Étiquette : water

Neige et ressources en eau sur Terre // Snow and Earth’s water resources

L’eau est une ressource essentielle sur Terre. Sans eau, la vie serait impossible. Cependant, seule une fraction de l’eau que l’on trouve sur Terre, soit 3% seulement, est de l’eau douce, et une proportion de 70% de cette eau douce est inaccessible, car elle est prisonnière des glaciers, de la banquise et des neiges éternelles. Il sera intéressant d’observer l’impact du changement climatique sur les chutes de neige, l’accumulation de cette neige, ainsi que ses effets sur les réserves d’eau de la planète.
La NASA a récemment lancé une nouvelle mission destinée à étudier la neige qui se trouve sur la planète et sa relation avec l’eau disponible immédiatement. Baptisée SnoxEx, la mission s’étalera sur plusieurs années et s’effectuera depuis les airs. Son objectif est d’améliorer les méthodes utilisées pour mesurer l’épaisseur et le volume de neige à la surface de la Terre. En testant  les équipements et les techniques de calcul de la quantité d’eau contenue dans la couverture neigeuse, les scientifiques espèrent mieux comprendre comment les fluctuations dans l’accumulation de neige affectent l’accessibilité à l’eau dans le monde entier, que ce soit pour l’agriculture, l’électricité ou l’eau potable.
Les scientifiques de la NASA collaboreront avec des dizaines de leurs collègues aux États-Unis, au Canada et en Europe. Un objectif de la mission est de trouver et d’affiner les meilleures techniques de mesure de la neige et de déterminer comment elles peuvent cohabiter. Comme le manteau neigeux contient généralement de 40 à 95 pour cent d’air, sa teneur en eau est calculée en mesurant sa masse ou  bien sa profondeur et sa densité.
Les satellites surveillent depuis des dizaines d’années l’enneigement saisonnier, mais ils ne sont pas capables de mesurer avec précision la quantité d’eau piégée dans la neige au travers de différents types de paysages enneigés. En particulier, il leur est difficile de mesurer précisément les zones forestières et on pense que les évaluations antérieures ont sous-estimé de 50% le stockage de l’eau dans la neige.

D’autres études utilisant des technologies d’analyse à distance ont également illustré de façon incomplète le stockage de l’eau dans la neige. Les fréquences micro-ondes ne peuvent pas détecter la neige quand elle est partiellement fondue, et le LIDAR est incapable de pénétrer les nuages, ce qui limite son utilité pour analyser les accumulations de neige.
Pour surmonter ces limites techniques, SnowEx rassemblera ses données à l’aide de capteurs multiples intégrant des technologies émergentes telles que celles utilisant l’altitude et la gravité, ainsi que des méthodes plus conventionnelles comme la spectroscopie, le radar et la radio-détection. Au total, cinq avions dotés de 10 capteurs différents permettront aux scientifiques d’analyser la couche neigeuse en fonction des différents types de terrains et des différents types de neige.
Les scientifiques travailleront également sur le terrain dans deux sites du Colorado: le Grand Mesa et le Senator Beck Basin. Les données recueillies au cours des observations sur le terrain seront confrontées aux résultats fournis par les capteurs à bord des avions et les résultats aideront à déterminer les objectifs de la mission SnowEx dans les années à venir. Elles permettront peut-être d’aider au développement futur de satellites capables de détecter les volumes de neige depuis l’espace.
Source: Live Science.

 —————————————-

Water is an essential resource on Earth. Without water, life would be impossible. However, only a fraction of Earth’s water, a mere 3 percent, is freshwater, and about 70 percent of that freshwater is inaccessible, locked up in glaciers, ice and permanent snow cover. With climate change going on, it will be interesting to observe its impact on snowfall, snow accumulation and then its impact on the water reserves of the planet.

NASA recently launched a new initiative to investigate the planet’s snow and the relationship of this snow to readily available liquid water. The aim of the SnowEx multiyear airborne research campaign is to improve methods used to measure snow depth and volume. By testing equipment and techniques for calculating the amount of water contained in snow cover, scientists hope to improve their understanding of how fluctuations in snow accumulation affect water accessibility worldwide, for agriculture, power and drinking.

