L'une des caractéristiques les plus frappantes de l'île de Santa Catalina, au sud-ouest de Los Angeles, est une absence. Contrairement à une grande partie de la côte californienne et de ses îles les plus proches, Catalina manque de falaises s'élevant et reculant de la mer - des vestiges de rivages sculptés lorsque le Pacifique a coulé plus haut qu'aujourd'hui et les mouvements de failles n'avaient pas encore poussé cette partie du continent au-delà de la portée de l'eau.

Au lieu, Les anciennes plages de Catalina sont cachées sous les vagues. Maintenant, une nouvelle recherche menée par des géophysiciens de l'Université de Stanford explique pourquoi :alors que la plupart des îles du sud de la Californie s'élèvent progressivement, Catalina coule.

Les scientifiques se demandent si Catalina monte ou descend depuis plus de 100 ans. Pas plus tard qu'en 2012, le US Geological Survey a publié un article concluant que l'île s'élevait rapidement. "Nous sommes directement à l'encontre de leurs résultats, " a déclaré Chris Castillo, un étudiant diplômé en géophysique à la Stanford's School of Earth, Energy &Environmental Sciences (Stanford Earth) et auteur principal du nouvel article.

"Quand on s'arrête et qu'on y pense, c'est parfaitement logique, " a déclaré Simon Klemperer, géophysicien de Stanford Earth, l'auteur principal de l'article. Imaginez un géant, pli latéral en forme de S dans la limite de la plaque tectonique au large de la côte californienne. "Quand les failles sont un peu courbes, puis quand les plaques glissent l'une sur l'autre, certains morceaux sont poussés vers le haut et d'autres s'affaissent, " dit Klemperer. " La moitié du temps, vous devriez vous attendre à ce qu'une île s'effondre. La raison pour laquelle nous ne voyons pas cela, c'est que la plupart des îles qui s'affaissent sont déjà descendues sous le niveau de la mer. Au large, il y a un tas de plats à sommet, monts sous-marins submergés qui étaient autrefois des îles."

La révélation est essentielle pour comprendre la tectonique des plaques et le risque sismique dans la région autour de la faille de San Andreas. "Si Catalina changeait de direction et commençait à monter, " Castillo a dit, "Cela impliquerait une réorganisation significative de la distribution du stress tectonique dans le sud de la Californie." Et quand le stress tectonique se redistribue, il peut influencer les mouvements du sol et les tremblements de terre.

La recherche, publié dans le Geological Society of America Bulletin à comité de lecture, vient au milieu de l'urgence croissante de comprendre les détails et les changements des anciens rivages, alors que les communautés côtières de basse altitude sont confrontées à des inondations plus fréquentes et à une montée accélérée du niveau de la mer. Comme Castillo l'a dit, "Nous vivons à une époque où le littoral change à nouveau sur nous."

Envoyez les robots

Les grandes profondeurs des terrasses de Catalina les ont longtemps tenues hors de portée des scientifiques cherchant à comprendre le mouvement de la croûte terrestre le long de la frontière continentale du sud de la Californie. Pour surmonter ce défi, les chercheurs ont réalisé une carte des terrasses marines et de leur géométrie interne à partir de données sismiques, qui consiste à mesurer comment les ondes sonores rebondissent sur les structures sous la surface du fond marin. Ensuite, ils ont déployé une paire de véhicules télécommandés, ou ROV, attaché au navire de recherche E/V Nautilus pour vérifier leurs résultats.

Envoi d'instructions en temps réel à l'équipage du Nautilus depuis des ordinateurs à terre, Castillo et Klemperer ont piloté les robots sur la pente raide de l'île, pentes boueuses commençant à plus d'un demi-mile sous le niveau de la mer. Ils ont rempli les ROV à ras bord avec des noyaux, échantillons instantanés et sédiments aspirés du fond marin.

