Votre visage a l'air bien. Croyez-moi. Mais si vous effectuez un zoom avant et que vous prenez un intervalle de temps, vous verrez un paysage en mouvement: éclats de nerfs en éruption, formation de cratères de pores, bandes de peau s'écartant et se serrant les unes contre les autres lorsque vous souriez et fronçiez les sourcils. De même, la Terre en dehors de votre fenêtre peut sembler calme. Mais c'est parce que vous regardez une toute petite tranche de temps et d'espace. Élargissez votre champ de vision et vous verrez les plaques se déplacer, les tremblements de terre onduler et les volcans entrer en éruption le long des limites tectoniques. Le monde craque, craque et se déchire. Rien ne reste pareil.
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Pour illustrer ces modèles dynamiques, le programme mondial sur le volcanisme de la Smithsonian Institution, hébergé au Musée national d'histoire naturelle, a créé une animation time-lapse des tremblements de terre, des éruptions et des émissions dans le monde depuis 1960. S'inspirant de la première base de données compilée sur les émissions de soufre jusqu'en 1978, les animations montrent comment l'activité apparemment aléatoire des volcans et des tremblements de terre forme des modèles globaux cohérents au fil du temps. La compréhension de ces schémas donne aux chercheurs un aperçu de la manière dont ces événements dramatiques sont intimement liés au fonctionnement interne de notre planète.
Les tremblements de terre et les volcans peuvent évoquer des images de destruction généralisée. Mais pour ceux qui étudient les profondeurs de la Terre, comme Elizabeth Cottrell, chercheuse en géologie au Muséum national d'histoire naturelle du Smithsonian et directrice du Global Volcanism Program, les volcans sont aussi des «fenêtres sur l'intérieur». Leur activité et leurs émissions fournissent un avant-goût de ce qui est à l'intérieur, aidant les chercheurs à démêler la composition et l'histoire du noyau de la planète. C’est crucial, car nous ne savons toujours pas de quoi est fait l’intérieur de notre planète. Nous devons comprendre l'intérieur si nous voulons démêler le cycle global du carbone, le flux chimique qui influence le passé et l'avenir de notre planète.
Nous en savons beaucoup sur le carbone, l'élément qui constitue l'épine dorsale chimique de la vie, dans notre croûte terrestre et nos océans. Nous en savons beaucoup moins sur le noyau et le manteau de la Terre. Jusqu'à présent, il a été difficile d'échantillonner le manteau terrestre, qui s'étend jusqu'à 1 800 milles sous la surface. Cela signifie que l'intérieur de la Terre joue un rôle énorme - et mystérieux - dans le cycle global du carbone. L'intérieur contient peut-être 90% du carbone de notre planète, lié sous des formes pures comme le graphite ou les diamants. Glaner les mouvements de ce carbone terrestre insaisissable a été qualifié de «l'un des problèmes les plus épineux» dans notre quête pour comprendre le cycle global du carbone.
Heureusement, nous avons des volcans. En tant que géologue planétaire, Cottrell considère ces fabricants de magma comme un «système de distribution d'échantillons» qui nous donne un aperçu du cœur de la planète. «Les tremblements de terre et les éruptions sont le battement de coeur de la planète», dit-elle. Les émissions de ces événements, qui ont influencé le climat mondial, constituent la respiration de la planète. (Dans le monde entier, les volcans rejettent environ 180 à 440 millions de tonnes de dioxyde de carbone.) En étudiant la chimie de la lave et la composition des gaz volcaniques, Cottrell et d’autres peuvent se faire une idée de ce qui se trouve à l’intérieur - comme étudier les éructations humaines pour comprendre ce qu’ils contiennent. ton estomac.
Les volcans produisent principalement de la vapeur d'eau sous forme de vapeur, ainsi que du dioxyde de carbone et du soufre (en revanche, les humains expirent environ 16% d'oxygène, 4% de CO2 et 79% d'azote). Comprendre les niveaux «normaux» de ces émissions volcaniques aiderait les scientifiques à déterminer la base de référence et, partant, l’impact considérable des activités humaines sur l’activité humaine. Pourtant, cerner ces émissions est une tâche délicate. La collecte de gaz volcanique est carrément dangereuse, car elle oblige les chercheurs à se familiariser avec les émissions chaudes et sous pression. Quand elle sort du manteau, la lave en fusion est une brûlante température de 1000 à 1300 degrés Celsius.
Pas étonnant que les scientifiques préfèrent lire les signatures de gaz dans l'atmosphère à l'aide de satellites de l'espace. Malheureusement, cette technique a aussi ses problèmes. Au cours des trois derniers siècles, les émissions anthropiques provenant de sources telles que l’élevage industriel et la combustion de combustibles fossiles ont considérablement dépassé les émissions des volcans, ce qui signifie que le CO2 volcanique se perd dans le bruit de fond. Pour contourner le problème, les scientifiques utilisent le soufre, qui est plus facile à mesurer de l’espace, comme indicateur du carbone. Au cours des dix dernières années, les progrès technologiques nous ont également permis de distinguer certaines de ces émissions.
"La surveillance satellitaire mondiale des volcans transformera notre compréhension des flux de gaz de l'intérieur à l'extérieur de la Terre au cours de la prochaine décennie", a déclaré Cottrell, qui a travaillé avec Simon Carn, chercheur au Michigan Tech, et Ed Venzke, gestionnaire de données, pour intégrer les émissions volcaniques au Smithsonian. base de données depuis 2012.
Dans la visualisation ci-dessus, vous pouvez voir les tremblements de terre et les éruptions volcaniques non seulement en tant qu'événements individuels, mais également en tant qu'indicateurs de ces régions d'activité frénétique dans la croûte terrestre où les plaques se poussent les unes contre les autres et sont déchirées. La clé est l'échelle de temps. En effectuant un zoom arrière sur les 50 dernières années, vous pouvez voir que les volcans ne sont pas simplement des soubresauts catastrophiques, mais un modèle stable: le battement de coeur vivant d'une planète dynamique. «Lorsque nous regardons sur une longue échelle de temps, nous voyons le pouls constant de la planète», a déclaré Cottrell, qui recommande de regarder l'animation avec le son activé pour obtenir le plein effet. C'est un «battement constant et implacable ponctué de périodes de forte activité et de faible activité».
Zoomez à nouveau et vous verrez comment les volcans nous unissent à un niveau très personnel. Chaque fois que vous respirez, vous respirez du gaz volcanique, qui se mélange rapidement à l'atmosphère et se diffuse. En sachant où et quand de récentes éruptions volcaniques ont eu lieu, vous pouvez même localiser le volcan qui a aromatisé votre dernière inhalation. Maintenant c'est intime.
En savoir plus sur cette recherche et plus à l'observatoire Deep Carbon.
