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Arctique : nouveau volcan et manque de brise-glaces américains // Arctic : new volcano and lack of American icebreakers

J’ai écrit à plusieurs reprises sur ce blog que nous connaissons mieux la surface de la planète Mars que les profondeurs de nos océans. En voici un nouvel exemple.
Au large des côtes de l’ouest et du nord de l’Alaska, des scientifiques à bord du Healy, le navire des garde-côtes américains, cartographiaient au mois de novembre 2024 les fonds marins de l’océan Arctique dans une zone encore inexplorée des mers des Tchouktches et de Beaufort. Long de 138 mètres, le Healy est le seul brise-glace de la garde côtière prévu pour des missions scientifiques.
Au cours de cette mission, les scientifiques ont découvert une nouvelle formation volcanique au fond des eaux océaniques. La structure se trouve à plus de 1 600 mètres sous la surface. Elle est donc trop profonde pour constituer un danger pour les personnes sur terre. Cependant, les chercheurs ont détecté un possible panache de gaz s’élevant de la structure et qui atteignait presque la surface. Le nouvel édifice volcanique et son panache de gaz ne devraient pas, non plus, présenter de risque pour les navires opérant dans la zone.
La mission du Healy s’intégrait dans un projet plus vaste visant à étudier les voies d’accès aux ports de la côte arctique de l’Alaska. Le projet est censé évaluer la nécessité d’établir des mesures d’acheminement des navires.
Source : The Independent.

 

Image de la structure volcanique découverte dans l’océan au large de l’Alaska (Source : US Coast Guard)

Avec le réchauffement climatique, l’Arctique devient de plus en plus stratégique. La fonte des glaces ouvre de nouvelles voies de navigation commerciales et militaires, notamment pour la Russie et la Chine. Il faudra absolument que les États-Unis et leurs partenaires soient prêts à affronter cette nouvelle situation. Pour le moment, ils ne le sont pas et ils sont très en retard par rapport à la Russie. En effet, à l’heure actuelle, les États Unis ne disposent que de deux deux brise-glaces polaires qui ne sauraient rivaliser avec la flotte de plus de 40 brise-glaces russes.
La garde côtière américaine est la seule à posséder deux brise-glace polaires depuis 1965. Selon une analyse réalisée en 2023, elle aurait besoin d’au moins quatre brise-glaces lourds et d’un nombre identique de brise-glaces de taille moyenne pour mener à bien ses missions dans l’Arctique et l’Antarctique.
Comme je viens de l’écrire, la garde côtière n’exploite que deux brise-glaces polaires : le Healy de classe moyenne (utilisé pour la mission ci-dessus) et le Polar Star, le seul brise-glace lourd de la flotte. Plusieurs brise-glaces plus petits viennent en aide au trafic sur les Grands Lacs et le long de la côte Est, mais ils ne sont pas conçus pour opérer dans les régions polaires. Le directeur du Polar Institute a déclaré : « Nous vivons une crise en ce moment, mais elle mijote depuis des décennies. Nous sommes arrivés à un point où les États-Unis ont moins de brise-glaces que la Chine. »
La situation est d’autant plus inquiétante que le Healy et le Polar Star sont actuellement hors service. Le 25 juillet 2024, le Healy a passé environ un mois dans l’Arctique (avec la découverte de l’édifice volcanique sus-mentionné) lorsqu’un incendie s’est déclaré dans le compartiment technique. L’incendie a été rapidement maîtrisé mais le Healy a dû retourner très prudemment à Seattle, son port d’attache. Le Polar Star, mis en service dans les années 1970, subit une maintenance majeure dans une cale sèche en Californie.
Les responsables de la Garde côtière américaine font également remarquer que dans l’Arctique, les ressources de sauvetage sont rares et que les eaux couvertes de glace rendent les missions de sauvetage périlleuses. Les équipages opérant dans les eaux polaires doivent donc être bien formés aux interventions d’urgence. L’exploitation responsable d’un navire comprend la réparation des systèmes avant de poursuivre la navigation dans les hautes latitudes. La Garde côtière a certes besoin de plus de brise-glaces, mais elle doit aussi se doter d’équipes capables d’assurer leur fonctionnement et leur maintenance.
Source : The Washington Times.

