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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

Les chambres magmatiques du Hunga Tonga Hunga-Ha’apai // Hunga Tonga Hunga-Ha’apai’s magma chambers

L’éruption du Hunga Tonga Hunga-Ha’apai, le 15 janvier 2022, a été l’une des plus puissantes de l’histoire de l’humanité. Elle a déclenché la foudre la plus intense jamais enregistrée et le premier méga-tsunami documenté depuis l’Antiquité. Aujourd’hui, les scientifiques découvrent encore fréquemment de nouveaux éléments sur cet événement et sa source.
Dans une étude récente publiée dans la revue Science Advances, des scientifiques expliquent avoir enfin cartographié l’immense système d’alimentation magmatique qui a donné naissance à cette méga éruption. Elle a été ressentie dans le monde entier, mais le contexte sous-marin du volcan a toujours déconcerté les scientifiques qui tentent de comprendre comment une explosion aussi violente a pu se produire.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont cartographié de légères variations de l’attraction gravitationnelle dans les eaux autour de l’île avant et après l’éruption et ils ont découvert que l’explosion était probablement alimentée par deux chambres magmatiques qui ont fusionné.
Les réservoirs magmatiques se trouvent à différentes profondeurs, entre 2 et 10 kilomètres sous le volcan et avaient probablement stocké une forte proportion de magma liquide avant l’éruption de 2022. Les chercheurs ont découvert que l’explosion a éjecté environ 30 % du magma – soit plus de 9 kilomètres cubes – stocké dans une chambre centrale peu profonde, ce qui a provoqué l’effondrement du plancher du volcan et la formation d’une caldeira de 850 mètres de diamètre. Lorsque la pression dans le réservoir central a chuté suite à l’explosion, le magma stocké dans un réservoir plus profond, au nord, a probablement traversé la croûte et reconstitué le réservoir central, ouvrant ainsi un chenal entre les deux chambres. On peut lire dans l’étude qu’il est également possible que du magma provenant d’une source riche en gaz, plus profonde dans la croûte terrestre, soit monté jusqu’à la chambre centrale, ce qui « pourrait aussi expliquer la violence de l’éruption de 2022 ».
Une troisième poche de magma, située au nord-ouest de la chambre centrale, semble déconnectée du système et ne pas avoir participé à l’éruption.
Il se pourrait que 26 kilomètres cubes de magma susceptibles d’alimenter une éruption soient encore stockés dans les deux principaux réservoirs situés sous le Hunga Tonga. Le magma susceptible d’être émis pendant une éruption est un magma en fusion à plus de 50 % et pauvre en solides cristallins.
Bien que l’étude donne un aperçu du système d’alimentation du volcan, elle ne montre pas ce qui a déclenché l’éruption du 15 janvier 2022. Les résultats gravimétriques ne permettent pas directement de déterminer le déclencheur de l’éruption, mais ils donnent « une idée de l’endroit et de la quantité de magma pouvant être encore stockée sous le volcan ».
Source : Live Science.

Diagramme montrant la réorganisation du système de stockage magmatique sous le Hunga Tonga Hunga-Ha’apai lors de l’éruption de 2022.

A diagram showing the reorganization of the magma storage system beneath Tonga’s Hunga volcano during the 2022 eruption.

Diagramme en taille réelle / Real size diagram :

https://cdn.mos.cms.futurecdn.net/piayUQXUt8knRWzaAoUbf5.png

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The eruption of Hunga Tonga Hunga-Ha’apai volcano on January 15th, 2022 was one of thr most powerful in human history. It triggered the most intense lightning storm ever recorded and the first documented mega tsunami since antiquity. Today, scientists frequently discover new elements about this event and its source.

In a recent study published in the journal Science Advances, scientists explain they have finally mapped the huge magma plumbing system that gave birth to the record-breaking blast. It was felt worldwide, but the volcano’s underwater setting posed a challenge for scientists trying to understand how such a violent blast occurred.

In the new study, researchers have mapped slight variations in the pull of gravity in waters around the island before and after the eruption and found that the explosion was likely fed by two magma chambers that merged.

