Une étude, dont les résultats intitulés «Shallow magma diversions during explosive diatreme-forming eruptions» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis, grâce à des méthodes numériques «utilisées pour quantifier les interactions entre excavation-remplissage d’un cratère de volcan et les processus d'intrusions magmatiques», d'observer la génération de contraintes tectoniques compressives sous le cratère lors de son excavation favorisant une réorientation latérale des intrusions magmatiques.

Rappelons tout d'abord que «des études récentes de terrain et en géophysique ont révélé que la croissance des réseaux complexes d’intrusions magmatiques subhorizontales (sills) (*) ou subverticales (dikes) (**) sous-jacents aux champs volcaniques monogéniques, influence la localisation et le style des éruptions».

Par ailleurs, «la combinaison de l’activité explosive et du changement potentiel de la localisation de l’évent du volcan, qui augmente graduellement la surface impactée par l’éruption, pose un risque important pour les localités à forte densité de population situées sur des champs volcaniques (par exemple, la ville d’Auckland en Nouvelle-Zélande)».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée, «en utilisant des simulations numériques par élément finis», a modélisé pour la première fois «les effets mécaniques sur l’état de contrainte local lors de l’excavation d’un cratère, suivie par son remplissage par les dépôts générés par l’explosion». Cette approche «permet de calculer en 3D l'orientation des contraintes tectoniques contrôlant la géométrie et la direction de propagation des intrusions magmatiques».

Plus précisément, dans un premier temps, «à l’intérieur d’un domaine élastique (de type grès) soumis à des charges gravitationnelles», l’excavation du cratère est modélisée «par la formation d’un cône inversé dont la surface est soumise à une force verticale proportionnelle au volume de roche éjecté». Ensuite, «la géométrie finale et l’état de contrainte qui en résultent sont utilisés comme conditions initiales dans la seconde étape de remplissage, celui-ci étant effectué à l’aide d’un matériel volcanoclastique de faible réponse élastique».

Au bout du compte, il apparaît «que l’excavation liée à la formation d’un cratère génère des contraintes compressives horizontales» provoquant «la rotation des contraintes sous-jacentes» et entrainant «sous le cratère une réorientation latérale de l’intrusion magmatique se propageant verticalement sous la forme d’un dike».

A son tour, le remplissage du cratère provoque, par la suite, «un nouveau changement dans l’orientation des contraintes qui refocalise la propagation du magma vers l’intérieur du cratère». Cette intrusion du magma «est favorisée par des contraintes extensives horizontales». Cependant, «au fur et à mesure que le cratère se remplit, des contraintes compressives horizontales vont être générées dans sa partie supérieure» de sorte que ces contraintes «vont à nouveau inhiber la propagation verticale du magma favorisant alors une réorientation latérale sous la forme de sills pouvant induire des explosions intra-cratère».

En conséquence, cette étude détaillée «des phases successives liées à la formation d’un maar (***) lors d’une éruption phréatomagmatique», qui «permet de mettre en évidence des mécanismes tectoniques contrôlant la réorientation des intrusions magmatiques latéralement», attire l'attention sur ces réorientations qui «augmentent les risques volcaniques» et signale qu'elles «doivent être pris en compte dans les régions du monde sujettes à ce type d’éruptions».

Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

(*) Sill

(**) Dyke ou dike

(***) Maar

Deux études, dont les résultats intitulés respectivement «Disks Around T Tauri Stars With SPHERE (DARTTS-S) I: SPHERE / IRDIS Polarimetric Imaging of 8 Prominent T Tauri Disks» à paraître au sein de la revue The Astrophysical Journal mais déjà disponibles en pdf et «A new disk discovered with VLT/SPHERE around the M star GSC 07396-00759» à paraître au sein de la revue Astronomy & Astrophysics mais aussi disponibles en pdf, rapportent, grâce à de nouvelles images acquises par l’instrument SPHERE installé sur le VLT de l’ESO, l'observation avec des détails insoupçonnés de disques de poussière autour de jeunes étoiles proches.