NASA experts will collaborate with dozens of scientists from across the U.S., Canada and Europe. A goal of the campaign is to find and refine the best snow-measuring techniques and determine how they could work together. Because snowpack is typically 40 to 95 percent air, water content is calculated by either measuring the snowpack’s mass or establishing its depth and density.

Satellites have monitored seasonal snow cover from space for decades, but they can’t accurately measure the amount of water trapped in snow across different types of snow-covered landscapes. Accurately measuring forest areas is particularly challenging, and prior evaluations are thought to have underestimated water storage in snow by as much as 50 percent.

Other surveys using remote-scanning technologies also painted an incomplete picture of water storage in snow. Microwave frequencies cannot detect snow when it is partly melted, and LIDAR is unable to penetrate clouds, limiting its usefulness to track snowstorm accumulations.

To overcome these technical limitations, SnowEx will gather its data with multiple sensors, incorporating emerging technologies such as those that use altitude and gravity sensing, together with more conventional methods like spectroscopy, radar and radio sensing. A total of five aircraft deploying 10 different sensors will allow scientists to adjust scanning options in response to different terrains and different types of snow.

Scientists will also work on the ground at two Colorado sites: Grand Mesa and Senator Beck Basin. Data collected during fieldwork will serve to verify the findings provided by remote-sensing aircraft, and the results will help to determine SnowEx goals in the coming years — perhaps even informing the future development of satellites capable of detecting snow volume from space.

Source: Live Science.

Les satellites ont des difficultés pour détecter le volume de neige dans un tel paysage au Canada (Photo: C. Grandpey).

Histoire d’eau et de manteau…. // A story of water and mantle….

drapeau-francaisUne étude conjointe de la Carnegie Institution for Science et la Woods Hole Oceanographic Institution, dont les résultats ont été publiés dans la revue Science, a permis de découvrir que la température moyenne du manteau terrestre sous les bassins océaniques est d’une soixantaine de degrés Celsius supérieure à ce que l’on pensait jusqu’à présent, à cause de la présence d’eau dans les minéraux profonds.
Le manteau, la couche intermédiaire entre le noyau et la croûte terrestre, est la principale source du magma qui s’échappe à la surface sous forme de lave lors des éruptions volcaniques. Les minéraux qui composent le manteau contiennent de petites quantités d’eau, pas sous forme liquide, mais sous forme de molécules individuelles dans la structure atomique du minéral. Les dorsales océaniques se forment lorsque les minéraux contenus dans le manteau dépassent leur point de fusion, fondent partiellement et produisent le magma qui monte à la surface. En se refroidissant, le magma forme le basalte qui constitue la base de la croûte océanique. Dans ces dorsales océaniques, le basalte peut avoir de 5 à 7 kilomètres d’épaisseur. L’étude des dorsales sous-marines peut donner des indications sur ce qui se passe dans le manteau, ainsi que sur la géochimie sous la surface de la Terre.
Les scientifiques se sont pendant longtemps posé des questions sur  la mesure de la température potentielle du manteau. La température potentielle est une quantification de la température moyenne d’un système dynamique en supposant que chaque partie de ce système est théoriquement soumise à la même pression. La détermination de la température potentielle d’un système mantellique permet aux scientifiques de mieux comprendre les voies d’écoulement du magma et la conductivité sous la croûte terrestre. On peut estimer avec plus de précision la température potentielle d’une zone du manteau en connaissant le point de fusion des roches qui participent à une éruption sous forme de magma et refroidissent ensuite pour former la croûte océanique.
Dans les conditions d’humidité, le point de fusion de la péridotite, qui fond pour former l’essentiel des basaltes des dorsales médio-océaniques, est considérablement plus bas que dans les conditions sèches, quelle que soit la pression. Cela signifie que la profondeur à laquelle les roches du manteau commencent à fondre et remontent à la surface sera différente si la péridotite contient de l’eau et, sous la croûte océanique, on pense que les minéraux du manteau supérieur contiennent de petites quantités d’eau, entre 50 et 200 ppm.
Les auteurs de l’étude ont mis en oeuvre des expériences de laboratoire afin de déterminer le point de fusion de la péridotite sous des pressions analogues à celles du manteau, en présence de quantités d’eau connues. C’était la première fois que des expériences étaient menées pour déterminer précisément dans quelle mesure la température de fusion du manteau dépendait de petites quantités d’eau. Les chercheurs ont constaté que la température potentielle du manteau sous la croûte océanique est plus élevée que celle qui avait été estimée précédemment. Ces résultats sont importants car ils peuvent changer notre compréhension de la viscosité du manteau et ils permettront peut-être de savoir jusqu’à quel point elle joue un rôle dans certains mouvements des plaques tectoniques.
Source: Carnegie Institution for Science.