 

Le Healy et le Polar Star sont les deux seuls brise-glaces américains capables d’affronter l’Arctique (Crédit photo : U.S. Coast Guard)

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I have written several times on this blog that we know the surface of Mars better than the depths of our oceans. Here is another fact that proves it.

In November 2024, off the coast of western and northern Alaska, scientists aboard the Coast Guard Cutter Healy’s were in the area to conduct Artic Ocean seafloor mapping and survey uncharted waters of the Chukchi and Beaufort Seas. At 420 feet long, the Healy is the Coast Guard’s only icebreaker designed to support research.

Then, they found a new volcano-like formation deep in the ocean waters. The new structure sits more than 1,600 meters from the water’s surface. So, it is far too deep to pose a danger to those on land. However, the scientists detected a possible gas plume rising from the feature and the gas nearly reaches the surface.

The new mountain range or gas plume is also unlikely to pose any risk to vessels operating in the area.

The trip with the Healy was part of a larger project called the Alaskan Arctic Coast Port Access Route Study, which was enacted to evaluate the need for establishing vessel routing measures.

Source : The Independent.

The Arctic region is becoming increasingly strategic as melting ice opens new commercial and military transportation routes, including for Russia and China. Officials say the U.S. and its partners must be prepared. For the moment, they are not. Russia is ready for this mission while the U.S. is very late. The American two polar icebreakers cannot rival with Russia’s more than 40 icebreakers.

The U.S. Coast Guard has had the only U.S. polar icebreaking capability since 1965. According to a 2023 Coast Guard fleet analysis, it needs at least four heavy icebreakers and a similar number of medium icebreakers to carry out its Arctic and Antarctic missions.

The Coast Guard operates only two polar icebreakers: the medium-class Cutter Healy (mentioned in the above text) and the Polar Star, the sole heavy icebreaker in the fleet. Several smaller icebreakers support maritime traffic on the Great Lakes and along the East Coast, but they are not capable of operating in polar regions. Said the director of the Polar Institute : “It’s definitely a crisis right now, but it’s something that has been decades in the making. We’re at a point right now where the U.S. has fewer icebreakers than China.”

The Healy and the Polar Star are currently out of action. On July 25th, 2024, the Healy was about a month into its summer Arctic patrol when a fire broke out in the engineering compartment. The fire was quickly extinguished, but the Healy had to return to its home port of Seattle.The Polar Star, commissioned in the 1970s, is undergoing major maintenance at a dry dock in California.

Coast Guard officials aslo warn that in the Arctic, there are few rescue resources, and ice-covered waters make it difficult for rescue assets. Crews operating in polar waters must be well-trained for emergency response, and responsible operation includes addressing any system degradation on a vessel before continuing operations in the high latitudes. The Coast Guard needs more icebreakers, but it’s got to figure out how to crew them and operate them and maintain them.

Source : The Washington Times.

Volcans sous-marins, subduction et séismes// Seamounts, subduction and earthquakes

Selon une nouvelle étude conduite par des chercheurs de l’Université de Memphis, et publiée en novembre 2023 dans le Journal of Geophysical Research : Solid Earth, un ancien volcan – ou mont – sous-marin (seamount en anglais) à cheval sur une plaque tectonique en train de s’enfoncer par subduction au large des côtes japonaises pourrait avoir déclenché plusieurs séismes majeurs inexpliqués par frottement contre une autre plaque tectonique située au-dessus.
Le volcan sous-marin éteint, connu sous le nom de Daiichi-Kashima Seamount, se trouve sur la plaque tectonique Pacifique, à environ 40 kilomètres de la côte est du Japon. C’est là que se rencontrent trois plaques tectoniques : la plaque Pacifique à l’est et la plaque Philippine au sud, qui glissent toutes deux sous la plaque Okhotsk au nord.