L'analyse en laboratoire des échantillons qu'ils ont collectés a finalement permis de découvrir des centaines de coquillages et de fossiles conservés dans les sédiments près de 1, 000 pieds plus profonds que les eaux où l'espèce est connue pour avoir vécu - preuve que la terre a baissé depuis l'époque des dépôts. Lisse, pierres arrondies trouvées loin au large dans la plus ancienne de Catalina, les terrasses les plus profondes ressemblent beaucoup à celles façonnées par les vagues près des plages modernes. Tout cela indique que les terrasses étaient autrefois une propriété en bord de mer.

Quoi de plus, la datation au carbone des fossiles collectés sur une terrasse les fait remonter à la dernière ère glaciaire, ce qui correspond presque exactement au moment où les cartes géophysiques du groupe suggéraient qu'une partie de l'île aurait été beaucoup plus proche du niveau de la mer, dans les eaux peu profondes où ces organismes prospéraient.

L'étude s'appuie sur la recherche Castillo présentée pour la première fois en 2015, ce qui suggérait que Catalina coulait et s'inclinait à une vitesse qui pourrait mettre l'île complètement sous l'eau d'ici 3 millions d'années. Maintenant, avec les preuves fossiles supplémentaires datées au carbone incluses dans cet article, Klemperer a dit, le débat sur l'ascension ou la chute de Catalina devrait être réglé. "Nous avons l'absolu, 100 pour cent de conviction que l'île est en train de s'effondrer."

Basculement vers le continent

La recherche montre que Catalina a coulé chaque décennie pendant plus d'un million d'années d'au moins huit millimètres – environ la hauteur de quatre nickels. Mais il s'incline aussi très légèrement vers le continent, rendant les falaises sous-marines de l'île de plus en plus raides au fil du temps.

Le processus augmente progressivement les chances que des morceaux de falaise tombent dans des glissements de terrain sous-marins, que la nouvelle recherche révèle avoir eu lieu dans le passé de Catalina.

Ces événements intéressent les scientifiques car, dans certains cas, le mouvement rapide des sédiments et des roches du fond marin peut provoquer des tsunamis et faire des ravages sur les infrastructures marines. Par conséquent, comprendre les déclencheurs et la dynamique des glissements de terrain sous-marins peut faire la lumière sur le risque de tsunami pour les communautés côtières ainsi que sur les menaces pesant sur les pipelines énergétiques en eau profonde et les câbles de communication sous-marins. L'étude des glissements de terrain submergés peut même faire la lumière sur le climat passé de Mars, où les dépôts de glissements de terrain analogues à ceux sur Terre peuvent contenir des indices sur la présence de glace ou d'eau.

Un tremblement de terre de magnitude 5,3 – suffisamment puissant pour déplacer des meubles lourds mais sans endommager les bâtiments – a fait glisser cette année des milliers de tonnes de matériaux de falaise sur le fond de l'océan depuis l'une des îles voisines de Catalina. « Si un tremblement de terre plus important s'était produit, " Castillo a dit, "l'effondrement et les vagues qui en ont résulté peuvent avoir été importants pour le continent." Cependant, Castillo a dit, tout tsunami causé par des glissements de terrain à Catalina à l'avenir serait minime et extrêmement improbable.

Au-delà de Catalina

Comprendre la montée et la chute des terrasses le long de la côte californienne a des implications bien au-delà des communautés locales. En zoomant et en mesurant mètre par mètre l'évolution du niveau de la mer par rapport à la terre sur ce site, avec de multiples éléments de preuve sur une période de plus d'un million d'années, les travaux pourraient aider à calibrer les modèles du niveau de la mer, améliorer les prévisions de la montée des mers et permettre à d'autres chercheurs d'évaluer avec précision le soulèvement ou l'affaissement de la croûte terrestre sans les frais de forage et de carottage. Considérez cela comme des diagnostics médicaux qui peuvent désormais être posés avec l'imagerie seule, sans incisions pour comprendre ce qui se cache sous la peau.

"Avoir autant de points sur le chemin que possible aide vraiment à nous donner une image plus précise du niveau global de la mer au fil du temps, " dit Castillo. " Si nous savons comment modéliser mathématiquement ce qui s'est passé dans le passé, alors nous pourrons probablement continuer cela dans le futur. »