Une nouvelle étude a montré que la surveillance des basses fréquences inaudibles appelées infrasons produites par un type de volcan actif pourrait améliorer la prévision d'importantes, éruptions potentiellement mortelles.

Des scientifiques de Stanford et de l'Université d'État de Boise ont analysé les infrasons détectés par les stations de surveillance sur les pentes du volcan Villarrica dans le sud du Chili, l'un des volcans les plus actifs au monde. Le son distinctif émane du bouillonnement d'un lac de lave à l'intérieur d'un cratère au sommet du volcan et change en fonction de l'activité du volcan.

L'étude a démontré comment les changements dans ce son signalaient une augmentation soudaine du niveau du lac, ainsi que des mouvements rapides de haut en bas du lac en crue près du bord du cratère juste avant une éruption majeure en 2015. Suivre les infrasons en temps réel et les intégrer à d'autres données, telles que les relevés sismiques et les émissions de gaz, pourrait aider à alerter les résidents et les touristes à proximité qu'un volcan est sur le point d'exploser sa cheminée, les chercheurs ont dit.

"Nos résultats montrent comment les infrasons pourraient aider à prévoir les éruptions volcaniques, " a déclaré Leighton Watson, co-auteur de l'étude, un étudiant diplômé dans le laboratoire d'Eric Dunham, professeur agrégé au Département de géophysique de la Stanford School of Earth, Energy &Environmental Sciences et également co-auteur. "Les infrasons sont potentiellement un élément d'information clé à la disposition des vulcanologues pour évaluer la probabilité d'une éruption des heures ou des jours à venir."

L'étude, publié le 14 février dans la revue Lettres de recherche géophysique , est dirigé par Jeffrey Johnson, professeur agrégé de géophysique à la Boise State University en Idaho.

Le géant endormi rugit éveillé

Villarrica est une montagne pittoresque avec une altitude de 9, 300 pieds. Le volcan aux sommets enneigés surplombe un lac et en face de la ville de Pucón, qui gonfle à un quart de million de personnes dans la saison touristique estivale. La nuit, les habitants de Pucón peuvent souvent voir une lueur écarlate du lac de lave de Villarrica, normalement caché bien en dessous du bord du volcan.

La sérénité menaçante qui régnait à Villarrica depuis sa dernière éruption au milieu des années 1980 s'est terminée aux petites heures du matin le 3 mars, 2015. Une fontaine de lave incandescente a jailli du sommet de la montagne à près d'un mile dans le ciel, crachant des cendres et des débris et déclenchant des éclairs depuis les épais nuages ​​​​générés de chaleur enveloppant le sommet. Vers 4, 000 personnes ont évacué les environs immédiats. L'éruption s'est avérée de courte durée, cependant, et avec des risques de coulées de boue et d'inondations dues à la fonte des neiges minimes, les évacués sont rapidement rentrés chez eux.

Les stations de surveillance des infrasons établies à Villarrica deux mois seulement avant l'événement de 2015 et maintenues par le co-auteur Jose Palma de l'Université de Concepcion au Chili ont capturé son activité sonore avant et après. En étudiant ces données, l'équipe de recherche a vu que dans la préparation de l'éruption, la hauteur des infrasons a augmenté, tandis que la durée du signal diminuait. Les survols en avion ont documenté les changements dans le lac de lave de Villarrica, permettant aux chercheurs d'explorer les liens entre sa hauteur et la génération sonore.

Watson a proposé une analogie musicale pour expliquer cette relation. Semblable à une personne qui souffle dans un trombone, les explosions de bulles de gaz qui montent puis éclatent à la surface du lac de lave créent des ondes sonores. Tout comme la forme d'un trombone peut changer la hauteur des notes qu'il produit, la géométrie du cratère qui contient le lac de lave module ses sons. Quand le lac de lave est au fond du cratère du volcan, le son s'enregistre à une hauteur ou à une fréquence plus basse - "tout comme lorsqu'un trombone est étendu, " dit Watson. Quand le lac de lave s'élève dans le cratère, annonçant potentiellement une éruption, la hauteur ou la fréquence du son augmente, "comme quand le trombone est rentré, " dit Watson.

Panneaux de signalisation

Les recherches futures chercheront à lier la génération d'infrasons à d'autres variables critiques dans la surveillance des volcans et la prévision des éruptions, comme la sismicité. Avant une éruption, l'activité sismique sous forme de petits tremblements de terre et de secousses augmente presque toujours. Cette sismicité émane de plusieurs kilomètres sous terre lorsque le magma se déplace à travers le "système de plomberie" du volcan composé de fractures et de conduits qui relient l'ouverture du volcan aux chambres magmatiques de la croûte de notre planète. Les volcanologues pensent que les changements dans les niveaux des lacs de lave - et les infrasons qui en découlent - résultent de l'injection de nouveau magma par la plomberie volcanique, augmentant les chances d'une explosion de violence.

De cette façon, la collecte d'infrasons devrait s'avérer bénéfique à des fins de prévision sur des volcans "à ciel ouvert" comme Villarrica, où un lac exposé ou des canaux de lave relient les entrailles du volcan à l'atmosphère. Volcans à évent fermé, cependant, où le magma accumulé reste piégé sous la roche jusqu'à ce qu'une éruption explosive se produise, ne génèrent pas le même type d'infrasons et posent ainsi des défis de prévision supplémentaires. Un exemple de volcan à évent fermé est le mont St. Helens dans le sud-ouest de l'État de Washington, dont l'éruption en 1980 reste l'éruption la plus meurtrière et destructrice de l'histoire des États-Unis.

"Les volcans sont compliqués et il n'existe actuellement aucun moyen universellement applicable de prédire les éruptions. Selon toute vraisemblance, il n'y en aura jamais, " a déclaré Dunham. " Au lieu de cela, nous pouvons regarder les nombreux indicateurs d'une activité volcanique accrue, comme la sismicité, émissions de gaz, déformation du sol, et - comme nous l'avons démontré plus loin dans cette étude - les infrasons, afin de faire des prévisions robustes des éruptions."