 ———————————–

drapeau-anglaisA joint study between the Carnegie Institution for Science  and the Woods Hole Oceanographic Institution, whose results have been published in the journal Science, has determined that the average temperature of Earth’s mantle beneath ocean basins is about 60 degrees Celsius higher than previously thought, due to water present in deep minerals.

Earth’s mantle, the layer just beneath the crust, is the source of most of the magma that erupts at volcanoes. Minerals that make up the mantle contain small amounts of water, not as a liquid, but as individual molecules in the mineral’s atomic structure. Mid-ocean ridges are formed when these mantle minerals exceed their melting point, become partially molten, and produce magma that ascends to the surface. As the magmas cool, they form basalt, the basis of oceanic crust. In these oceanic ridges, basalt can be 5 to 7 kilometres thick. Studying these undersea ridges can teach scientists about what is happening in the mantle, and about the Earth’s subsurface geochemistry.

One longstanding question has been a measurement of the mantle’s potential temperature. The potential temperature is a quantification of the average temperature of a dynamic system if every part of it were theoretically brought to the same pressure. Determining the potential temperature of a mantle system allows scientists to better understand flow pathways and conductivity beneath the Earth’s crust. The potential temperature of an area of the mantle can be more closely estimated by knowing the melting point of the mantle rocks that eventually erupt as magma and then cool to form the oceanic crust.

In damp conditions, the melting point of peridotite, which melts to form the bulk of mid-ocean ridge basalts, is dramatically lower than in dry conditions, regardless of pressure. This means that the depth at which the mantle rocks start to melt and well up to the surface will be different if the peridotite contains water, and beneath the oceanic crust, the upper mantle is thought to contain small amounts of water, between 50 and 200 ppm.

The authors of the study set out to use lab experiments in order to determine the melting point of peridotite under mantle-like pressures in the presence of known amounts of water. This was the first time experiments had ever been conducted to determine precisely how the mantle’s melting temperature depends on such small amounts of water. The researchers found that the potential temperature of the mantle beneath the oceanic crust is hotter than had previously been estimated. These results are important as they may change our understanding of the mantle’s viscosity and how it influences some tectonic plate movements.

Source : Carnegie Institution for Science.

perido

Nodules de péridotite (Photo: C. Grandpey)