Contexte tectonique au Japon (Source : Wikipedia)

Le Daiichi-Kashima Seamount se trouve sur une partie de la plaque qui a commencé à s’enfoncer dans le manteau terrestre il y a entre 150 000 et 250 000 ans. Toutefois, ce volcan sous-marin est encore suffisamment proche de la surface – moins de 50 km de profondeur – pour déclencher des séismes. Alors que la majorité de l’activité sismique autour du Daiichi-Kashima Seamount se manifeste par de petites secousses, on a aussi enregistré plusieurs séismes avec des magnitudes M 7,0 et 7,8 en 1982 (M 7,0), 2008 (M 7,0) et 2011 (M 7,8). Jusqu’à présent, personne n’avait réussi à expliquer les causes de leur déclenchement.
Lorsqu’une plaque tectonique s’enfonce sous une autre plaque, les volcans sous-marins (seamounts) qui se trouvent à sa surface frottent la base de la plaque qui les surmonte. Une étude de 2008 a expliqué que ce frottement était trop faible pour déclencher de puissants séismes : il ne génère que de très petites secousses.

Source : ScienceDirect

Cependant, des données plus récentes laissent supposer le contraire. Les données sismiques recueillies au fond de l’océan au Japon indiquent que les monts sous-marins rencontrent une énorme résistance lorsqu’ils se déplacent à la surface d’une plaque subductrice et restent parfois bloqués. On peut lire dans l’étude que « le mont sous-marin lui-même est quasiment immobile, car il doit faire fasse à de très forts frottements. »
À mesure que le volcan sous-marin s’enfonce sous la plaque qui le surmonte, les contraintes s’accumulent sur son bord d’attaque. La zone située autour du volcan sous-marin se verrouille tandis que le reste de la plaque subductrice continue sa descente dans le manteau terrestre. « Les contraintes deviennent très fortes et au bout d’un certain temps, elles migrent vers l’intérieur. « Cette accumulation de contraintes ne peut pas continuer indéfiniment, et une libération brutale se produit lorsque le volcan sous-marin se libère brusquement de la plaque qui le surmonte. La plaque dominante donne un à-coup dans la direction opposée, ce qui déclenche un nouveau type de séisme que les auteurs de l’étude ont appelé « séisme de blocage ».
Des séismes de blocage ont peut-être déclenché des tsunamis dans le passé. Les dépôts de sédiments le long de la côte Est du Japon indiquent que d’énormes vagues ont frappé le littoral en 1677, après qu’un séisme ait secoué une zone de chevauchement avec le Daiichi-Kashima Seamount. Selon l’étude, « la rupture du volcan sous-marin en processus de subduction constitue la source la plus probable de ces grands séismes déclencheurs de tsunamis ».

Volcan sous-marin Minami Kasuga-2 dans l’océan Pacifique (Source : Université de Memphis)

Source  : Live Science.

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According to a new study by University of Memphis researchers, published in November 2023 in the Journal of Geophysical Research: Solid Earth, an ancient underwater volcano riding a sinking tectonic plate off the coast of Japan may have unleashed several unexplained major earthquakes by grinding against another tectonic plate above it.

The extinct underwater volcano, known as Daiichi-Kashima seamount, sits on the Pacific tectonic plate about 40 kilometers off Japan’s east coast. There, three tectonic plates intersect, with the Pacific plate to the east and the Philippine plate to the south both slipping beneath the Okhotsk plate to the north. The seamount sits on a section of the plate that began descending into Earth’s mantle between 150,000 and 250,000 years ago. But the seamount is still close enough to the surface to trigger earthquakes, as it currently sits less than 50 km deep. While the majority of the seismic activity around the seamount manifests as small tremors, there have been several earthquakes between magnitudes M 7.0 and 7.8 in 1982 (M 7.0), 2008 (M 7.0) and 2011 (M 7.8) that previous research has failed to explain.

When a tectonic plate subducts beneath another plate, the seamounts peppered across its surface scrape against the bottom of the overriding plate. A 2008 study suggested this friction was too weak to trigger earthquakes, creating only very small tremors.

