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La fonte des glaciers et de la banquise fait se déplacer l’axe de la Terre ! The melting of glaciers and ice sheets shifts Earth’s axis

Une étude publiée en mars 2021 nous apprend que la fonte de la banquise au niveau des pôles a fait se déplacer l’axe de rotation de la Terre, ce qui a donc modifié la position des pôles nord et sud. L’axe de rotation de la Terre est la ligne invisible autour de laquelle tourne notre planète, avec les pôles nord et sud à ses extrémités. L’axe et ses pôles se déplacent en fonction de la répartition des masses à la surface de la Terre. La fonte des glaciers a suffisamment modifié cette répartition au cours des 25 dernières années pour faire de déplacer la Terre sur son axe. Ainsi, depuis 1980, les pôles nord et sud ont chacun dérivé d’environ 4 mètres.

La conclusion de l’étude intitulée ”Polar Drift in the 1990s Explained by Terrestrial Water Storage Changes” [«La dérive polaire dans les années 1990 expliquée par les changements de stockage de l’eau sur Terre»] nous apprend que l’axe de rotation de la Terre a commencé à se déplacer rapidement en 1995, à tel point que la direction de cette dérive polaire a changé et s’est considérablement accélérée. C’est la fonte de la glace qui est responsable de ce changement. En effet, la fonte des glaces modifie la répartition du poids de la Terre.

On peut imaginer que la Terre tourne comme une toupie. Si le poids de la toupie est uniformément réparti, elle tourne parfaitement sur elle-même. En revanche, si une partie du poids se déplace d’un côté ou de l’autre, le centre de masse se trouve modifié, de même que l’axe de rotation de la toupie, ce qui la pousse à pencher vers le côté le plus lourd lorsqu’elle tourne. C’est la même chose pour la Terre lorsque la masse se déplace d’une zone vers une autre.

Parfois, les changements peuvent être provoqués par la répartition de la roche fondue dans le noyau externe de la Terre. Cela peut modifier la répartition de la masse de la planète. La façon dont l’eau est répartie à la surface de la Terre joue également un rôle important. Donc, si la glace stockée dans les glaciers et la banquise des régions polaires fond et devient de l’eau qui se jette dans l’océan, le poids de cette eau se déplace dans une zone différente.

Les auteurs de l’étude expliquent que la nouvelle répartition des masses est le principal moteur de la dérive polaire observée au cours des dernières décennies. La tendance a commencé vers 1995. Avant le milieu des années 1990, les données satellitaires montraient que les pôles se déplaçaient lentement vers le sud. Ensuite, ils ont tourné à gauche et ont commencé à se déplacer vers l’est à un rythme accéléré, à raison d’environ 2,5 millimètres par an. La vitesse moyenne de dérive des pôles entre 1995 et 2020 a été 17 fois plus rapide qu’entre 1981 et 1995. Cette accélération est parfaitement parallèle à l’accélération de la fonte de la glace au niveau des pôles nord et sud, provoquée par la hausse des températures à la surface des océans de la planète. La masse de glace perdue par le Groenland depuis 1992 a fait monter le niveau global de la mer d’un centimètre. La vitesse de la fonte de la glace a été multipliée par sept ; elle est passée de 36 milliards de tonnes par an dans les années 90 à 280 milliards de tonnes par an au cours de la dernière décennie. La fonte des glaciers de l’Antarctique s’accélère elle aussi. Dans les années 1980, l’Antarctique a perdu 40 milliards de tonnes de glace par an alors que dans la dernière décennie on est passé à une moyenne de 252 milliards de tonnes par an.

La nouvelle étude montre que les changements dans la quantité d’eau douce stockée sous terre affectent également la dérive polaire. Une fois que ces eaux souterraines sont pompées vers la surface pour être utilisées comme eau potable ou pour l’agriculture, elles finissent par s’écouler dans les rivières et les océans, ce qui redistribue ce poids d’eau à la surface de la Terre.