De l’eau sous les volcans boliviens // Water beneath Bolivian volcanoes

drapeau-francaisDes chercheurs de l’Université de Bristol en Angleterre ont découvert un énorme réservoir d’eau sous le volcan Uturuncu, actuellement inactif, dans les Andes boliviennes. Ils ont fait la découverte en étudiant l’anomalie topographique du haut plateau de l’Altiplano-Puna, un corps magmatique qui ralentit les ondes sismiques et conduit l’électricité, contrairement au magma environnant.
L’eau ainsi découverte, qui est mélangée au magma partiellement fondu, pourrait aider à expliquer pourquoi et comment les éruptions se produisent. Il se peut que cette eau joue également un rôle dans la formation de la croûte continentale sur laquelle nous vivons, et elle pourrait être une preuve supplémentaire que de l’eau circule à l’intérieur de notre planète depuis sa formation.
Les scientifiques ont prélevé des roches émises lors d’une éruption de l’Uturuncu il y a 500 000 ans. Ensuite, en laboratoire, et ils ont introduit différentes quantités d’eau avant d’exposer les échantillons à des conditions imitant celle de l’anomalie observée en Bolivie. L’expérience consistait à soumettre les roches à des pressions 30 000 fois supérieures à la pression atmosphérique et à des températures allant jusqu’à 1500°C. Les scientifiques ont constaté qu’à une certaine teneur en eau, la conductivité électrique correspondait exactement à la valeur mesurée dans l’anomalie. En poids, ils ont calculé que la roche contenait 8 à 10 pour cent d’eau.
On sait que le corps magmatique de l’Altiplano-Puna a un volume d’environ 500 000 kilomètres cubes ; c’est pourquoi les chercheurs estiment qu’il doit contenir une quantité d’eau semblable à certains des plus grands lacs d’eau douce sur Terre. Il ne faut toutefois pas espérer extraire l’eau nouvellement découverte. Elle est dissoute dans la roche partiellement fondue à 950 à 1000°C ; elle n’est donc pas accessible.
L’importante teneur en eau du magma pourrait permettre d’expliquer la composition des roches de la croûte continentale. Lorsque le magma contenu dans le manteau – principalement composé de basalte – s’élève dans la croûte, l’eau contribue à enrichir le basalte en silice et l’appauvrit en magnésium, ce qui finit par donner naissance à des roches comme l’andésite.
D’autres anomalies, avec la même conductivité encore inexpliquée, ont été découvertes sous d’autres volcans, tels que la zone volcanique de Taupo en Nouvelle Zélande, et le Mont St Helens dans l’Etat de Washington.
Cette étude donne un nouvel éclairage sur le cycle de l’eau dans les profondeurs de la Terre et nous rappelle que nous savons bien peu de choses sur le chemin emprunté par l’eau à travers la croûte terrestre et le manteau au cours des périodes géologiques. À l’avenir, si l’on parvient à mieux comprendre comment l’eau peut déclencher des éruptions, cela  pourrait permettre aux volcanologues de mieux interpréter l’activité sismique et peut-être améliorer sa prévision.

Source: New Scientist & Earth and Planetary Science Letters.

————————————

drapeau-anglaisResearchers of the University of Bristol in England have discovered a massive reservoir of water deep beneath the currently dormant Uturuncu volcano in the Bolivian Andes. They made the discovery while studying a huge “anomaly” 15 kilometres beneath the volcano. The anomaly, called the Altiplano-Puna magma body, slows down seismic waves and conducts electricity, unlike surrounding magma.

The unexpected water, which is mixed with partially melted magma, could help to explain why and how eruptions happen. This water may also be playing a role in the formation of the continental crust we live on, and could be further evidence that our planet has had water circulating in its interior since its formation.

The team took rocks that were spat out by an eruption of Uturuncu 500,000 years ago and mixed them with varying amounts of water before exposing them in the lab to conditions mimicking those in the anomaly. This included pressures 30,000 times as high as atmospheric pressure, and temperatures up to 1500 °C. The scientists found that at a particular water content, the electrical conductivity exactly matched the value measured in the anomaly. By weight, they calculated it contains 8 to 10 per cent water.

The Altiplano-Puna magma body is known to be around half a million cubic kilometres in volume, so the researchers estimate it must contain a similar amount of water to some of the largest freshwater lakes on Earth. However, we can forget about extracting the newly found water. It is dissolved in partially melted rock at 950 to 1000 °C, so it’s not accessible.

But increased water content in magma may help to explain the composition of continental crust rocks. When magma in the mantle – mainly composed of basalt – rises up into the crust, the water helps to enrich the basalt with silica and deplete it of magnesium, eventually forming rocks like the andesite.

Other anomalies with similar unexplained conductivity have been discovered beneath other volcanoes, such as those in the Taupo Volcanic Zone in New Zealand, and Mount St Helens in Washington State.