However, newer data indicate the opposite. Seismic information gathered at the bottom of the ocean in Japan indicates seamounts encounter huge resistance as they ride along on a subducting plate and sometimes become stuck. One can read in the study that « the seamount itself is almost stationary, because it has very strong friction.

As the seamount digs into the overriding plate, stress accumulates on its leading edge. The region around the seamount becomes locked and grinds to a halt, while the rest of the subducting plate continues its creeping descent into Earth’s mantle. « Stress increases at the edge of the seamount and after some time, the stress propagates and migrates inward. » This buildup cannot continue infinitely, and the stress is eventually released when the seamount suddenly frees itself from the overriding plate and jerks forward. The overriding plate jolts in the opposite direction, triggering a new kind of earthquake that the authors of the study called a « hang-up » earthquake.

Hang-up earthquakes may have unleashed tsunamis in the past. Sediment deposits along Japan’s east coast indicate huge waves battered the coastline in 1677, after an earthquake shook an area overlapping with the Daiichi-Kashima seamount. According to the study, « the rupture of the subducted seamount thus provides the most plausible source for these great tsunami earthquakes. »

Source : Live Science.

Découverte d’un mont sous-marin dans le Pacifique // Discovery of a seamount in the Pacific Ocean

Un projet de cartographie des fonds marins du Pacifique mis sur pied par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) a localisé un mont sous-marin (seamount en anglais) de 1 574 mètres de haut, qui couvre 14 kilomètres carrés et se cache à 2 400 mètres sous la surface de de l’océan dans les eaux internationales. Il a été découvert par une équipe scientifique à bord du navire de recherche Falkor, à environ 155 kilomètres de la zone économique exclusive du Guatemala.
Cette découverte montre tout ce qu’il nous reste à découvrir au fond de nos propres océans. Comme je l’ai déjà dit à plusieurs reprises, nous connaissons mieux la surface de la planète Mars que le fond des mers sur Terre. .
Les monts sous-marins sont des édifices généralement d’origine volcanique. La plupart sont donc des vestiges de volcans éteints. Ils sont le plus souvent de forme conique, mais présentent parfois d’autres caractéristiques importantes telles que des cratères et des crêtes. Certains, appelés guyots, ont de grands sommets plats. On estime que le nombre de monts sous-marins d’au moins 1 000 mètres de haut est supérieur à 100 000. Toutefois, malgré leur abondance, moins de 10 pour cent des monts sous-marins dans le monde ont été explorés.
Les monts sous-marins intéressent les scientifiques car ils constituent des « oasis de vie », abritant des coraux, des éponges et de nombreux invertébrés. Selon la NOAA, le mont sous-marin récemment découvert « a l’apparence d’un volcan classique ». Il est situé dans le bassin du Guatemala, dans une zone de fonds marins vieille d’environ 20 millions d’années et qui ne présente probablement plus d’activité volcanique.
Source : NOAA, Miami Herald.

Bathymétrie chromatique du mont sous-marin (Source : NOAA)

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A Pacific seafloor mapping project et up by the National Oceanic and Atmospheric Administration ‘NOAA) has located a 1,574-meter-high seamount that covers 14 square kilometers and hides 2,400 meters below sea level in international waters. It was discovered by a team aboard the research vessel Falkor (too), about 155 kilometers outside the Guatemalan Exclusive Economic Zone.

The discovery shows how much we have yet to discover,at the bottom of our own oceans. As I put it several times before, we know the surface of Mars better than the bottom of the seas on Earth. .

Seamounts are underwater mountains that typically begin as volcanoes. Therefore, most seamounts are remnants of extinct volcanoes. Typically, they are cone shaped, but often have other prominent features such as craters and linear ridges and some, called guyots, have large, flat summits.The number of seamounts that are at least 1,000 meters high is thought to be greater than 100,000. Despite their abundance, however, less than ten percent of the seamounts in the world have been explored.