L’axe de rotation de la Terre est différent de ceux de Mercure ou de Jupiter car l’axe de notre planète est incliné à un angle de 23,5 degrés. C’est la raison pour laquelle les hémisphères nord et sud reçoivent des quantités variables de lumière solaire à différentes périodes de l’année, avec pour conséquences des saisons différentes. Le récent changement d’orientation de l’axe de la Terre n’affectera pas notre vie quotidienne, mais il se pourrait qu’il modifie légèrement la durée de nos jours. La Terre met 24 heures pour effectuer une rotation, mais le mouvement de son axe, et donc de ses pôles, pourrait ajouter quelques millisecondes à ce temps de rotation, allongeant ainsi un peu la durée de nos journées !

Source: Business Insider.

Vous pourrez lire l’étude complète en cliquant sur ce lien :

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020GL092114

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A recent study published in March 2021 suggests that melting ice from polar glaciers has shifted Earth’s axis, which means it has changed where the north and south poles are located.

Earth’s axis is the invisible line around which it spins, with the the north and south poles at its ends. The axis, and thus the poles too, shift depending on how weight is distributed across Earth’s surface. Melting glaciers have changed that distribution over the last 25 years, enough to knock Earth off its axis. Since 1980, Earth’s north and south poles have each drifted about 4 metres.

The conclusion of the study entitled ”Polar Drift in the 1990s Explained by Terrestrial Water Storage Changes” tells us that Earth’s axis started shifting so drastically in 1995 that the direction of that polar drift changed and sped up considerably. The culprit behind that shift is the melting glaciers. Indeed, melting ice changes how Earth’s weight is distributed

One can imagine the Earth as a spinning top: If the top’s weight is evenly distributed, it whirls perfectly. But if some of weight happens to shift to one side or the other, this changes the top’s centre of mass and axis of rotation, leading it to lean toward the heavier side as it spins. The same thing happens to the Earth when weight moves from one area to another.

Sometimes, the changes can be caused by the distribution of molten rock in Earth’s outer core. This can alter how the planet’s mass is distributed. The way water is distributed on Earth’s surface also plays a big role. So if water that was frozen in glaciers in the planet’s polar regions melts and joins the ocean, the weight of that water gets spread across a different area.

The authors of the study explain that redistribution is the main driver of the polar drift scientists have observed in the last few decades.

The trend started around 1995. Before the mid-1990s, satellite data showed the poles were moving slowly south. But then they turned left and started shifting to the east at an accelerated rate, moving by about 2.5 millimetres per year. The poles’ average drift speed between 1995 and 2020 was 17 times faster than that from 1981 to 1995.

That acceleration aligns with accelerated melting around the north and south poles, which has been driven by the planet’s rising surface and ocean temperatures. The mass of ice lost by Greenland since 1992 has raised global sea levels by 1 centimetre. The rate of that melt increased seven-fold, from 36 billion tons per year in the 1990s to 280 billion tons per year in the last decade. Antarctica’s glacial melting is also speeding up. In the 1980s, Antarctica lost 40 billion tons of ice annually whereas in the last decade, that number jumped to an average of 252 billion tons per year.

The new study suggests that changes in how much fresh water is stored underground affects polar drift. Once this groundwater is pumped up to the surface for use as drinking water or for agriculture, it eventually flows into rivers and oceans, redistributing that water weight on Earth’s surface

Earth’s axis of rotation is different from the axes of Mercury or Jupiter as our planet’s axis is tilted at an angle of 23.5 degrees. It is the reason why the northern and southern hemispheres get varying amounts of sunlight at different times of the year, which is why we have seasons.

The recent change to Earth’s axis won’t affect our everyday lives, but it could slightly tweak the length of our days. Earth takes 24 hours to complete one rotation. But the movement of its axis, and therefore its poles, could add milliseconds to that spin time, making our days a tiny bit longer.