The magma reservoirs sit at different depths between 2 and 10 kilometers under the volcano and likely stored a high proportion of liquid magma before the 2022 eruption. The researchers found that the blast ejected roughly 30% of the magma – more 9 cubic kilometers – from a shallow central chamber, which caused the roof of the volcano to cave in and form an 850-meter caldera. As the pressure in the central reservoir dropped following the explosion, magma stored in a deeper reservoir to the north may have burst through the crust and replenished the central reservoir, opening up a channel between the two chambers. One can read in the study that it is also possible that magma from a gas-rich source deeper within Earth’s crust rose to the central chamber, which « may also explain the violence of the 2022 eruption. »

A third pocket of magma, located to the northwest of the central chamber, seems disconnected from the system.

Up to 26 cubic kilometers of eruptible magma could still be stored in the two main reservoirs beneath the Hunga Tonga volcano. Eruptible magma is defined as magma that is over 50% melt and low in crystal solids.

While the study revealed what fueled the volcano, it could not show what triggered the massive eruption. The gravity results do not directly allow to conclude on the eruption trigger, but they give »an idea of where and how much magma could be stored under the volcano. »

Source : Live Science.

Signes d’un océan sur la planète Mars ? // Signs of an ocean on Mars ?

Depuis la nuit des temps, les hommes espèrent découvrir de l’eau sur la planète Mars, ce qui leur permettrait d’y poser le pied et même d’y vivre. Aujourd’hui, une nouvelle étude laisse supposer qu’Olympus Mons, le plus haut volcans de l’univers, était autrefois bordé par un océan, ce qui expliquerait les stries que l’on peut observer à la surface de la planète. Les chercheurs pensent qu’une portion de sol ridée située à proximité de la région nord d’Olympus Mons s’est formée lorsque de la lave à très haute température s’est échappée du sommet du volcan il y a des millions d’années. Ils pensent que cette lave s’est répandue sur la glace et l’eau au pied de la montagne, provoquant des glissements de terrain. Certains de ces glissements de terrain se sont probablement étendus jusqu’à environ 1 000 km du volcan et se sont plissés en durcissant avec le temps.
Même si les stries à la surface de la planète sont connues depuis longtemps, le rôle de l’eau dans leur formation n’a jamais été vraiment prouvé. La nouvelle étude conforte la théorie la plus répandue selon laquelle l’eau liquide coulait autrefois sur la planète rouge. Cette dernière est devenue un monde désertique,sans rien à sa surface, à l’exception des calottes de glace à ses pôles.
La parcelle de sol froissé visible dans les nouvelles images est connue sous le nom de Lycus Sulci (sulci est un mot latin signifiant rainures parallèles). Elle a été photographiée en janvier 2023 par l’orbiteur Mars Express de l’Agence spatiale européenne qui recherchait des traces d’eau dans le sous-sol de la planète.
Ces nouvelles informations arrivent quelques semaines après la découverte au mois de juillet (voir ma note du 3 août 2023) de gigantesques falaises ou escarpements autour d’Olympus Mons. Les chercheurs pensent que ces falaises marquent un ancien rivage à l’intérieur duquel se trouvait autrefois une grande dépression où s’agitait l’eau liquide. Les dernières études soutiennent cette idée en expliquant que la partie inférieure de la montagne s’est effondrée lorsque la glace et l’eau à sa base sont devenues instables suite à la rencontre de la lave en provenance de l’intérieur du volcan.
Lycus Sulci, la parcelle de sol froissé observée dans les nouvelles images, s’étend sur plus de 1 000 km depuis Olympus Mons et s’arrête juste avant le cratère Yelwa, une dépression de 8 km nommée d’après une ville du Nigeria.
Les chercheurs affirment que les rainures dans le sol montrent « jusqu’où les glissements de terrain se sont éloignés des flancs du volcan avant de se stabiliser ».
Bien que ce soit une possibilité, les nouvelles observations ne permettent pas de déterminer si la région de Lycus Sulci a rendu la vie possible sur Mars.
Bien que la présence d’eau liquide dans le passé de Mars soit une bonne nouvelle pour espérer trouver des signes vie, les scientifiques pensent que tous les organismes vivants qui auraient pu se développer sur une planète Mars où l’eau était présente ont péri avec la disparition des océans. D’autres chercheurs pensent que des organismes unicellulaires pourraient avoir réussi à hiberner au plus profond des calottes glaciaires de la planète, bien qu’il n’existe aujourd’hui aucune preuve de cette hypothèse.
Source : space.com.

