à celui obtenu l’année dernière avec le Nautilus, les volcanologues sont en mesure de voir quelles parties du delta de lave sous-marin sont les plus fragiles, et donc susceptibles de s’affaisser ou de s’effondrer. Par ailleurs, la comparaison d’images satellite récentes avec les cartes des coulées de lave de 2018 révèle que certaines des nouvelles côtes ont déjà reculé de plusieurs dizaines de mètres. Des changements similaires pourraient donc se produire sous la surface de l’océan.
Le traitement et la publication du nouvel ensemble de données prendront un certain temps. Cependant, alors que le Rainier était ancré au large des côtes hawaiennes, les volcanologues du HVO ont pu monter à bord et  repérer des détails intéressants au niveau du littoral submergé le long des deltas de 2018, y compris un chenal de lave, aujourd’hui inactif. Des discussions avec l’équipage du navire ont permis d’identifier plusieurs zones intéressantes pour y effectuer des investigations bathymétriques.
Source: USGS.

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While French scientists were complaining about the lack of means for the exploration of the submarine volcano off the coasts of Mayotte, Americans researchers were on board the NOAA research ship Rainier to explore the southern coast of Hawaii Big island. They could observe and analyse the consequences of the arrival of lava in the ocean during the 2018 Kilauea eruption. The Rainier is part of a fleet that surveys the bathymetry of coastal waters around the United States. The surveys are used to update nautical charts and various digital products in support of marine commerce and transportation, as well as navigation safety. The ship also measures various properties of the ocean water. The Rainier works primarily in Alaska, but the aftermath of the 2018 eruption brought it to Hawai‘i. The journey provided a special opportunity to re-survey the lava deltas formed during the Lower East Rift Zone eruption.

Because NOAA’s core mission is to maintain up-to-date nautical charts, the Puna coast became an important objective given the changes that occurred there in 2018. However, interest in the data goes beyond hydrography. Views of the submarine slopes help HVO volcanologists to better understand ongoing processes that affect the stability of the newly-formed lava delta in Kapoho Bay, along with other hazards along the new coastline.

An August 2018 survey by the Exploration Vessel Nautilus, operated by the Ocean Exploration Trust, provides a baseline to identify bathymetric changes over the past year.

The Rainier, like the Nautilus, surveys bathymetry using a multibeam echosounder (SONAR) mounted to its hull. This system transmits acoustic waves in a fan along the beam of the ship, perpendicular to the ship’s length. As these waves reflect off the ocean floor and back to the ship, a highly-sensitive receiver measures the time that has passed.

Collecting millions of distance measurements allows for the construction of a submarine Digital Elevation Model (DEM). By comparing the new DEM from the Rainier with last year’s DEM from the Nautilus, it will be possible for volcanologists to see which parts of the submarine lava delta are subsiding. Comparisons of recent satellite images with 2018 lava flow maps have suggested that some of the new coastline has already retreated by tens of metres, so similar changes might be expected below the waves.

Full processing and publication of the new dataset will take some time. However, while the Rainier was anchored offshore, HVO’s volcanologists came on board and could spot various submarine features along the 2018 deltas, including a possible lava channel, now inactive. Discussions with the ship’s crew identified several target areas for further bathymetric investigation.

Source : USGS.

L’arrivé de la lave fragilise le littoral hawaiien (Photo: C. Grandpey)

Le volcan de Mayotte : Des résultats, mais aussi un manque de moyens

On n’en parle plus trop maintenant, mais l’éruption au large de Mayotte continue. Le nouveau volcan, qui est sous surveillance depuis 9 mois, est loin d’avoir livré tous ses secrets. Le mardi 15 octobre 2019, les scientifiques se sont réunis à l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) pour faire le  point à l’issue de 9 mois de surveillance.

Les intervenants s’accordent pour dire que le phénomène sismique et volcanique observé à Mayotte est d’une ampleur et d’une durée exceptionnelle. Mais tous affirment également qu’il est impossible, aujourd’hui encore, de faire des projections et d’imaginer le futur, essentiellement à cause du manque cruel d’outils et de données.

Les scientifiques expliquent que, ces derniers mois, l’île de Mayotte s’est déplacée d’une vingtaine de centimètres vers l’est et s’est affaissée d’une quinzaine de centimètres. Il est à noter que cette subsidence ralentit actuellement. Toutefois,  rien ne permet de dire pour le moment si le phénomène va s’arrêter. Toutes les hypothèses sont permises. Début 2019, un réseau de mesures a été installé à Mayotte et aux Glorieuses. Les données viennent désormais compléter celles fournies par des stations plus anciennes situées aux Comores et à Madagascar. 21 bénévoles se relaient pour surveiller quotidiennement les phénomènes sismiques, géochimiques et les déformations. D’ici quelques semaines, début 2020, sept scientifiques vont être recrutés pour mettre en place le Réseau de surveillance volcanologique et sismologique de Mayotte (REVOSIMA), une structure qui rassemble les données géologiques, géophysiques et géochimiques, afin de nourrir les recherches sur le fonctionnement du volcan.
À terre, les stations installées permettent un suivi en temps réel des événements sismiques. En mer, en revanche, les stations de mesures ne peuvent être relevées que tous les deux à trois mois. Ainsi, elles ont été installées lors de la première sortie du Marion Dufresne en mai (MAYOBS 1) et collectées deux mois plus tard lors de MAYOBS 6 fin juillet. De tels délais ralentissent inévitablement le travail des scientifiques et rendent le système peu efficace. Pour mieux comprendre le phénomène mahorais, les scientifiques ont besoin d’accéder en temps réel aux données enregistrées au fond de la mer, notamment concernant les déformations de la croûte terrestre. Une solution consisterait à installer un réseau de stations câblées en mer, capable de transmettre instantanément les données collectées. À l’heure actuelle, seuls les Américains et les Japonais disposent de tels systèmes. Les Français souhaitent s’en inspirer, mais ce dispositif ne verra pas le jour avant plusieurs années.
Une autre difficulté à laquelle sont confrontés les scientifiques est la modélisation de la chambre magmatique. Le centre de cette cavité se trouverait à une trentaine de kilomètres à l’est de Mayotte, mais il est impossible actuellement de déterminer sa taille. Selon les chercheurs, cette chambre pourrait s’étendre jusque sous l’île et se trouver à 40 km de profondeur. C’est en se vidant de son magma qu’elle provoque l’affaissement d’une quinzaine de centimètres de la croûte terrestre. C’est aussi à cette source magmatique que sont liés les essaims sismiques ressentis par les Mahorais. Les scientifiques en sont sûrs, mais ils ne comprennent pas comment se conjuguent l’activité sismique et la poche de magma qui se vide.

En conclusion de la réunion à l’IPGP, les scientifiques ont insisté sur l’importance des témoignages des Mahorais qui interviennent régulièrement sur le site CSEM (Centre sismologique euro-méditerranéen), mais qui collecte uniquement les séismes ressentis en Europe et, en particulier, dans la Méditerranée. Il faudrait que les habitants de Mayotte se dirigent davantage vers le site du Bureau Central Sismologique Français (www.franceseisme.fr) qui recueille les témoignages sur les séismes qui ont lieu sur le territoire français.
La collecte de données à terre se poursuit et la surveillance est maintenue à Mayotte. De nouvelles demandes de missions sont déposées en ce moment pour la prochaine campagne de recherches au large. Mais, comme me l’expliquait au mois de juin Philippe Kowalski à l’OVPF, ces missions en mer réalisées grâce au Marion Dufresne sont très coûteuses et longues à mettre en place. Cela expliquerait le temps mis par les scientifiques pour détecter la cause de la sismicité sur l’île. Une commission doit se réunir en fin d’année pour étudier les demandes. Les prochains départs pourraient n’avoir lieu qu’en 2021.

Source : IPGP, Outre-mer la 1ère.

Y a-t-il eu des glaciers sur Mars ? // Did glaciers exist on Mars ?

Une récente étude financée par le Programme National de Planétologie (CNRS, INSU) et le CNES a permis de mettre en évidence pour la première fois des vallées glaciaires et de cirques glaciaires datés de 3,6 milliards d’années sur Mars. Une approche morphométrique comparative entre la Terre et Mars a été utilisée  afin de caractériser l’origine des vallées anciennes. Ces paysages glaciaires anciens sur Mars sont similaires à ceux existant sur Terre. Ils ont pu être identifiés et préservés jusqu’à aujourd’hui par la forte empreinte morphologique qu’ils laissent dans le paysage martien.

L’étude explique que le climat primitif martien fait aujourd’hui débat parmi les chercheurs qui étudient cette planète. D’un côté, il y a la vision la plus acceptée, celle d’un Mars primitif chaud et humide, mis en avant par la géologie hydratée et les morphologies fluviatiles;  de l’autre côté, il y a le scénario d’un Mars primitif glacé et sec mis en avant par des modèles climatiques qui avancent l’idée d’un dépôt de glace à haute altitude.  Néanmoins cette vision est très souvent remise en question car aucun marqueur géomorphologique de ce supposé climat froid n’a été identifié jusqu’à ce jour.

C’est dans ce contexte que les géomorphologues Axel Bouquety, Antoine Séjourné, François Costard et Sylvain Bouley, du laboratoire Géosciences Paris Sud (GEOPS, CNRS/Université Paris-Saclay), et Denis Mercier, de l’Université de la Sorbonne, ont étudié les vallées présentes dans la région de Terra Sabaea dans l’hémisphère austral de Mars. (voir image ci-dessous).

C’est à partir d’une approche morphométrique innovante couplant les images de la caméra HRSC de la sonde Mars Express de l’ESA et les données topographiques qu’il a été possible de mettre en évidence la présence de morphologies glaciaires anciennes sur les hauts plateaux de l’hémisphère sud de Mars. En effet, les vallées martiennes étudiées présentent des caractéristiques morphométriques similaires aux vallées glaciaires alpines terrestres et sont différentes des vallées fluviatiles terrestres et martiennes. De plus, ces vallées glaciaires martiennes sont souvent surmontées par une tête de vallée, en forme d’amphithéâtre, qui présente des caractéristiques morphométriques très similaires aux cirques glaciaires terrestres. Les résultats de cette étude, publiée dans Geomorphology, démontrent pour la première fois, la présence d’un paysage glaciaire composé de vallées glaciaires associées à des cirques glaciaires daté d’il y a 3,6 milliards d’années.

Les auteurs suggèrent un climat froid aux hautes altitudes (supérieures à 1500 mètres) expliquerait la présence de la glace. Cette dernière a pu être stable et s’accumuler afin de former des glaciers qui ont façonné les paysages glaciaires observés dans cette étude. Un climat plus tempéré à des altitudes plus basses (moins de 1500 mètres) expliquerait la présence de l’eau liquide pour façonner les vallées ramifiées fluviatiles bien connue sur Mars. Sur Terre, il est fréquent de retrouver des endroits où la glace est stable à haute altitude mais instable à basse altitude pour former de l’eau liquide.

La découverte de formations glaciaires dans l’hémisphère sud de Mars va dans le sens de la thèse d’un climat primitif froid permettant à des glaciers d’exister à la surface de la planète il y a 3,6 milliards d’années.

Source : CNRS.

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A recent study funded by the National Program of Planetology (CNRS, INSU) and CNES allowed to highlight for the first time glacial valleys and glacial cirques that existed 3.6 billion years ago on Mars. A comparative morphometric approach between the Earth and Mars has been used to characterize the origin of ancient valleys. These ancient glacial landscapes on Mars are similar to those existing on Earth. They have been identified and preserved until today by the strong morphological imprint that they leave in the Martian landscape.
The study explains that the primitive Martian climate is now debated among researchers studying the planet. On one side, there is the most accepted vision, that of a primitive warm and wet Mars, put forward by hydrated geology and fluvial morphologies; on the other side, there is the scenario of a primitive cold and dry Mars, put forward by climatic models that advance the idea of ​​a high altitude ice deposit. Nevertheless this vision is very often questioned because no geomorphological marker of this supposed cold climate has been identified until today.
It is in this context that geomorphologists Axel Bouquety, Antoine Séjourné, François Costard and Sylvain Bouley, of the Geosciences Paris Sud laboratory (GEOPS, CNRS / Paris-Saclay University), and Denis Mercier, of the Sorbonne University, studied the valleys in the region of Terra Sabaea in the southern hemisphere of Mars.(see image below).
An innovative morphometric approach coupling images from the HRSC camera of the ESA Mars Express probe and the topographic data allowed to highlight the presence of ancient glacial morphologies on the plateaus of the southern hemisphere of Mars. In fact, the Martian valleys studied have morphometric characteristics similar to the terrestrial alpine glacial valleys and are different from the terrestrial and Martian river valleys. In addition, these Martian glacial valleys are often surmounted by an amphitheater-shaped valley head, which has morphometric characteristics very similar to terrestrial glacial cirques. The results of this study, published in Geomorphology, demonstrate for the first time the presence of a glacial landscape composed of glacial valleys associated with glacial cirques dated 3.6 billion years ago.
The authors suggest a cold climate at high altitudes (above 1500 metres) would explain the presence of ice. The latter could be stable and accumulate to form glaciers that shaped the glacial landscapes observed in this study. A more temperate climate at lower altitudes (below 1500 metres) would explain the presence of liquid water to shape the well-known riverine branched valleys on Mars. On Earth, it is common to find places where the ice is stable at high altitude but unstable at low altitude to form liquid water.
The discovery of glacial formations in the southern hemisphere of Mars is in line with the thesis of a primitive cold climate allowing glaciers to exist on the surface of this planet 3.6 billion years ago.
Source: CNRS.

Image de la planète Mars il y a 4 milliards d’années, basée sur des données géologiques. Le rectangle indique la zone d’étude. (Source:  Ittiz)

A la découverte de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai // Discovery of Hunga Tonga-Hunga Ha’apai

En 2015, une nouvelle terre a fait surface dans le Pacifique Sud. L’éruption très spectaculaire d’un volcan sous-marin a fait jaillir de la cendre et de la lave pendant plus d’un mois. Lorsque les matériaux émis se sont mélangés à l’eau de mer, ils se sont solidifiés pour former, en l’espace d’un mois, une nouvelle île qui s’est nichée entre deux masses de terre existantes: Hunga Tonga et Hunga Ha’apai, d’où son nom: Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (HTHH). [voir les notes dans ce blog à ce sujet]
Les éruptions volcaniques sous-marines forment souvent de nouvelles petites îles, mais leur durée de vie est généralement très courte. Les vagues les érodent rapidement et elles disparaissent dans la mer. A l’image de Surtsey (Islande) en 1963, HTHH, n’a pas disparu. Au lieu de cela, elle est devenue une île de plus d’un kilomètre de large et long, et près de 120 mètres de hauteur. En 2017, les scientifiques de la NASA ont estimé qu’elle durerait entre six et trente ans, ce qui fournirait aux chercheurs un aperçu unique du début de la vie et de l’évolution d’une nouvelle terre.
A partir des processus observés sur HTHH, les chercheurs pensent qu’ils seront en mesure d’obtenir un aperçu des caractéristiques d’autres planètes comme Mars. En effet, beaucoup de phénomènes observés sur Mars l’ont été grâce à l’expérience d’interprétation des phénomènes terrestres. Les scientifiques de la NASA pensent qu’il y a eu des éruptions sur Mars à une époque où il y avait de l’eau à la surface de la planète. Ils espèrent pouvoir utiliser la nouvelle île des Tonga et son évolution pour comprendre un environnement océanique ou un environnement lacustre éphémère.
Des scientifiques du Goddard Space Flight Center de la NASA et de l’Université de Columbia se sont rendus sur l’île en octobre 2018 et l’ont explorée pour la première fois. Avant cela, leur seule approche du paysage était à partir d’images satellitaires. Après avoir passé les trois dernières années à créer un modèle 3D de HTHH, ils ont pu naviguer le long de la côte nord de l’île en prenant des mesures GPS et ont enfin mis le pied sur cette nouvelle terre.
Les chercheurs ont découvert que la majeure partie du sol était composée de graviers noirs. En outre, l’île n’était pas aussi plate qu’elle paraissait l’être sur les images satellites. Elle est certes assez plate, mais il y a des reliefs et les graviers ont formé de jolis motifs sous l’effet de l’action des vagues. Il y a aussi de l’argile qui descend du cône principal. On distingue ce matériau de couleur claire sur les images satellites. C’est en fait une boue très collante, et pas de la cendre comme le pensaient les visiteurs.
L’équipe scientifique a découvert de la végétation sur l’île, apparemment ensemencée par des fientes d’oiseaux. Les chercheurs ont d’ailleurs vu certains d’entre eux comme une chouette effraie et des centaines de sternes fuligineuses
Ils ont également fait des relevés topographiques très précis afin de produire une carte 3D à haute résolution. Cela leur permettra de surveiller l’érosion de l’île au cours des prochaines années. L’île s’érode beaucoup plus rapidement que prévu. Les chercheurs se sont concentrés sur l’érosion sur la côte sud où les vagues viennent s’abattre, mais c’est toute l’île qui est en train de s’effondrer, avec d’énormes ravines d’érosion qui deviennent de plus en plus profondes avec le temps.
L’équipe scientifique a maintenant l’intention de déterminer le volume de l’île et la quantité de cendre émise au moment de l’éruption. L’intérêt est de calculer l’évolution du paysage 3D dans le temps, en particulier son volume qui n’a été mesuré que quelques fois sur d’autres îles de même type. C’est une première étape pour comprendre la vitesse et les processus d’érosion et pourquoi HTHH résiste plus longtemps que prévu aux assauts de l’océan.
Source: Newsweek.

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In 2015, a new land emerged in the South Pacific. The dramatic eruption of an underwater volcano sent ash and lava spewing into the sea for over a month. As the ash mixed with the warm water, it solidified into a rock and, over the course of a month, this rock built up enough to create a new island. The island was nestled in between two landmasses—Hunga Tonga and Hunga Ha’apai, hence its name: Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (HTHH).

Underwater volcanic eruptions often form small new islands but they are normally very short-lived. The ocean waves quickly erode the rock and they disappear back into the sea. Imitating Surtsey (Iceland) in 1963, HTHH, did not vanish. Instead, it grew to be more than one kilometre wide and long, and almost 120 metres in height. In 2017, NASA scientists studying the island estimated it would last between six and 30 years, which would provide researchers with an unprecedented insight into the early life and evolution of a new land.

By understanding the processes taking place on HTHH, researchers believe they will be able to get an insight into the features on places like Mars. Indeed, many things observed on Mars are based on the experience of interpreting Earth phenomena. NASA scientists think there were eruptions on Mars at a time when there were areas of persistent surface water. As a consequence, they may be able to use the new Tongan island and its evolution as a way of understanding an oceanic environment or ephemeral lake environment.

NASA scientists from the Goddard Space Flight Center and from Columbia University travelled to the island in October 2018 and explored it for the first time. Before this, their only experience of the landscape was from satellite images. They had spent the last three years making a 3D model of HTHH. They were now able to sail around the northern coast of the island taking GPS measurements, before finally setting foot on HTHH.

The scientists discovered that most of the ground was black gravel. Besides, the island was not quite as flat as it seemed from satellite. It is pretty flat, but there are some gradients and the gravels have formed some nice patterns from the wave action. There is also clay washing out of the cone. In the satellite images, one can see this light-coloured material. It is actually a very sticky mud, and not the ash the visitors expected.

The team discovered vegetation growing on the island, apparently having been seeded by bird droppings. They also saw a barn owl and hundreds of nesting sooty terns living on HTHH.

They also took high-precision measurements of the land in order to produce a higher-resolution 3D map. This will allow them to monitor the erosion of the island over the coming years. The island is eroding by rainfall much more quickly than they imagined. The researchers were focused on the erosion on the south coast where the waves are crashing down, but the whole island is going down, with huge erosion gullies which are getting deeper and deeper with the time.

The scientific team now plans to work out the volume of the island and how much ash erupted from the volcano’s vent. The interest is to calculate how much the 3D landscape changes over time, particularly its volume, which has only been measured a few times at other similar islands. It is the first step to understand erosion rates and processes and to decipher why HTHH has persisted longer than most people expected.

Source: Newsweek.

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai en 2019 (Crédit photo : Woods Hole Oceanographic Institution)

Vue de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai en juin 2017 (Crédit photo: NASA)

Cette photo prise au cours de la dernière mission sur l’île montre parfaitement les nombreuses ravines d’érosion, ainsi que les déchets qui ont envahi le littoral de cette île vierge (Crédit photo: NASA)

La naissance de l’île avait été très spectaculaire, avec de superbes cypressoïdes typiques des éruptions phréato-magmatiques.

Une découverte des chercheurs de Clermont-Ferrand // A discovery by researchers of Clermont Ferrand (France)

Ça ne va pas révolutionner la volcanologie, mais la découverte a le mérite d’exister et, en plus, elle a été faite par 7 chercheurs du laboratoire Magmas et Volcans de Clermont-Ferrand. Ils ont confirmé la présence d’une fine couche de magma sur la quasi-totalité du manteau terrestre, à plus de 350 km de profondeur. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Nature communications.

La théorie en question, vieille d’une quinzaine d’années, n’avait jamais été prouvée expérimentalement. L’idée de départ était de comprendre la source et la formation du magma, notamment pour le volcanisme de « point chaud », comme celui que l’on observe à Yellowstone ou Hawaï. Ces points chauds prennent leur source très profondément, dans le manteau terrestre, à plusieurs centaines de kilomètres.

Le travail des chercheurs s’est appuyé sur l’étude de la roche et des minéraux qui la composent, selon les différentes strates du manteau terrestre. Ils ont pu établir le rôle prédominant de l’eau dans la fusion de la roche. Le manteau supérieur et la croûte terrestre se composent surtout d’olivine qui ne contient pas d’eau. Or, ce n’est pas le cas du minéral qui compose la phase de transition, quelques centaines de kilomètres plus en profondeur.

La question était de savoir ce que devient cette eau lorsque la roche remonte sous l’effet des mouvements du manteau terrestre. Aucun forage n’a pu, jusqu’à aujourd’hui, creuser à plus de 13 kilomètres dans la croûte terrestre, ce qui est très peu à l’échelle de la structure interne de la planète.

Les 7 chercheurs clermontois ont donc décidé de recréer les conditions qui règnent à 400 kilomètres de profondeur dans leur laboratoire, avec un échantillon d’olivine, ce qui ‘avait encore jamais été réalisé. Avec une pression de 12 à 15 Giga Pascal – soit plus de 100.000 fois la pression atmosphérique – et à une température de 1400 °C exercée par une gigantesque presse, les chercheurs ont pu observer en direct la fusion de la roche, grâce à l’eau excédentaire lorsque le minéral change de phase. Un deuxième essai, sans apport d’eau, montre qu’aucune fusion ne se réalise. La présence de magma mélangé à de la roche à cette profondeur n’avait jamais été prouvée. Cela pourrait aider à expliquer le volcanisme de point chaud.

Source : Journal La Montagne.

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It will not revolutionize volcanology, but the discovery has the merit to exist and, in addition, it was made by 7 researchers from the laboratory Magmas et Volcans of Clermont-Ferrand. They confirmed the presence of a thin layer of magma on almost the entire Earth’s mantle, more than 350 km deep. Their work was published in the journal Nature Communications.
The theory, about fifteen years old, had never been experimentally proved. The initial idea was to understand the source and formation of magma, especially for « hot spot » volcanism, such as that observed in Yellowstone or Hawaii. These hot spots have their source very deep – several hundred kilometres – in the Earth’s mantle.
The researchers’work was based on the study of the rock and the minerals that compose it, according to the different layers of the Earth’s mantle. They were able to establish the predominant role of water in the melting of the rock. The upper mantle and the Earth’s crust are mainly composed of olivine which does not contain water. However, this is not the case of the mineral that makes up the transition phase, a few hundred kilometres deeper.
The question was to know what happens to this water when the rock rises under the effect of the movements of the Earth’s mantle. To date, no drilling has been able to dig more than 13 kilometres into the Earth’s crust, which is very little at the scale of the planet’s internal structure.
The 7 researchers have therefore decided to recreate the conditions that prevail 400 kilometres deep in their laboratory, with an olivine sample, which had never been done before. With a pressure of 12 to 15 Giga Pascal – more than 100,000 times the atmospheric pressure – and at a temperature of 1400°C exerted by a gigantic press, the researchers were able to observe live the melting of the rock, thanks to the excess water when the mineral changes phase. A second test, without any water supply, showed that no fusion happened. The presence of magma mixed with rock at such a depth had never been proven. This could help explain hot spot volcanism.
Source: La Montagne.

