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Le Veniaminof (Alaska) pour mieux comprendre le comportement du magma // Veniaminof (Alaska) to better undrestand magma behaviour

Le Veniaminof, l’un des volcans qui se dressent sur la péninsule d’Alaska, présente une longue histoire d’éruptions qui se produisent avec peu ou pas de signes précurseurs détectables. Malgré la présence de huit stations sismiques permanentes et d’une surveillance satellite par radar à synthèse d’ouverture interférométrique (InSAR), la plupart des éruptions depuis 1993 se sont produites sans véritables signes précurseurs. Sur les 13 dernières éruptions, seules deux ont été précédées de signes avant-coureurs détectables. Ce schéma éruptif a incité les chercheurs à examiner le système magmatique sous-jacent du Veniaminof et à étudier le comportement des volcans avant leur éruption.

Vue du Veniaminof (Crédit photo : USGS)

Des chercheurs de deux universités de l’Illinois ont cherché à déterminer si un système magmatique fermé pouvait entrer en éruption sans déclencher d’activité sismique ni de mouvements de terrain notables.
Dans les systèmes volcaniques ouverts, comme le Mauna Loa, le magma et les gaz se déplacent librement vers la surface, ce qui génère parfois peu de signaux avant-coureurs clairs. En revanche, les systèmes fermés, comme les Champs Phlégréens, accumulent généralement de la pression, ce qui peut provoquer un soulèvement du sol et une hausse de la sismicité avant une éruption. Pour comprendre comment des éruptions peuvent se produire sans ces signaux, les chercheurs ont construit des modèles thermomécaniques avec lesquels ils ont testé l’interaction des changements de forme, de taille, de profondeur et de débit de la chambre magmatique avec les propriétés physiques de la roche environnante.
L’équipe scientifique a créé des modèles intégrant le comportement de la roche, dépendant et indépendant de la température. Ils ont simulé le déplacement du magma depuis des sources profondes, à plus de 13 km de profondeur, vers des chambres magmatiques moins profondes, avec diverses géométries.
Pour tester le réalisme de ces modèles, ils ont comparé les résultats aux données InSAR et sismiques de l’éruption de Veniaminof de 2018. L’éruption de 2018 est intéressante car elle n’a montré aucun mouvement de terrain significatif ni aucune activité sismique préalable, ce qui en fait un bon exemple d’éruption ‘silencieuse’, autrement dit sans signes précurseurs.
La principale conclusion est que certains systèmes magmatiques peuvent entrer en éruption sans produire de signaux d’alerte détectables. Plus précisément, les systèmes disposant de petites chambres magmatiques profondes, avec de faibles apports de magma et une roche environnante ramollie par la chaleur peuvent produire des éruptions avec une déformation minimale du sol (moins de 10 mm) et une sismicité faible, voire nulle. Cette dernière est en général liée à la rupture de la roche par cisaillement.
Cependant, les scientifiques ont remarqué que certaines roches continuent à se fracturer suite à des contraintes trop intenses, ce qui est suffisant pour permettre au magma de remonter vers la surface et provoquer une éruption. Dans les modèles où le comportement de la roche évolue avec la température, un flux de magma plus important est nécessaire pour déclencher cette rupture, mais même dans ce cas, les signaux de surface restent faibles.
L’analyse InSAR de 2015 à 2018 n’a révélé aucun schéma cohérent de soulèvement ou d’affaissement du sol autour du Veniaminof, ce qui corrobore les résultats de la modélisation. Même lors de l’éruption de 2018, les signaux de déplacement étaient difficilement détectables et probablement masqués par des interférences atmosphériques ou par le glacier qui recouvre le sommet. Ces facteurs compliquent la détection de signes subtils d’inflation volcanique et étayent la conclusion selon laquelle le Veniaminof peut produire des éruptions avec peu ou pas de signes précurseurs en surface.

References:

Stealthy magma system behavior at Veniaminof Volcano, Alaska – Yuyu Li, Patricia M. Gregg, et al. – Frontiers in Earth Science – June 10, 2025 – DOI https://doi.org/10.3389/feart.2025.1535083 – OPEN ACCESS

The Watchers.

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Veniaminof volcano on the Alaska Peninsula has a long record of eruptions that occur with little or no detectable warning. Despite the presence of eight permanent seismic stations and satellite monitoring using Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR), most eruptions since 1993 have taken place without clear precursory signals. Of the last 13 eruptions, only two were preceded by detectable warning signs. This pattern prompted researchers to examine the underlying magma system at Veniaminof and investigate how volcanoes behave prior to eruption.

Researchers from two Illinois universities set out to test whether a sealed magma system could erupt without triggering any noticeable seismic activity or ground movement.