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Since the dawn of time, men have hoped there might be some water on Mars, which would allow them to set foot and live on the planet. Today, new evidence suggests Olympus Mons was once bordered by a Martian oceanwhich would account for the streaks on the planet’s surface. Researchers say a wrinkled patch of land near Olympus Mons’ northern region likely formed when hot lava oozed out of the volcano’s summit millions of years ago. That lava is thought to have run into ice and water at the mountain’s base, resulting in landslides. Some of these landslides probably stretched about 1000 km from the volcano and wrinkled as they hardened across eons.

While the streaks on the planet’s surface have been long-studied, the role of water in their formation has remained an open question. A new study adds evidence to the prevailing theory that liquid water once flowed freely on the Red Planet, which is now a frigid desert world except for remnant ice locked within its poles.

The crumpled patch of land featured in the new images is known as Lycus Sulci (sulci is a Latin word for parallel grooves). It was snapped in January 2023 by the European Space Agency’s Mars Express orbiter while searching for signs of underground water.

These new insights arrive a few weeks after similar geological evidence was found in July regarding gigantic cliffs surrounding Olympus Mons (see my post of August 3rd, 2023). Researchers believe those cliffs, or escarpments as they’re called, mark an ancient shoreline inside of which lies a large depression where liquid water once swirled. The latest results support that idea, suggesting the lower part of the mountain crumbled when ice and water at its base became unstable upon encountering lava extruded from its insides.

Lycus Sulci, featured in the new images, stretches over 1,000 km from Olympus Mons and stops just short of reaching the Yelwa Crater, an 8-km Martian bowl named after a town in Nigeria.

The researchers say that the grooves that mark lava flows near the Yelwa Crater show « just how far the destructive landslides traveled from the volcano’s flanks before settling. »

Although it is a possibility, the new results do not conclude whether the Lycus Sulci region made life possible on Mars.

While the presence of liquid water in Mars’ past is good news for life in general, scientists think any living organisms that may have thrived on a once watery Mars perished along with the oceans. Other researchers suggest single-celled organisms may have managed to hibernate deep inside the planet’s ice caps, although no proof of this exists today.

Source : space.com.

Source: NASA

Nouvelle approche de l’Himalaya // New approach to the Himalayas

Selon une nouvelle étude publiée le 10 août 2023 dans la revue Nature Geoscience, la chaîne de l’Himalaya, qui comprend les plus hautes montagnes du monde, n’est pas née comme le pensaient les géologues jusqu’à présent. Les plaques tectoniques indienne et eurasienne qui sont entrées en collision il y a 45 à 59 millions d’années se poussaient déjà mutuellement auparavant et avaient fait s’élever les sommets jusqu’à plus de la moitié de leur altitude actuelle. Ce n’est qu’ensuite que se produisit le grand choc qui les propulsa à leur hauteur définitive..
Cela signifie que l’Himalaya a probablement commencé son ascension dans le ciel il y a environ 63 à 61 millions d’années, donc bien plus tôt qu’on ne le pensait auparavant, en raison de la subduction de la partie océanique de la plaque indienne.
Jusqu’à aujourd’hui, on pensait que la collision continentale entre la plaque indienne et la plaque eurasienne avait été suffisante pour faire s’édifier une chaîne de montagnes d’une telle hauteur. Les auteurs de la nouvelle étude ont découvert que l’Himalaya avait atteint environ 60 % de son altitude actuelle avant la collision des plaques continentales. La découverte peut influencer notre compréhension du climat de la région dans le passé, et remettre en question les hypothèses sur la formation d’autres régions montagneuses, telles que la Cordillère des Andes et la Sierra Nevada.
L’étude montre que les bordures des deux plaques tectoniques étaient déjà relativement élevées avant la collision qui a créé l’Himalaya, et atteignaient en moyenne environ 3 500 mètres de hauteur. L’Himalaya a actuellement une altitude moyenne de 6 100 mètres, avec la plus haute montagne du monde, le mont Everest, qui culmine à 8 849 mètres.
Les chercheurs ont reconstitué le passé de la chaîne himalayenne en mesurant la quantité d’isotopes, d’oxygène dans les roches sédimentaires, selon une technique qui est généralement utilisée pour étudier les météorites. Le versant exposé au vent d’une montagne reçoit plus de pluie que le versant opposé ou versant sous le vent. La composition chimique de cette pluie change à mesure que l’air s’élève sur la pente exposée au vent car les isotopes plus lourds de l’oxygène diminuent à des altitudes plus basses et les isotopes plus légers chutent près du sommet. En suivant cette évolution, les chercheurs ont déterminé l’altitude historique des roches. Ils ont découvert que leur composition il y a environ 62 millions d’années correspondait à une altitude de 3 500 m. Ce soulèvement initial peut avoir été causé par la partie océanique de la plaque indienne qui, à l’époque, se frayait un chemin, avec un angle faible, sous les plaques continentales et repoussait vers le haut la plaque qui la surmontait. C’est ainsi que la partie océanique de la plaque indienne a amorcé la convergence. Cela a abouti à l’élévation d’environ 60% mentionnée dans l’étude.
L’étude explique qu’une énorme collision est intervenue par la suite, il y a 45 à 59 millions d’années. Elle a poussé les bordures des plaques tectoniques indienne et eurasienne de 1 km supplémentaire. Ces forces tectoniques sont permanentes et contribuent encore aujourd’hui à la croissance des montagnes himalayennes.
Cette découverte pourrait permettre d’expliquer plusieurs phénomènes climatiques, en particulier l’établissement du système de mousson en Asie de l’Est et du Sud. Cela pourrait également remodeler les théories sur le climat et la biodiversité en vigueur jusqu’à présent.
Source : Live Science, via Yahoo Actualités.