Source: Business Insider.

You can read the complete study by clicking on this link :

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020GL092114

 

L’angle d’inclinaison de l’axe de la Terre est d’environ 23°4 par rapport à la verticale (Source: Wikipedia). Pour être précis, il est actuellement  de 23,43651°.

L’extermination des Amérindiens et ses conséquences sur le climat // The extermination of the Amerindians and its consequences on the climate

Une étude menée par des scientifiques de l’University College of London et intitulée Earth system impacts of the European arrival and Great Dying in the Americas after 1492 arrive à une conclusion étonnante: Les colons auraient tué tellement d’Amérindiens que la terre se serait refroidie !

Entre l’arrivée de Christophe Colomb dans les Caraïbes en 1492 et l’année 1600,  autrement dit les cent premières années de la colonisation de l’Amérique, on estime que les colons européens ont causé la mort d’environ 56 millions d’autochtones. Cette hécatombe, provoquée par des massacres d’Amérindiens et les maladies apportées par les colons, a provoqué une modification radicale de la surface du continent. En effet, de vastes portions de territoires cultivées et habitées se sont retrouvées sans occupants. En l’absence d’humains, la nature a repris ses droits et la végétation a recouvert de nouveau ces territoires. Selon l’étude des scientifiques de l’University College of London, ce phénomène a eu pour conséquence un déclin massif du dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère.

Pour connaître le taux de carbone dans l’atmosphère à cette époque, les scientifiques ont étudié des carottes issues de la calotte polaire en Antarctique. Ces échantillons peuvent servir d’archive des gaz à effet de serre grâce au gaz piégé dans la glace.

Le refroidissement de la planète à cette période, appelé «petit âge glaciaire» est connu depuis longtemps, mais on pensait que les changements, marqués par des hivers particulièrement rigoureux, avaient été uniquement causés par des forces naturelles. Toutefois, selon l’un des co-auteurs de l’étude, la compilation des preuves archéologiques, ainsi que des données historiques et des analyses de carbone en Antarctique, ne laissent pas le moindre doute sur l’influence de la mort des Amérindiens. Selon lui, «une fois que l’on a pesé tous les éléments, on comprend que si le petit âge glaciaire était si intense, c’est à cause du génocide de millions de personnes».

Source : CNN.

NDLR : Cette conclusion de l’étude est à la fois intéressante et surprenante. Je pense qu’il faudra d’autres recherches pour la confirmer. Il semble étonnant que la mort d’un très grand nombre d’individus et les conséquences exercées sur la nature par leur disparition ait pu avoir de telles répercussions sur le climat de notre planète.

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A study led by scientists at the University College of London and entitled Earth System Impacts of the European Arrival and Great Dying in the Americas after 1492 comes to an astonishing conclusion: Settlers killed so many Indians that the Earth cooled!
Between the arrival of Christopher Columbus in the Caribbean in 1492 and the year 1600, in other words during the first hundred years of the colonization of America, it is estimated that European settlers caused the death of about 56 million indigenous people. This slaughter, caused by massacres of Amerindians and the diseases brought by the settlers, caused a radical change at the surface of the continent. In fact, vast areas of cultivated and inhabited land were left without occupants. In the absence of humans, nature regained its rights and vegetation once again covered these territories. According to the study by the scientists at the University College of London, this phenomenon resulted in a massive decline of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere.
To find out the carbon content in the atmosphere at that time, scientists studied ice cores collected from the polar ice sheet in Antarctica. These samples are used as an archive of greenhouse gases thanks to the gas trapped inside the ice.
The cooling of the planet at that time, called the Little Ice Age, has been known for a long time, but it was thought that the changes, marked by particularly harsh winters, were solely caused by natural forces. However, according to one of the co-authors of the study, the compilation of archaeological evidence, as well as historical data and carbon analyses in Antarctica, leaves no doubt about the influence of the death of Amerindians. In his opinion, « once we have weighed all the elements, we understand that the Little Ice Age was so intense because of the genocide of millions of people ».
Source: CNN.
This conclusion of the study is both interesting and surprising. I think it will require further research to confirm its results. It seems astonishing that the death of a very large number of individuals and the consequences of their disappearance on nature may have had such repercussions on the climate of our planet.

