Un volcan en Equateur avec un cratère cylindrique profond pourrait être le plus grand instrument de musique sur Terre, produisant des sons uniques que les scientifiques pourraient utiliser pour surveiller son activité.

De nouveaux enregistrements infrasons du volcan Cotopaxi dans le centre de l'Équateur montrent qu'après une séquence d'éruptions en 2015, le cratère du volcan a changé de forme. Le cratère étroit et profond a forcé l'air à se réverbérer contre les parois du cratère lorsque le volcan a grondé. Cela a créé des ondes sonores comme celles produites par un orgue à tuyaux, où l'air sous pression est forcé à travers des tuyaux métalliques.

"C'est le plus grand tuyau d'orgue que vous ayez jamais rencontré, " a déclaré Jeff Johnson, un volcanologue à l'Université d'État de Boise dans l'Idaho et auteur principal d'une nouvelle étude détaillant les résultats de Lettres de recherche géophysique , un journal de l'American Geophysical Union. Écoutez les sons de tuyaux d'orgue uniques de Cotopaxi ici.

Les nouvelles découvertes montrent que la géométrie du cratère d'un volcan a un impact majeur sur les sons qu'un volcan peut produire. Comprendre l'« empreinte vocale » unique de chaque volcan peut aider les scientifiques à mieux surveiller ces risques naturels et alerter les scientifiques sur les changements en cours à l'intérieur du volcan qui pourraient signaler une éruption imminente, selon les auteurs de l'étude.

« Comprendre comment chaque volcan parle est essentiel pour comprendre ce qui se passe, " a dit Johnson. " Une fois que vous réalisez comment un volcan sonne, s'il y a des changements à ce son, cela nous amène à penser qu'il y a des changements en cours dans le cratère, et cela nous pousse à faire attention."

L'éruption en cours du Kilauea à Hawaï pourrait être un terrain d'essai pour étudier comment les changements dans la forme d'un cratère influencent les sons qu'il produit, selon Johnson.

Le lac de lave au sommet du Kilauea s'est vidé alors que le magma qui l'alimentait coulait vers le bas, ce qui devrait changer les tonalités des infrasons émis par le cratère.

L'écoute des infrasons du Kilauea pourrait aider les scientifiques à surveiller à distance la profondeur du magma et à prévoir ses risques éruptifs potentiels, selon David Fee, un volcanologue de l'Université d'Alaska Fairbanks qui n'était pas lié à la nouvelle étude.

Quand le magma baisse au sommet du Kilauea, le magma peut chauffer les nappes phréatiques et provoquer des éruptions explosives, ce qui se serait produit à Kilauea au cours des dernières semaines. Cela peut modifier les infrasons émis par le volcan.

"Il est vraiment important pour les scientifiques de connaître la profondeur du cratère, si le niveau du magma est à la même profondeur et s'il interagit avec la nappe phréatique, qui peut créer un danger important, ", a déclaré Fee.

Détecter un nouveau type de son

Le Cotopaxi était en sommeil pendant la majeure partie du 20e siècle, mais il a éclaté plusieurs fois en août 2015. Les éruptions ont craché des cendres et du gaz dans l'air, mettant en danger les plus de 300, 000 personnes qui vivent près du volcan. Une éruption massive pourrait faire fondre l'immense calotte neigeuse du Cotopaxi, ce qui déclencherait des inondations massives et des coulées de boue qui pourraient atteindre les villes voisines.

Les éruptions de 2015 étaient relativement mineures mais ont déclenché une explosion qui a fait tomber le fond du cratère hors de vue. C'est à ce moment-là que des chercheurs équatoriens surveillant le volcan ont remarqué des sons étranges provenant du cratère. La fréquence des ondes sonores était trop faible pour être entendue par les humains, mais ils ont été enregistrés par les instruments des scientifiques.

Les chercheurs ont surnommé les sons tornillos, le mot espagnol pour vis, parce que les ondes sonores ressemblaient à des pas de vis. Ils ont oscillé d'avant en arrière pendant environ 90 secondes, devenant plus petit à chaque fois, avant de passer à l'arrière-plan.

Johnson la compare à la « vieille porte de bar occidental » qui s'ouvrait autrefois, oscille plusieurs fois d'avant en arrière avant de s'immobiliser. Mais en raison de la taille du cratère, il mesure plus de 100 mètres (300 pieds) de large et environ 300 mètres (1, 000 pieds) de profondeur—il faut cinq secondes aux ondes sonores pour effectuer une oscillation complète.

"C'est comme ouvrir une porte de bar qui va et vient pendant une minute et demie, " a déclaré Johnson. " C'est un signal magnifique et étonnant que le monde naturel soit capable de produire ce type d'oscillation. "

Les joueurs d'orgue à tuyaux créent des sons avec des caractéristiques similaires en utilisant un clavier pour forcer l'air à travers des tuyaux de longueurs différentes. C'est la première fois que des volcanologues enregistrent des sons d'une fréquence aussi basse et avec cette réverbération dramatique provenant d'un volcan, selon Johnson.

Le cratère a produit des sons de tornillo environ une fois par jour pendant la première moitié de 2016, avant qu'ils ne s'arrêtent. Johnson et ses collègues ne savent pas exactement ce qui a causé les sons, mais ils savent que cela a quelque chose à voir avec l'activité du volcan et pas seulement le vent soufflant au sommet du cratère. Chaque tornillo était associé à du gaz sortant de l'évent, dit Johnson.

Les chercheurs soupçonnent que l'une des deux choses aurait pu exciter le volcan à produire les tornillos. Une partie du fond du cratère aurait pu s'effondrer, comme cela peut arriver lorsque le magma se déplace sous un volcan, ou une explosion avait lieu au fond du cratère. Les explosions sont courantes dans les cratères à ciel ouvert comme le Cotopaxi, où le gaz s'accumule jusqu'à ce qu'il atteigne une pression suffisamment élevée pour exploser.