Rappelons tout d'abord que l'instrument SPHERE qui équipe le VLT de l’ESO au Chili «permet aux astronomes de s’affranchir de l’éclat des étoiles proches afin d’obtenir une meilleure image des régions environnantes». Bien que «la mission première de SPHERE consiste à découvrir et étudier les exoplanètes géantes en orbite autour d’étoiles proches au moyen de l’imagerie directe», l’instrument s'avère aussi «l’un des meilleurs outils actuels d’acquisition d’images de disques autour d’étoiles jeunes (ou zones de formation planétaire)», des images nécessaires «pour mieux comprendre la relation qui unit les propriétés du disque à la formation et à la présence de planètes».

Dans cette optique, la première étude présentée ici, qui concerne les étoiles de type T Tauri, «une classe d’étoiles très jeunes (âgées de moins de 10 millions d’années) caractérisées par une luminosité variable», met en évidence la grande variété des disques entourant ces étoiles «composés de gaz, de poussière et de planétésimaux»: en effet, «certains sont composés d’anneaux brillants, d’autres d’anneaux sombres, d’autres encore ressemblent à des hamburgers».

La plupart des images examinées «sont issues du sondage DARTTS-S (Disques Autour des Etoiles T-Tauri avec SPHERE)». Les étoiles en question sont «relativement proches de la Terre», car «les distances des cibles s’échelonnaient entre 230 et 550 années lumière de la Terre» («à titre comparatif, la Voie Lactée s’étend sur quelque 100 000 années lumière»).

La seconde étude «effectuée au moyen de SPHERE» a permis de révéler «l’existence d’un disque incliné autour de l’étoile GSC 07396-00759 (*), membre d’un système stellaire multiple référencé au sein de DARTTS-S». Il est apparu curieusement que bien qu’ils se soient formés simultanément, le nouveau disque décrit «semble plus évolué que le disque riche en gaz qui encercle l’étoile T Tauri du même système». Une telle différence évolutive «entre les disques qui entourent deux étoiles du même âge» ne peut qu'inviter «les astronomes à étudier plus en détails les disques et leurs caractéristiques».

Lien externe complémentaire (source Simbad)

(*) GSC 07396-00759

Une étude, dont les résultats intitulés «Evidence of the Zanclean megaflood in the eastern Mediterranean Basin» ont été publiés dans la revue Scientific Reports, rapporte la découverte au large de la Sicile d'un énorme dépôt chaotique de sédiments, qui constitue le premier élément de preuve directe du remplissage catastrophique du bassin oriental de la Méditerranée au tout début du Pliocène.

Rappelons tout d'abord que la vision d'une Méditerranée asséchée avec «de vastes étendues, autrefois sous l'eau, exposées à l'air libre entre des lacs hypersalés similaires à la mer Morte» a été «bien réelle si l'on remonte quelque six millions d'années en arrière». En effet, «a la toute fin du Miocène, durant le Messinien», cette mer a été le théâtre d'un bouleversement géologique, «appelé crise de salinité messinienne», qui, à la suite de «la fermeture d'un passage au nord du Maroc (l'actuel détroit de Gibraltar), rompant la connexion entre la mer et l'océan Atlantique» a «provoqué l'évaporation massive de la Méditerranée».

De plus, le seuil entre la Sicile et la Tunisie a émergé, créant un rebord naturel séparant la Méditerranée en deux bassins, ouest et est de sorte que, du côté occidental, le niveau marin aurait «baissé d'au moins quelques centaines de mètres» et «de 2.400 m du côté oriental». Ensuite, il y a «5,2 millions d'années, au tout début du Pliocène», une «méga-inondation», aurait mis fin à la crise messinienne.