Arrivée de Christophe Colomb en Amérique  (Source : United States Library of Congress’s Prints and Photographs division)

Voyage au centre de la Terre // Journey to the centre of the Earth

Une équipe scientifique japonaise espère être la première à atteindre et explorer avec succès le manteau terrestre. Les chercheurs de l’Agence Japonaise pour la Science et la Technologie Mer-Terre (JAMSTEC) espèrent mieux comprendre comment la Terre s’est formée et quelle est la composition du manteau. Ce dernier représente plus de 80% de la masse de notre planète, à une dizaine de kilomètres sous le plancher océanique. Le gouvernement japonais, qui participe au financement de l’expédition, espère que les recherches pourront permettre de mieux prévoir les séismes.
Trois sites de forage sont actuellement à l’étude, tous dans l’océan Pacifique. L’un d’eux est au large des côtes hawaiiennes, un autre au large du Costa Rica et le dernier au large du Mexique. Pour accéder au manteau, la JAMSTEC veut utiliser le Chikyu, l’un des navires de forage les plus performants actuellement. C’est le plus grand navire de forage, avec une capacité de forage trois fois plus profonde que les navires précédents. Le trépan du Chikyu descendra à 4 kilomètres de profondeur dans les eaux océaniques avant d’atteindre plancher. Il perforera ensuite la croûte terrestre sur 6 kilomètres avant d’atteindre le manteau.
Les scientifiques ont déjà foré et récupéré des échantillons du fond de l’océan, mais seulement en surface. Ils veulent maintenant creuser le plancher océanique jusqu’au manteau proprement dit. Le forage débutera en 2030 au plus tard. Le projet a quatre objectifs principaux. Le premier (en cours) consiste à accéder au manteau de la planète en traversant le plancher océanique. Le deuxième objectif est d’étudier la frontière entre la croûte océanique et le manteau. Le troisième est de savoir comment s’est formée la croûte océanique. L’objectif final est d’examiner à quelle profondeur existe la vie microbienne à l’intérieur de la planète.
Source: CNN.

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A group of Japanese scientists plans to be the first to successfully drill into the Earth’s mantle. Researchers at Japan’s Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC) say they are hoping to discover more about how our planet was formed and what the mantle is composed of. The mantle makes up more than 80% of the entire Earth’s mass, lying about 10 km beneath the ocean floor. The Japanese government, which is helping fund the expedition, hopes the research could help discover ways to better predict earthquakes.

Three drilling sites are currently under consideration, all of them in the Pacific Ocean. One is off Hawaii, another one is off Costa Rica and the last one is off Mexico. To access the mantle, JAMSTEC wants to use one of the most advanced drilling vessels currently available, the Chikyu. It is the biggest drilling ship today, so the drilling capability is three times deeper than the previous vessels. The Chikyu’s drill will drop down through almost 4 kilometres of ocean before reaching the ocean floor. It will then bore through 6 kilometres of the sea floor, or the planet’s crust, before it reaches the mantle.

The scientists have already drilled and have taken some samples from the ocean floor but only from the top. They now want to dig from the ocean floor to the deep pristine mantle. Drilling will start by 2030 at the latest. The project has four primary objectives, only the first of which is to access the planet’s mantle by drilling through the sea floor. The second aim is to investigate the boundary between the oceanic crust and the mantle. The third one is to know how the oceanic crust formed. The final objective is to further examine how deep microbial life exists inside the planet.

Source: CNN.

Nodules de péridotite, roche magmatique qui constitue la majeure partie du manteau supérieur. (Photo : C. Grandpey)

Nouvelle étude du noyau terrestre // New study of the Earth’s core

drapeau-francaisOn peut lire sur le site web Tokyo Tech News que des scientifiques de l’Institut des Sciences de la Terre et de la Vie (ELSI) de l’Institut de Technologie de Tokyo ont fait part, dans la revue Nature du 22 février 2017, de leurs surprenantes découvertes sur le noyau terrestre. L’étude s’attarde sur la source d’énergie qui alimente le champ magnétique terrestre, les facteurs qui régissent le refroidissement du noyau et sa composition chimique, ainsi que les conditions qui existaient pendant la formation de la Terre.

Le noyau terrestre consiste principalement en une énorme boule de métal liquide à 3000 km sous sa surface de la Terre, en dessous du manteau. À une telle profondeur, le noyau et le manteau sont soumis à des pressions et à des températures extrêmement élevées. De plus, les recherches ont montré que le lent déplacement de matière en fusion à très haute température – à raison de plusieurs centimètres par an – provoque un transfert de la chaleur du noyau vers la surface, ce qui a entraîné un refroidissement très progressif du noyau au cours des temps géologiques. Le degré de refroidissement du noyau terrestre depuis sa formation est l’objet de débats intenses parmi les scientifiques.
En 2013, un chercheur japonais a indiqué que le noyau terrestre a peut-être refroidi de 1000°C depuis sa formation il y a 4,5 milliards d’années. Cet important refroidissement serait nécessaire pour maintenir le champ géomagnétique, à moins qu’il existe une autre source d’énergie encore inconnue. Ces résultats ont constitué une grande surprise pour la communauté scientifique qui étudie les profondeurs de notre planète. .
Le refroidissement du noyau et les sources d’énergie nécessaires au champ géomagnétique ne furent pas les seuls obstacles rencontrés par l’équipe de l’Institut de Technologie de Tokyo. Une autre question encore non résolue était l’incertitude quant à la composition chimique du noyau. Selon l’auteur principal de l’étude, le noyau est, certes, principalement composé de fer et de nickel, mais il contient également environ 10% d’alliages légers comme le silicium, l’oxygène, le soufre, le carbone, l’hydrogène et d’autres composés. On pense que de nombreux alliages sont simultanément présents, mais nous ne connaissons pas la proportion de chaque élément.
Dans le cadre des dernières expériences effectuées dans un laboratoire de l’ELSI, les scientifiques ont utilisé des diamants taillés avec précision et en ont soumis de minuscules échantillons aux pressions qui existent au niveau du noyau terrestre. Les très hautes températures qui règnent à l’intérieur de la Terre ont été créées en chauffant les échantillons avec un rayon laser. En effectuant des expériences avec une gamme de compositions d’alliages dans diverses conditions, les chercheurs ont tenté d’identifier le comportement propre à différentes combinaisons d’alliages correspondant à l’environnement qui existe au niveau du noyau terrestre.
Le travail avec les alliages a commencé à donner des résultats intéressants lorsque les scientifiques ont commencé à utiliser plus d’un alliage. Dans les nouvelles expériences, ils ont décidé de combiner deux alliages différents contenant du silicium et de l’oxygène qui, selon eux, ont de très fortes chances d’exister dans le noyau.
Les chercheurs ont été surpris de constater, en examinant les échantillons dans un microscope électronique, que les petites quantités de silicium et d’oxygène présentes dans l’échantillon de départ s’étaient combinées pour former des cristaux de dioxyde de silicium avec la même composition que le quartz minéral que l’on rencontre à la surface de la Terre.
Ce résultat est important pour la compréhension de l’énergie et de l’évolution du noyau. Les calculs des chercheurs ont montré que la cristallisation des cristaux de dioxyde de silicium au niveau du noyau était susceptible de fournir une immense nouvelle source d’énergie pour alimenter le champ magnétique terrestre.
L’équipe scientifique a également exploré les implications de ces résultats pour la formation de la Terre et les conditions du début du système solaire. La cristallisation modifie la composition du noyau en éliminant progressivement le silicium et l’oxygène qui y sont dissous. Finalement, le processus de cristallisation s’arrêtera lorsque le noyau aura épuisé son ancien stock de silicium ou d’oxygène. Même si le silicium est présent, les cristaux de dioxyde de silicium ne peuvent pas se former sans la présence d’un peu d’oxygène. Cela donne des indices sur la concentration initiale d’oxygène et de silicium dans le noyau, parce que seuls quelques rapports silicium / oxygène sont compatibles avec ce modèle.
Sources: Tokyo Tech News & The Watchers.

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drapeau-anglaisThe Tokyo Tech News website informs us that scientists at the Earth-Life Science Institute (ELSI) at the Tokyo Institute of Technology reported in Nature (22 February 2017) their unexpected discoveries about the Earth’s core. The findings include insights into the source of energy driving the Earth’s magnetic field, factors governing the cooling of the core and its chemical composition, and conditions that existed during the formation of the Earth.

The Earth’s core consists mostly of a huge ball of liquid metal lying at 3 000 km beneath its surface, surrounded by the mantle. At such great depths, both the core and mantle are subject to extremely high pressures and temperatures. Furthermore, research indicates that the slow flow of hot buoyant rocks -moving several centimetres per year – carries heat away from the core to the surface, resulting in a very gradual cooling of the core over geological time. However, the degree to which the Earth’s core has cooled since its formation is an area of intense debate amongst Earth scientists.

In 2013, a Japanese researcher reported that the Earth’s core may have cooled by as much as 1000°C since its formation 4.5 billion years ago. This large amount of cooling would be necessary to sustain the geomagnetic field, unless there was another as yet undiscovered source of energy. These results were a major surprise to the deep Earth community.

Core cooling and energy sources for the geomagnetic field were not the only difficult issues faced by the team at the Tokyo Institute of Technology. Another unresolved matter was uncertainty about the chemical composition of the core. According to the lead author of the study, the core is mostly iron and some nickel, but also contains about 10% of light alloys such as silicon, oxygen, sulphur, carbon, hydrogen, and other compounds. We think that many alloys are simultaneously present, but we don’t know the proportion of each element.

Now, in this latest research carried out in a lab at ELSI, the scientists used precision cut diamonds to squeeze tiny dust-sized samples to the same pressures that exist at the Earth’s core. The high temperatures at the interior of the Earth were created by heating the samples with a laser beam. By performing experiments with a range of probable alloy compositions under a variety of conditions, the researchers are trying to identify the unique behaviour of different alloy combinations that match the distinct environment that exists at the Earth’s core.

The search of alloys began to yield useful results when the scientists began mixing more than one alloy. In the new experiments, they decided to combine two different alloys containing silicon and oxygen, which they strongly believed exist in the core.

The researchers were surprised to find that when they examined the samples in an electron microscope, the small amounts of silicon and oxygen in the starting sample had combined together to form silicon dioxide crystals, the same composition as the mineral quartz found at the surface of the Earth.

This result proved important for understanding the energetics and evolution of the core. The researchers’calculations showed that crystallization of silicon dioxide crystals from the core could provide an immense new energy source for powering the Earth’s magnetic field.

The team has also explored the implications of these results for the formation of the Earth and conditions in the early Solar System. Crystallization changes the composition of the core by removing dissolved silicon and oxygen gradually over time. Eventually, the process of crystallization will stop when then core runs out of its ancient inventory of either silicon or oxygen. Even if silicon is present, silicon dioxide crystals can’t be made without also having some oxygen available. This gives clues about the original concentration of oxygen and silicon in the core, because only some silicon/oxygen ratios are compatible with this model.

Source: Tokyo Tech News & The Watchers.

coupe-terre

 Rappel de la structure interne de la Terre (Source: Wikipedia)