Seamounts are of interest to scientists because they serve “oases of life,” hosting corals, sponges and numerous invertebrates. According to NOAA, the newly discovered seamount “has a classic volcano appearance.” It is located in the Guatemala basin … in an area of the seafloor that is roughly 20 million years old and most likely not exhibiting volcanic activity anymore.

Source : NOAA, Miami Herald.

Les dernières éruptions du Kamaʻehuakanaloa (Hawaii) // The latest eruptions of Kamaʻehuakanaloa (Hawaii)

Autrefois connu sous le nom de Lōʻihi, le volcan sous-marin, qui se trouve à environ 30 km au large de la côte sud de la Grande Ile d’Hawaii, a été renommé Kamaʻehuakanaloa en 2021 par le Hawaii Board of Geographic Names. Le volcan est entré en éruption au moins cinq fois au cours des 150 dernières années, selon une nouvelle étude menée par des chercheurs du département des Sciences de la Terre de l’Université d’Hawall. Elle a été publiée dans la revue Geology.
Les chercheurs ont pour la première fois pu estimer l’âge des éruptions les plus récentes de ce volcan, ainsi que huit éruptions plus anciennes remontant à environ 2 000 ans.
Selon l’auteur principal de l’étude, Kamaʻehu est le seul exemple de volcan hawaiien pré-bouclier actif. Sur les autres volcans hawaiiens, cette première phase de l’histoire d’un volcan est cachée par les coulées de lave qui se produisent pendant la phase bouclier proprement dite. C’est pourquoi il y a un grand intérêt à étudier la croissance et l’évolution du Kamaʻehu.
Auparavant, la seule éruption connue et confirmée de ce volcan sous-marin s’était produite en 1996. Elle n’a été découverte que parce qu’elle a coïncidé avec un grand essaim sismique détecté à distance par des sismomètres sur la Grande Île.
Seuls les sismomètres peuvent être utilisés pour détecter les éruptions actives en cours des volcans sous-marins car les séismes sont transitoires. Afin de déterminer l’âge des éruptions plus anciennes du Kamaʻehu, les scientifiques ont adopté une approche différente. Ils ont utilisé un spectromètre de masse pour mesurer de minuscules quantités d’isotope radium-226 dans des morceaux de lave vitreuse qui ont été prélevés à l’aide d’un submersible. sur les affleurements du fond marin au niveau du Kamaʻehu.
Le magma contient naturellement du radium-226 dont la radioactivité se désintègre à un rythme prévisible. Les chercheurs ont utilisé la quantité de radium-226 présente dans chaque échantillon pour déduire le temps approximatif écoulé depuis l’émission de lave sur le fond marin.
On pense que les volcans hawaiiens traversent une série d’étapes au cours de leur croissance. Le Kamaʻehu est actuellement dans sa première phase de croissance «pré-bouclier», tandis que son voisin, le Kilauea, est dans la phase principale d’édification du bouclier.
La chimie de la lave émise par les volcans hawaiiens change avec le temps. Les derniers âges d’éruption pour les laves du Kamaʻehu, révélés par les mesures de la chimie de la lave, montrent que l’échelle de temps de la variation de la chimie de la lave sur ce volcan pré-bouclier est d’environ 1 200 ans.
A côté de cela, la chimie de la lave du Kilauea change sur une échelle de temps de quelques années à quelques décennies seulement, avec un cycle complet d’environ 200 ans. Les auteurs de l’étude pensent que la cause de cette différence est liée à la position des deux volcans au-dessus du point chaud hawaiien. Les modèles et d’autres données isotopiques du thorium-230 montrent que le centre d’un panache mantellique s’élève probablement plus rapidement que sa marge. Les résultats de la nouvelle étude, en particulier le facteur de six échelles de temps plus longues pour la variation de la chimie de la lave du Kamaʻehu, confirment cette idée.
Les laves d’aspect le plus récent ont le plus de radium-226, et inversement pour les laves d’aspect plus ancien qui sont fracturées et brisées et recouvertes de sédiments marins.
Le fait que le Kamaʻehu soit entré en éruption cinq fois au cours des 150 dernières années implique une fréquence de 30 ans entre les éruptions de ce volcan. C’est beaucoup plus long que pour le Kilauea, qui est presque continuellement en éruption, avec des pauses peu fréquentes de quelques années seulement.
L’équipe scientifique espère mieux comprendre comment les volcans hawaïens fonctionnent depuis leurs premiers stades de croissance jusqu’à leur maturité complètqui reste souvent active. Cela permettra une meilleure approche des processus profonds qui animent les éruptions volcaniques prenant leur source à l’intérieur du mystérieux panache mantellique sous le point chaud hawaiien.
Source : USGS/HVO.