Hawaii, un parfait exemple de point chaud (Source: Wikipedia)

Projet de recherche sur l’île de Surtsey (Islande) // Research project on Surtsey (Iceland)

Façonnée par des éruptions qui ont eu lieu de 1963 à 1967, Surtsey, à environ 32 km au sud de la côte islandaise, est une île volcanique qui fait partie du Patrimoine Mondial de l’UNESCO qui la définit en ces termes : « Protégée dès sa naissance, elle fournit au monde un laboratoire naturel tout à fait remarquable. Libre de toute interférence humaine, Surtsey est une source unique et continue d’informations sur la colonisation d’une nouvelle terre par la vie végétale et animale ». Les oiseaux, les insectes et les phoques ont trouvé refuge sur Surtsey et des organismes étranges se sont installés sur les roches qui forment l’île. La chaleur du sous-sol a transformé les dépôts de téphra en tuf qui peut mieux résister aux assauts de l’océan.
Au vu de la définition de l’UNESCO, je pensais que Surtsey serait protégé contre toute ingérence humaine. C’était vrai … jusqu’à maintenant.
On peut lire sur le site Internet Iceland Review que « le plus grand projet de recherche sur l’île Surtsey depuis sa naissance en 1963-1967 débutera en août ». Les scientifiques vont procéder à des forages sur l’île et recueillir des échantillons et des données qui seront ensuite utilisés pour plusieurs projets différents. Le projet de recherche initial sera dirigé par un professeur de géophysique à l’Université d’Islande, en collaboration avec un autre professeur de l’Université de l’Utah et un groupe de scientifiques internationaux.
Le titre du projet est SUSTAIN et son objectif est de regrouper de nombreux domaines de recherche pour montrer comment s’est formée une île volcanique.
Le but est de prélever deux carottes, l’une issue d’un forage vertical de 200 mètres et une autre à partir d’un trou angulé de 300 mètres. Selon le projet, « l’apparition et l’évolution de la chaleur géothermale seront étudiées an tant qu’exemple d’un système géothermal de courte durée dans la zone de rift d’une croûte océanique ». Les micro-organismes et leur rôle sur l’île seront également étudiés et le trou de forage vertical sera utilisé pendant les décennies à venir pour effectuer d’autres recherches.
Tout cela signifie que Surtsey ne sera plus une terre intacte et bien protégée. On peut se demander si un tel projet vaut vraiment la peine. Est-ce que cela apportera plus d’informations qu’un forage similaire sur la grande île d’Islande?

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Formed by volcanic eruptions that took place from 1963 to 1967, Surtsey, approximately 32 km from the south coast of Iceland, is a volcanic island on the list of UNESCO’s World Heritage which defines it in these words: “ It is all the more outstanding for having been protected since its birth, providing the world with a pristine natural laboratory. Free from human interference, Surtsey has been producing unique long-term information on the colonisation process of new land by plant and animal life”. Birds, insects and seals have found their homes on Surtsey and strange organisms have settled down in the rocks that form the island. Geothermal heat has changed the loose tephra into tuff that can better withstand the surrounding ocean.

Reading UNESCO’s definition, I thought that Surtsey would be protected from any human interference. It was… up to now.

One can read on the website Iceland Review that “the biggest research project on the volcanic island of Surtsey since its creation will begin this August”. Scientists will be drilling holes in the island and gathering samples and data that will then be used for multiple different projects. The initial research project will be led by a Professor of Geophysics at the University of Iceland, along with another professor of the University of Utah and a group of international scientists.

The project title is SUSTAIN and its goal is to bring together many different fields of studies to show how a volcanic island is formed,

The plan is to take two drill cores, a 200-metre vertical core and a core from a 300-metre angled hole. According to the project, “the inner build and evolution of geothermal heat on the island will be researched as an example of a short-lived geothermal system in a rift zone of a oceanic crust.” Microorganisms and their role on the island will also be researched and the vertical drill hole will be used for decades to come for further investigations.

All this means that Surtsey will no longer be an unspoilt land and we may wonder whether such a project is really worth while. Will it bring more information than a similar drilling on Iceland’s main island?

Source: Iceland Review

 

L’Erebus, un laboratoire interplanétaire en Antarctique // Mt Erebus, an interplanetary laboratory in Antarctica

drapeau-francaisL’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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drapeau-anglaisMt. 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

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