In open volcanic systems, such as Mauna Loa, magma and gases move more freely toward the surface, sometimes resulting in fewer clear warning signals. In contrast, closed systems, such as Campi Flegrei, typically accumulate pressure, which can cause ground uplift and increased seismicity before an eruption.

To figure out how eruptions might happen without these signals, the researchers built detailed thermomechanical models. They tested how changes in magma chamber shape, size, depth, and magma supply rate interact with the surrounding rock’s physical properties.

The scientific team created models incorporating both temperature-dependent and temperature-independent rock behavior. They simulated magma transport from deep sources, more than 13 km below the surface, into shallower magma chambers with varying geometries.

To test how realistic these models were, they compared the results with InSAR and seismic data from Veniaminof’s 2018 eruption. The 2018 eruption is valuable because it showed no obvious ground movement or any preceding seismic activity, making it a good example of a quiet eruption.

The main finding is that certain magma systems can erupt without producing detectable warning signals. Specifically, systems characterized by small, deep magma chambers, low magma supply rates, and heat-softened surrounding rock can produce eruptions with minimal ground deformation (less than 10 mm and little to no seismicity related to shear failure, which typically causes earthquakes.

However, some rock still fractured through tensile failure, which was enough to allow magma to rise and cause an eruption. In models where the rock’s behavior changed with temperature, a higher magma flux was needed to trigger this failure, but even then the surface signals remained weak.

InSAR analysis from 2015 to 2018 revealed no consistent uplift or subsidence patterns around the volcano, supporting the modeling results. Even during the 2018 eruption, displacement signals were ambiguous and likely masked by atmospheric interference or the glacier covering the summit. These factors complicate the detection of subtle signs of volcanic inflation and support the conclusion that Veniaminof can produce eruptions with little or no surface warning.

References:

Stealthy magma system behavior at Veniaminof Volcano, Alaska – Yuyu Li, Patricia M. Gregg, et al. – Frontiers in Earth Science – June 10, 2025 – DOI https://doi.org/10.3389/feart.2025.1535083 – OPEN ACCESS

The Watchers.

La nouvelle vie des ours polaires // The new life of polar bears

Avec la hausse des températures en Arctique, plus rapide qu’ailleurs dans le monde, la banquise disparaît, ce qui affecte le mode de vie des animaux de cette partie du monde. L’ours polaire est l’espèce la plus menacée. Avec le manque de glace, les plantigrades sont de plus en plus souvent obligés de vivre sur terre et de changer leur régime alimentaire. J’ai indiqué dans des articles précédents qu’ils se nourrissent d’oies polaires, par exemple. Une équipe de biologistes canadiens s’est rendue à Churchill, au Manitoba, surnommée la « capitale de l’ours polaire », en novembre 2018, où ils ont commencé une étude sur les ours polaires de la région.

Ours polaire (Photo: C. Grandpey)

Le projet des biologistes canadiens visait à « mieux comprendre comment le réchauffement climatique, la captivité et les altérations alimentaires affectent le microbiome intestinal, le régime alimentaire et la santé globale des plantigrades. » Pour ce faire, ils devaient recueillir, via leurs excréments, le microbiome fécal, c’est-à-dire les microbes qui digèrent la nourriture. Ce sont de bons indicateurs de la santé des ours polaires en captivité et dans leur milieu naturel. Il suffit ensuite de comparer les excréments de ces deux univers.
Les scientifiques ont également recueilli des échantillons d’algues sur le rivage dans les zones fréquentées par les ours. Les animaux se nourrissent avec un régime alimentaire à base de maquereau plus riche en protéines et d’algues qui compensent les changements de nourriture auxquels les ours polaires peuvent être confrontés en raison du réchauffement climatique. En effet, le déclin de la glace de mer arctique les oblige à rester sur terre sans accès à leur régime alimentaire traditionnel à base de mammifères marins.
L’équipe scientifique a constaté que les ours polaires en captivité, qui suivent un régime alimentaire riche en protéines pendant longtemps, présentent un microbiome fécal différent et plus diversifié que leurs homologues sauvages, probablement en raison de changements dans leur régime alimentaire et leur habitat.
L’étude révèle que la diminution de la couverture de glace de mer arctique et l’allongement des saisons sans glace réduisent la zone et la fenêtre de temps pendant laquelle les ours polaires peuvent rester sur les plateformes glaciaires. Cela incite certaines populations d’ours à rester plus longtemps sur terre pour y chasser les animaux, ce qui entraîne le passage d’un régime alimentaire riche en graisse de phoque à un régime pauvre en graisse et riche en protéines pendant une période prolongée. S’ils deviennent contraints de rester sur terre en raison d’un manque de glace de mer et doivent survivre grâce à des sources de nourriture terrestres, le régime alimentaire des ours polaires, et donc leur microbiome intestinal, changeront.
L’étude montre que « s’ils parviennent à s’adapter et à survivre, les ours polaires que nous connaissons aujourd’hui seront des animaux très différents ».
Source : Phys.org.