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Formerly known as Lōʻihi, the submarine volcano, which lies about 30 km off the south coast of the Big Island, was renamed Kamaʻehuakanaloa in 2021 by the Hawaii Board of Geographic Names, The volcano has erupted at least five times in the past 150 years, according to a new research led by University of Hawaii Earth scientists. It was published in the journal Geology.

The researchers for the first time have been able to estimate the ages of the most recent eruptions – as well as eight older eruptions going back about 2,000 years.

According to the lead author of the study, Kamaʻehu is the only active and exposed example of a pre-shield Hawaiian volcano. On the other Hawaiian volcanoes, this early part of the volcanic history is covered by the great outpouring of lava that occurs during the shield stage. Thus, there is great interest in learning about the growth and evolution of Kamaʻehu.

Previously, the only known and confirmed eruption of the Hawaiian underwater volcano happened in 1996. It was only discovered because it coincided with a large swarm of earthquakes detected remotely by seismometers on the Big Island.

Seismometers only can be used to detect the ongoing active eruptions of submarine volcanoes because earthquakes are transient. In order to determine the ages of older eruptions at Kamaʻehu, the scientists took a different approach. They used a mass spectrometer to measure tiny amounts of the isotope radium-226 in pieces of quenched glassy lava that were sampled from the seafloor outcrops of Kamaʻehu using a submersible.”

Magma naturally contains radium-226, which radioactively decays at a predictable rate.The researchers used the amount of radium-226 in each sample to infer the approximate time passed since the lava was erupted on the seafloor.

Hawaiian volcanoes are thought to transition through a series of growth stages. Kamaʻehu is currently in the earliest submarine “pre-shield” stage of growth, whereas its active neighbouring volcano Kilauea is in its main shield-building stage.

The chemistry of the lava erupted from Hawaiian volcanoes changes through time. The new eruption ages for the lavas from Kamaʻehu, coupled with measurements of lava chemistry, reveal that the timescale of variation in lava chemistry at this pre-shield volcano is about 1,200 years.

In contrast, Kilauea lava chemistry changes over a timescale of only a few years to decades, with a complete cycle throughout about 200 years. The authors of the study think that the origin of this difference is related to the position of the two volcanoes over the Hawaiian hot spot. Models and other isotope data from thorium-230 suggest that the center of a mantle plume should rise faster than its margin. The results of the new study, specifically the factor of six longer timescale of variation in lava chemistry at Kamaʻehu, provides independent confirmation of this idea.

The lavas with the freshest appearance had the most radium-226, and vice versa for the lavas with the older appearance, that is, fractured and broken and covered with marine sediment.

The fact that Kamaʻehu erupted five times within the last 150 years implies a frequency of 30 years between eruptions at this volcano. This is much slower than at Kilauea, which erupts almost continuously, with infrequent pauses of only a few years.

The research team hopes to better understand how Hawaiian volcanoes work from their earliest growth stages to their full, and frequently active, maturity to help understand the deep controls on volcanic eruptions that initiate within the mysterious, upwelling mantle plume under the Hawaiian hot spot.

Source : USGS / HVO.

 Carte bathymétrique du Kamaʻehuakanaloa (Source : HVO)

Image de laves jeunes (en haut) et plus anciennnes (en bas) sur le Kamaʻehuakanaloa (Source : Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology)