Pourquoi les scientifiques s'intéressent-ils aux volcans italiens ?
Le Stromboli et l'Etna comptent parmi les volcans les
mieux étudiés au monde. Des rapports sur leurs éruptions remontent à plusieurs
siècles. Aujourd'hui, les deux sommets sont hérissés de capteurs qui écoutent
les vibrations produites par ces géants en colère.
Alors que l'activité volcanique se poursuit au mont Etna,
Chris Baraniuk explique pourquoi les monts Etna et Stromboli sont de plus en
plus animés.
Le sommet du volcan a explosé, projetant une gigantesque
colonne de cendres à quatre ou cinq kilomètres dans le ciel. Le mont Stromboli,
situé au large de la côte nord de la Sicile, est l'un des volcans les plus
actifs au monde. Le 11 juillet, il a produit un paroxysme, terme géologique
désignant un type d'éruption puissante qui interrompt une période d'activité
volcanique plus calme. Dans les villages nichés au pied du volcan, les sirènes
d'alerte ont retenti.
Le paroxysme s'est produit peu après 14 heures, heure
locale, et la nouvelle s'est rapidement répandue sur Internet. Peu après
l'explosion, une vingtaine de volcanologues européens devaient participer à
l'une de leurs réunions régulières. Chiara Maria Petrone, pétrologue
spécialiste des volcans au Musée d'histoire naturelle du Royaume-Uni, a rejoint
la session en ligne.
"Nous avons commencé la réunion une heure à peine après
le paroxysme", se souvient-elle. "C'était vraiment passionnant.
Immédiatement, les scientifiques ont commencé à s'informer
les uns les autres. Certains ont partagé des données en temps réel provenant de
sismomètres et d'autres instruments. Quelques participants se trouvaient même
sur l'île de Stromboli à ce moment-là, selon Mme Petrone, ce qui leur a permis
de décrire ce qu'ils voyaient. "Tout s'est déroulé à ce moment-là",
explique M. Petrone.
Les paroxysmes au mont Stromboli sont relativement rares. La
dernière éruption de ce type s'est produite il y a cinq ans, en 2019, et a
causé la mort d'un randonneur. Mais juillet 2024 s'est avéré être un mois très
chargé pour les volcanologues italiens, car le mont Etna, situé à proximité,
sur la côte est de la Sicile, est également entré en éruption le 4 juillet et
l'activité violente qui y règne, avec notamment des fontaines de lave géantes
au sommet, se poursuit.
Le Stromboli et l'Etna comptent parmi les volcans les mieux
étudiés au monde. Des rapports sur leurs éruptions remontent à plusieurs
siècles. Aujourd'hui, les deux sommets sont hérissés de capteurs qui écoutent
les vibrations produites par ces géants en colère. Les deux volcans sont
également fréquemment photographiés par des caméras thermiques, des drones et
des satellites. Certaines de ces informations alimentent des systèmes
expérimentaux d'alerte précoce, qui tentent de prévoir les fortes éruptions peu
de temps avant qu'elles ne se produisent. Mais ces volcans évoluent également
en permanence et certains signes indiquent que les paroxysmes violents du
Stromboli pourraient devenir plus fréquents.
"L'exercice que nous avons mené avant le paroxysme
s'est réellement produit 10 jours plus tard "- Valentin Freret-Lorgeril
Le paroxysme du Stromboli au début de l'été n'était pas
totalement inattendu. Mme Petrone s'est rendue sur le volcan en mai et a
constaté une légère augmentation de l'activité à ce moment-là. "Il y avait
déjà un niveau élevé d'attention et de surveillance, probablement plus que
d'habitude", dit-elle. Les scientifiques recueillent encore des données
sur l'événement du 11 juillet, mais Mme Petrone indique que les premières
indications montrent qu'il n'était pas aussi important que les deux paroxysmes
survenus en 2019, qu'elle a étudiés en détail.
Elle est maintenant impatiente de mettre la main sur des
morceaux de magma dur et refroidi éjectés par la dernière éruption. Sa
spécialité consiste à étudier la composition de ces roches pour comprendre les
processus qui se déroulent à l'intérieur des volcans et le déroulement de
certaines éruptions. "Ils m'envoient les échantillons", dit-elle en
faisant référence à ses collègues italiens.