J’ai également expliqué dans des notes précédentes que les ours polaires qui se nourrissent de carcasses de baleines sur le littoral sont souvent amenés à partager leur nourriture avec les grizzlis et qu’une interaction se produit entre les deux espèces.

Grizzly (Photo: C. Grandpey)

Les os de baleines boréales près du village de Kaktovik sont devenus en automne des lieux de rencontre pour les ours polaires ainsi que pour quelques grizzlis en provenance de North Slope. Les os de baleines et la viande qui y subsiste constituent pour les ours une source de nourriture riche en graisse qui fait défaut sur la banquise.

Un résultat inattendu de cette cohabitation entre ours polaires et grizzlis est l’apparition d’une nouvelle espèce d’ours née de l’accouplement entre deux espèces pourtant séparées par 500 000 ans d’évolution. Son nom est encore incertain car cet animal reste extrêmement rare : pizzly, grolar, nanulak [ours polaire (nanuk) et grizzly (aklak)]. Cela fait longtemps que l’on sait que le grizzly et l’ours polaire sont biologiquement et génétiquement compatibles, cette hybridation s’étant déjà produite dans des zoos. En 2009, on comptait 17 individus connus, dont un frère et une sœur au zoo allemand d’Osnabrück.

 Nanulak (Crédit photo: France Info)

Pour certains scientifiques, cet hybride plus adapté au mode de vie terrestre pourrait remplacer l’ours polaire. Cependant, cette évolution ne se fera pas en quelques années. Selon les chercheurs, il faudra des centaines de générations pour que nous observions un authentique nouveau type d’ours.

Pour mieux connaître l’ours.  Commande du livre à grandpeyc@club-internet.fr

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With temperatures in the Arctic rising faster tah elsewhere in the world, sea ice is disappearing, which affects the way of life of the animals in that part of the world. Polar bears is the most threatened species. With the lack of ice, they are more and more often obliged to live on land and change their food diets. I indicated in previous posts that they feed on polar geese, for instance. A team of Canadian biologists travelled to Churchill, Manitoba, dubbed the « Capital of Polar Bears, »in November 2018 where they started a research on polar bears in the region.

The biologists’ project was aimed at « better understanding how global warming, captivity and food alterations affect the gut microbiome, diet, and overall health of the plantigrades. To do that, they needed to collect the fecal microbiome, i.e. microbes that digest food and are a good indicator of health of captive and wild polar bears and compare them. »

The scientists also needed to gather seaweed samples from the shore in areas frequented by bears. The animals are fed a higher protein mackerel-based diet and the seaweed compensates for the changes polar bears may face due to global warming, particularly as the decline in Arctic Sea ice forces them to remain onshore without access to their traditional marine mammal-based diet.

The scientific team found that the captive polar bears, who had been on a long-term high-protein diet, exhibited a more diverse and distinct fecal microbiome than their wild counterparts, likely due to dietary and habitat shifts.

The study reveals that shrinking Arctic Sea ice coverage and extended ice-free seasons reduce the area and window of time polar bears can spend on the ice platform. That is causing some populations to increase their land use to hunt for terrestrial animals, resulting in a switch from a fat-rich diet of seals to a low-fat, high protein diet for an extended period. Should they become landlocked due to a lack of sea ice and have to survive on terrestrial food sources, their diet and therefore gut microbiome will change.

The study shows that « if they are able to adapt and survive, the polar bears we know now will be very different animals. »

Source : Phys.org.

I also explained in previous posts that polar bears feeding on whale carcasses on the seashore are often led to share the food with grizzlies and that intraction occurs between the two species. The bowhead bone piles near the village of Kaktovik have become autumn gathering spots for polar bears and even some North Slope grizzlies. The piles give the bears a source of high-fat food that they are lacking on the ice.

An unexpected result of this cohabitation between polar bears and grizzlies is the appearance of a new species of bear born from the mating between two species separated by 500,000 years of evolution. Its name is still uncertain because this animal remains extremely rare: pizzly, grolar, nanulak [polar bear (nanuk) and grizzly bear (aklak)] … It has been known for a long time that grizzly and polar bears are biologically and genetically compatible as this hybridization already occurred in zoos. In 2009, there were 17 known individuals, including a brother and a sister in the German zoo of Osnabrück.
For some scientists, this more earth-friendly hybrid could replace the polar bear. However, this evolution will not happen in a few years. Researchers say it will take hundreds of generations to see an authentic new type of bear.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Source : space.com.

Compréhension en profondeur des éruptions // Deep understanding of eruptions

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Source : Science Advances.

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

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