Plus précisément, à cette époque, «le détroit de Gibraltar s'est formé, laissant les eaux de l'océan Atlantique reconquérir la Méditerranée, en commençant par le bassin occidental avant de combler le bassin oriental lorsque le niveau marin a dépassé le seuil de Sicile», la violence de l''inondation étant si forte «qu'il aurait suffi de deux ans à peine pour remplir entièrement la mer». L'étude ici présentée vient conforter ce scénario-catastrophe en décrivant «un étrange dépôt de sédiments découvert au large de la Sicile», qui «repose contre l'escarpement de Malte, une immense falaise sous-marine».

Plus précisément, ce dépôt chaotique a été retrouvé au pied du canyon de Noto, «qui a une forme particulière en J». Comme ce «monstrueux» canyon, «d'une vingtaine de kilomètres de long et de 6 km de large, extrêmement profond et en calcaire, une roche dure» a été érodé avec «énormément de violence» jusqu'à «des pentes de 70°», cette découverte constitue véritablement le «premier élément de preuve directe du remplissage du bassin oriental».

En fait, «la cascade responsable de l'inondation du bassin méditerranéen oriental aurait mesuré 1,5 km de hauteur» et «en passant, les flots auraient raclé les sédiments des fonds marins, qui se sont déposés en aval, de l'autre côté de l'escarpement». Le dépôt de sédiments décrit dans l'étude, qui «est bordé sur son côté occidental par l'escarpement de Malte», couvre «une surface comparable à la Crète, avec 160 km de longueur sur 95 km de large» et «mesure entre 400 et 800 m d'épaisseur et celle-ci diminue plus on s'avance vers l'est, c'est-à-dire plus on s'éloigne de la falaise».

Ce dépôt, «baptisé unité 2», a été repéré «lors d'une campagne d'imagerie sismique effectuée en 2013, à bord du Suroît, un navire de recherche océanographique de l'Ifremer». Enterré aujourd'hui sous le sol marin, il «est pris en sandwich entre deux strates sédimentaires bien identifiées : il se situe au-dessous des sédiments datés du Pliocène-Quaternaire (unité 1), période géologique qui suit le Messinien, et au-dessus d'une importante couche de sels caractéristique de la crise messinienne (unité 3)» (l'évaporation de la mer Méditerranée s'est accompagnée de la formation de dépôts de sels, appelés évaporites, sur 500 m à 1 km d'épaisseur).

Indiquons pour finir qu'en ce qui concerne le côté occidental de la Méditerranée, «un tel dépôt chaotique ne semble pas exister, ou en tout cas pas à proximité, du détroit de Gibraltar», mais des études précédentes ont tout de même «permis d'identifier un grand canyon dans la zone».

Une étude, dont les résultats intitulés «The evolution of Titan’s high-altitude aerosols under ultraviolet irradiation» ont été publiés dans la revue Nature Astronomy, a permis de découvrir que les grains de brumes nanométriques, se formant dans la haute atmosphère de Titan, se transforment chimiquement sous l'effet du rayonnement solaire.

Rappelons tout d'abord que «Titan, composée en majorité d’azote, est le siège d’une météo agitée : pluies, nuages et brumes photochimiques». Cette lune de Saturne est cependant bien différente de la Terre: en effet, elle affiche une température glaciale de -180°C, une absence d’oxygène et d’eau liquide et une présence «partout en abondance et sous ses formes à la fois liquide et gazeuse» de méthane, «ce petit hydrocarbure (CH4)».

Le méthane «réagit chimiquement avec l’azote (N2)», sous l’effet du rayonnement solaire, «pour former de grosses molécules organiques, précurseuses des briques élémentaires du vivant tel que nous le connaissons». De ce fait, «Titan est un réacteur à ciel ouvert pour la formation de molécules prébiotiques, dont la genèse et l’évolution constitue un point central de l’astrobiologie, un champ pluri-disciplinaire qui s’intéresse à l’origine de la vie».

Pour sa part, la mission Cassini «a révélé que la chimie démarrait étonnamment haut dans l’atmosphère de Titan», puisque «des grains solides de taille nanométrique composés de grosses molécules organiques apparaissent à plus de 1000 km d’altitude». En s’agglomérant les uns aux autres, ces grains «grossissent, tombent dans l’atmosphère et constituent la brume photochimique orangée qui enveloppe Titan».