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According to a new study published on August 10th, 2023 in the journal Nature Geoscience, the Himalayas, which include the world’s tallest mountains, were not born the way geoscientists thought. The tectonic plates that collided to form the peaks 45 million to 59 million years ago were already pushing against each other, causing the Himalayan mountains to rise to more than half their current elevation, before the big collision gave them a violent shunt upward.

This means the Himalayas may have started their ascent into the sky far earlier than previously believed , around 63 million to 61 million years ago, due to the subduction of the oceanic part of the Indian tectonic plate.

Previously it was assumed that the continental collision between the India plate with the Eurasian plate was required for such high elevation to be obtained. However, the authors of the new study found that the Himalayas attained roughly 60% of their current elevation before the continental plates collided. The discovery may influence our understanding of the region’s climate in the past, and challenges assumptions about how other mountainous areas, such as the Andes and the Sierra Nevada, formed.

The study shows for the first time that the edges of the two tectonic plates were already quite high prior to the collision that created the Himalayas, about 3.5 kilometers on average. The Himalayas now have an average elevation of 6,100 meters and host the world’s tallest mountain, Mount Everest, which towers 8,849 m above sea level.

The researchers reconstructed the mountain range’s past by measuring the amount of isotopes, of oxygen in sedimentary rocks, a technique typically used to study meteorites. The windward slope of a mountain gets more rain than the opposite side or leeward slope. The chemical composition of this rain changes as the air moves up the windward slope towards the mountain’s peak, with heavier isotopes of oxygen declining at lower altitudes and lighter isotopes dropping out near the top. By tracking these changes, the researchers determined the historic altitude of rocks. They found the makeup around 62 million years ago was consistent with an elevation of 3,500 m. This initial uplift may have been caused by the oceanic part of the Indian tectonic plate, which at that time was pushing its way underneath the continental slabs at a low angle and forcing the overriding plate up. So, the oceanic part of the India plate initiated convergence. This gave the roughly 60% elevation that was found in the study.

The study explains that a huge collision 45 million to 59 million years ago forced the edges of the Indian and Eurasian tectonic plates up by an additional 1 km. These tectonic forces are ongoing and contribute to the growth of the mountains even today.

The discovery could help explain several climatic phenomena, including the establishment of the east and south Asian monsoon system. It could also reshape theories about past climate and biodiversity.

Source : Live Science, via Yahoo News.

 

Image de l’Himalaya obtenue par le satellite Landsat 9 de la NASA