This study illuminates a new feature of Earth’s deep-water cycle, and reminds us how little we know about the pathway of water through Earth’s crust and mantle systems on geologic timescales. In the future, understanding more about how water can trigger eruptions could help volcanologists better interpret seismic activity, perhaps improving predictions.  .

Source: New Scientist & Earth and Planetary Science Letters.

uturuncu

Volcan Uturuncu (Crédit photo: Wikipedia)

 

Les choux-fleurs de la planète Mars // The cauliflowers of Mars

drapeau-francaisLes images de Mars envoyées par les différentes sondes et autres robots semblent donner la preuve qu’il y a eu un jour de l’eau et un climat plus chaud et plus humide sur la planète rouge, mais les scientifiques ne savent toujours pas si la vie a laissé son empreinte à sa surface.
Les roches recueillies par le rover (en français l’astromobile) Spirit en 2008 près de l’affleurement rocheux Home Plate, dans le cratère Gusev, pourraient apporter une réponse. Leurs protubérances bosselées ressemblent étrangement à un chou-fleur ou du corail.

CauliflowerGros plan sur des roches silicatées recueillies par le rover Spirit

(Crédit photo: NASA)

La question est de savoir si ces roches ont été façonnées par des microbes, par le vent ou un autre processus.
Les analyses effectuées par le spectromètre à émission thermique Mini-TES à bord de Spirit ont révélé qu’elles sont composées de silice presque pure (SiO2), un minéral qui est très répandu dans les environnements volcaniques à haute température. Sa formation est bien connue: l’eau de pluie s’infiltre dans les fissures du sol et entre en contact avec des roches chauffées par le magma en profondeur. Portée à des centaines de degrés, l’eau devient dynamique et remonte en direction de la surface en dissolvant en chemin la silice et d’autres minéraux avant de les déposer autour d’une bouche ou une fumerolle. Ces dépôts se rencontrent autour des sources chaudes dans le Parc National de Yellowstone aux États-Unis, dans la zone volcanique de Taupo en Nouvelle-Zélande, ou encore en Islande.

Cauliflower 02

Cauliflower 01
Dépôts de geysérite à Yellowstone et en Nouvelle Zélande

(Photos: C. Grandpey)

Dans ces sites, les bactéries sont intimement impliquées dans la création de curieux bulbes et d’étranges ramifications dans des formations de silice qui ressemblent fortement aux roches martiennes en forme de chou-fleur. C’est la raison pour laquelle plusieurs chercheurs de l’Université de l’Arizona étudient la possibilité de l’implication des microbes dans l’élaboration des roches martiennes.
Source: Universe Today : http://www.universetoday.com/

——————————

drapeau anglaisThe images of Mars sent by the different probes and rovers tend to give evidence of water and a warmer, wetter climate on the Red Planet, but scientists still do not know whether life ever put its stamp on its surface.
Rocks collected by the Spirit Rover in 2008 near the rock outcrop Home Plate in Gusev Crater might give some answer. Their knobby protuberances look like cauliflower or coral.

The question is to know whether these rocks were sculpted by microbes, wind or some other process.
Analyses performed by the Spirit Rover’s Mini-Thermal Emission Spectrometer (or Mini-TES) revealed they were made of nearly pure silica (SiO2), a mineral that is very common in hot, volcanic environments. Its formation is well-known: Rainwater seeps into cracks in the ground and comes in contact with rocks heated by magma from below. Heated to hundreds of degrees, the water becomes buoyant and rises back toward the surface, dissolving silica and other minerals along the way before depositing them around a vent or fumarole. Such deposits are to be seen around the hot springs in Yellowstone National Park in the U.S., in the Taupo Volcanic Zone in New Zealand, or else in Iceland.

In such places, bacteria are intimately involved in creating curious bulbous and branching shapes in silica formations that strongly resemble the Martian cauliflower rocks. This is the reason why several researchers of Arizona State University are exploring the possibility that microbes might have been involved in fashioning the Martian rocks, too.
Source: Universe Today : http://www.universetoday.com/