Cependant, comme sur Terre, ces grains, «aussi appelées aérosols», rencontrent, à si haute altitude, «le rayonnement ultra-violet (UV) très intense et peu filtré du Soleil». Afin de voir ce qui se passe chez ces grains de brume «sous l’effet de ces UV énergétiques» , ont été synthétisés, dans le cadre de l'étude ici présentée, «des analogues des grains de brume de Titan (ces fameux aérosols) au laboratoire LATMOS, dans un réacteur reproduisant la chimie de l’azote et du méthane dans des proportions simulant l’atmosphère de Titan».

Ensuite, «les photons ultra-violet délivrés par la ligne de lumière DESIRS au synchrotron SOLEIL», le «soleil artificiel le plus représentatif de la haute atmosphère de Titan», a été utilisé «pour irradier des films d’analogues d’aérosols dans l’UV lointain, à plusieurs longueurs d’onde». Leur signature chimique a été suivie «en fonction de la durée d’irradiation» par spectroscopie infra-rouge.

Il est alors apparu «que les grains de brume perdaient de l’hydrogène mais restaient riches en azote». Autrement dit, ces grains vieillissent et «ces évolutions photochimiques notables pourraient expliquer les résultats apparemment contradictoires entre des mesures réalisées par différents instruments de Cassini-Huygens à haute altitude et à la surface de Titan».

Au bout du compte, comme cette brume est présente en abondance sur Titan, «l'impact de ce vieillissement sur le climat de Titan est désormais à considérer».

Une étude, dont les résultats intitulés «Fossil black smoker yields oxygen isotopic composition of Neoproterozoic seawater» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis de démontrer que la composition isotopique en oxygène des océans néoprotérozoïques (en l'occurrence aux environs de 760 millions d'années) était similaire à celle des océans actuels. Il s'en suit, en combinant cette donnée aux paléo-thermomètres existants, que les océans anciens étaient plus chauds qu'actuellement.

Rappelons tout d'abord que «l'estimation des paléotempératures des océans anciens repose aujourd’hui sur les compositions isotopiques d’archives sédimentaires telles que les carbonates ou les cherts (silex)», ces calculs de paléotempératures s'appuyant sur une donnée indispensable «jusqu’ici très mal contrainte pour les temps anciens»: «la composition isotopique en oxygène de l’eau de mer elle-même».

L'étude ici présentée s'appuie sur la mise en évidence de «vestiges d’une activité hydrothermale sous-marine dans des fragments de lithosphère océanique âgée de 760 Ma affleurant dans l’Anti-Atlas marocain». Parmi ceux-ci, «des veines de magnétite massives, oxyde de fer précipité à partir d’un fluide hydrothermal dérivé d’eau de mer, constituent une archive isotopique exceptionnelle pour la composition isotopique en oxygène des océans il y a 760 Ma». Leurs analyses «indiquent que l’eau de mer impliquée dans leur genèse avait une composition isotopique en oxygène identique à l’actuelle».

Au bout du compte, comme «la composition isotopique en oxygène des sédiments océaniques (notamment des carbonates et des cherts) évolue au cours du temps» et comme «le fractionnement isotopique carbonates ou silice / eau de mer dépend de la température», on peut «avancer au vu de ce résultat que les océans terrestres étaient probablement 15 à 30 °C plus chauds que les océans actuels il y a 760 Ma», car, «avec une composition isotopique en oxygène des océans constante au cours des temps géologiques», l'utilisation comme paléo-thermomètres sédimentaires des «différences de fractionnement isotopique entre l’eau de mer et les carbonates ou les cherts» pourraient «refléter un refroidissement des océans au cours du temps».

En conséquence, il faut désormais intégrer ces températures élevées «dans notre compréhension des glaciations globales (Terre-boule-de-neige, Snowball Earth) et du début de la diversification de la vie».