Le fait que l'Etna et le Stromboli entrent en éruption en
même temps n'est qu'une coïncidence, souligne Valentin Freret-Lorgeril,
volcanologue à l'université d'Auvergne, en France. Il dit avoir vu certains
commentaires sur les médias sociaux suggérant que les éruptions sont liées
d'une manière ou d'une autre et qu'une sorte de catastrophe est en train de se
produire, mais ce n'est pas vrai. La géologie de l'Etna est différente de celle
du Stromboli, bien qu'ils se trouvent tous deux dans une région où il y a
plusieurs volcans. Le Stromboli est le résultat de la poussée d'une plaque
tectonique sous une autre, alors que l'Etna semble être causé par un étirement
de la croûte terrestre, ce qui permet au magma de remonter à la surface,
explique M. Freret-Lorgeril.
La nature de l'activité éruptive de l'Etna et du Stromboli
peut être qualifiée de "strombolienne", c'est-à-dire une activité
continue et modérée qui produit occasionnellement des paroxysmes plus
importants. Ce type d'activité diffère de l'activité vulcanienne, par exemple,
explique Freret-Lorgeril. Dans ce dernier cas, les volcans entrent en éruption
après que des gaz et un magma épais se sont accumulés sous la pression d'une
calotte ou d'un bouchon, et ont fini par franchir cette barrière. L'activité
strombolienne est un peu plus fluide, comme une casserole en ébullition ou des
bulles de gaz remontant à la surface dans un récipient contenant un liquide.
"Vous avez une grande quantité de gaz et de magma", explique
Freret-Lorgeril. "Lorsque la bulle arrive à la surface, elle explose.
Freret-Lorgeril et ses étudiants ont visité Stromboli au
début du mois de juillet et ont pris part à un jeu de rôle prophétique
inattendu basé sur une éruption majeure hypothétique du volcan.
"L'exercice que nous avons mené avant le paroxysme s'est réellement
déroulé dix jours plus tard", explique-t-il.
Les données du système d'alerte précoce ont indiqué un
paroxysme dans les jours précédant l'éruption du 11 juillet, note
Freret-Lorgeril. Il souligne que les scientifiques peuvent détecter l'imminence
d'un tel événement en observant la forme du volcan de l'extérieur. Des
changements dans le profil d'un côté de la montagne, par exemple, pourraient
indiquer qu'elle se prépare à exploser. Le suivi de ces déformations est très
important parce qu'il permet de dire "OK, il pourrait y avoir une
augmentation du volume [de magma] dans la chambre magmatique"",
explique Freret-Lorgeril.
Et les volcans changent parfois radicalement de forme. Les
récentes éruptions de l'Etna ont eu pour effet surprenant d'augmenter la
hauteur du volcan de plusieurs mètres. Il y a quatre cratères au sommet et lors
des dernières éruptions, l'un d'entre eux, appelé Voragine, s'est agrandi grâce
à l'accumulation de magma au sommet de l'Etna. Le Voragine a atteint une
hauteur de 3 369 m (11 053 pieds), dépassant nettement la hauteur du cratère le
plus élevé, qui est de 3 354 m (11 003 pieds). Cette construction du sommet est
l'une des façons remarquables dont les volcans changent au fil du temps et les
scientifiques surveillent de près ces évolutions. Mais cela signifie que les
capteurs placés au sommet de ces pics animés - par exemple ceux qui détectent
les gaz produits par le volcan - sont souvent détruits par l'accumulation de
magma chaud. "Il faut les remplacer", explique M. Freret-Lorgeril.
"Cela coûte cher.
L'activité de Stromboli est "assez bien comprise",
déclare Jenny Suckale, professeur agrégé de géophysique à l'université de
Stanford. Cependant, "le Stromboli nous surprend parfois en faisant
quelque chose de plus radical", ajoute-t-elle. Il arrive par exemple que
des éruptions se produisent sur le flanc du volcan. Ces éruptions peuvent être
très dangereuses car elles peuvent provoquer des glissements de terrain,
menaçant potentiellement les villages situés en contrebas. Les glissements de
terrain qui se déversent dans la mer sur cette île très prisée des touristes
risquent de provoquer des tsunamis qui peuvent faire chavirer les bateaux. Un
tsunami provoqué par l'activité volcanique de Stromboli en décembre 2002 a
endommagé des bâtiments et s'est écrasé sur un navire-citerne, provoquant une
petite marée noire.
Les scientifiques se posent encore beaucoup de questions sur
le déroulement des éruptions du Stromboli. En 2022, Petrone et ses collègues
ont découvert des preuves d'un changement récent dans le fonctionnement interne
du volcan - une altération de son "système de plomberie", comme elle
le dit. Personne ne sait exactement comment l'intérieur du volcan est
structuré, mais les scientifiques sont convaincus qu'il existe deux réservoirs
de magma internes, l'un peu profond et l'autre profond. Le magma profond peut
être identifié par le fait qu'il contient moins de silice et plus de magnésium
que le magma moins profond. "Il est plus vierge, si l'on peut dire",
explique M. Petrone. Lorsque ce magma profond jaillit du sommet du volcan lors
d'un paroxysme, il se mélange légèrement avec les matériaux du réservoir moins
profond.
Petrone et ses collègues ont analysé les roches magmatiques
refroidies laissées par les paroxysmes de 2019. À l'aide d'un microscope
électronique, les chercheurs ont réalisé des images de ces roches afin
d'étudier les cristaux qu'elles contiennent. Les images ont révélé des couches
sombres à l'intérieur de ces masses de cristaux - c'est le magma profond. Étant
donné qu'il y avait une distinction nette entre les couches sombres et claires
de ces cristaux, plutôt qu'un contraste flou entre les deux, M. Petrone
explique que le magma plus profond s'est mélangé au magma moins profond peu de
temps avant l'éruption, formant rapidement une couche avant d'être expulsé par
le haut. "Cela m'indique clairement que c'est l'arrivée de ce magma plus
profond qui a déclenché les deux paroxysmes de 2019", ajoute M. Petrone.
Cela indique également que le magma plus profond pourrait
avoir plus de facilité à se déplacer vers le haut du Stromboli, ce qui pourrait
signifier que les paroxysmes seront plus probables dans les années à venir.
Freret-Lorgeril note que les enregistrements historiques des
éruptions du Stromboli suggèrent que le volcan était encore plus actif qu'il ne
l'a été pendant la majeure partie du XXe siècle. "Peut-être que depuis
2019, le Stromboli nous montre son vrai visage, si l'on peut dire",
ajoute-t-il.
Il est toutefois difficile de savoir exactement pourquoi le
magma plus profond peut se déplacer plus facilement vers le haut du volcan,
note M. Suckale. Et les experts ne savent toujours pas si ce nouveau
comportement se généralisera avec le temps. Si seulement nous pouvions regarder
à l'intérieur du Stromboli pour découvrir ce qui se passe plus en détail.
L'intérieur des volcans étant très chaud - potentiellement
plus de 1 000 °C - il n'est généralement pas possible de l'étudier. Toutefois,
par le passé, certains chercheurs ont proposé de larguer des émetteurs radio
résistants à la chaleur dans les volcans - des dispositifs qui pourraient
résister à la chaleur suffisamment longtemps pour prendre des mesures des gaz
présents à l'intérieur et relayer l'information aux volcanologues en temps réel
Peut-être que de minuscules robots tolérants à la chaleur
exploreront un jour les entrailles de volcans tels que le Stromboli, nageant
lentement à travers des crevasses remplies de magma et de roches.
"J'adorerais cela - oh mon Dieu", déclare Suckale à cette idée. Il
n'y a pas vraiment d'autre solution pour pénétrer à l'intérieur. "On ne
peut pas le forer. Vous risquez de tout faire exploser, et vous n'avez pas
envie de faire ça", ajoute-t-elle.
En l'absence de robots-volcans, les scientifiques devront se
contenter de la vaste gamme d'équipements qu'ils utilisent actuellement pour
étudier de l'extérieur des volcans tels que le Stromboli et l'Etna. Petrone,
pour sa part, est impatient de découvrir à quoi ressemble la roche éjectée par
le Stromboli le mois dernier.
"Mon collègue m'a dit que ce magma plus profond était
probablement entré en éruption", dit-elle, enthousiaste. "Il est donc
temps d'y jeter un coup d'œil.
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