Des sismomètres flottants surnommés MERMAIDs - Mobile Earthquake Recording in Marine Areas by Independent Divers - révèlent que les volcans des Galapagos sont alimentés par un panache de manteau atteignant 1, 900 km de profondeur. En laissant flotter librement leurs neuf SIRÈNES pendant deux ans, une équipe internationale de chercheurs a créé un réseau artificiel de sismomètres océaniques qui pourraient combler l'une des zones vides de la carte géologique mondiale, où autrement aucune information sismique n'est disponible. Dérivant à un mille sous la surface, Les SIRÈNES couvrent une grande surface. Les cercles rouges montrent où une SIRÈNE a capté un signal sismique. Crédit :Université de Princeton
Les sismologues utilisent les ondes générées par les tremblements de terre pour balayer l'intérieur de notre planète, tout comme les médecins imaginent leurs patients en utilisant la tomographie médicale. L'imagerie de la Terre nous a aidés à retrouver les origines profondes d'îles volcaniques telles que Hawaï, et identifier les zones sources des séismes profonds.
"Imaginez un radiologue obligé de travailler avec un scanner CAT auquel il manque les deux tiers de ses capteurs nécessaires, " a déclaré Frédéric Simons, professeur de géosciences à Princeton. "Les deux tiers sont la fraction de la Terre recouverte d'océans et donc dépourvue de stations d'enregistrement sismique. Telle est la situation à laquelle sont confrontés les sismologues qui tentent d'affiner leurs images de l'intérieur de notre planète."
Il y a une quinzaine d'années, lorsqu'il était chercheur postdoctoral, Simons s'est associé à Guust Nolet, maintenant le professeur George J. Magee de géosciences et de génie géologique, Émérite, et ils ont décidé de remédier à cette situation en construisant un robot sous-marin équipé d'un hydrophone, un microphone sous-marin capable de capter les sons de tremblements de terre lointains dont les ondes délivrent de l'énergie acoustique dans les océans à travers le fond océanique.
Cette semaine, Nolet, Simons et une équipe internationale de chercheurs ont publié les premiers résultats scientifiques des flotteurs sismiques révolutionnaires, surnommés SIRÈNES—Enregistrement mobile des tremblements de terre dans les zones marines par des plongeurs indépendants.
Des sismomètres flottants surnommés MERMAIDs - Mobile Earthquake Recording in Marine Areas by Independent Divers - révèlent que les volcans des Galapagos sont alimentés par un panache de manteau atteignant 1, 900 km de profondeur. En laissant flotter librement leurs neuf SIRÈNES pendant deux ans, une équipe internationale de chercheurs a créé un réseau artificiel de sismomètres océaniques qui pourraient combler l'une des zones vides de la carte géologique mondiale, où autrement aucune information sismique n'est disponible.
La roche du manteau chaud ralentit les ondes sismiques. Ce graphique montre (en pourcentage) à quel point la vague se déplace plus lentement dans une section transversale coupant le long de la longitude 91 degrés à l'ouest. L'intrigue s'étend jusqu'au cœur de la Terre (2, 890 km, ou environ 1, 800 milles), et s'étend de 20 degrés de latitude sud à 20 degrés de nord. Les couleurs rougeâtres montrent où les vagues ralentissent. Galápagos est près de l'équateur, à partir de laquelle une large structure en forme de panache près de 1 degré de latitude nord descend jusqu'à une profondeur de 1, 900 km (environ 1, 200 milles). Crédit :Université de Princeton
Les chercheurs, d'institutions aux États-Unis, La France, Equateur et Chine, constaté que les volcans des Galápagos sont alimentés par une source 1, 200 milles (1, 900 km) de profondeur, via un conduit étroit qui amène la roche chaude à la surface. De tels « panaches du manteau » ont été proposés pour la première fois en 1971 par l'un des pères de la tectonique des plaques, Le géophysicien de Princeton W. Jason Morgan, mais ils ont résisté aux tentatives d'imagerie sismique détaillée car ils se trouvent dans les océans, rarement à proximité de stations sismiques.
Les SIRÈNES dérivent passivement, normalement à une profondeur de 1, 500 mètres, à environ un mile sous la surface de la mer, se déplaçant de 2 à 3 miles par jour. Quand on détecte un éventuel séisme entrant, il remonte à la surface, généralement dans les 95 minutes, pour déterminer sa position avec GPS et transmettre les données sismiques.
En laissant leurs neuf robots flotter librement pendant deux ans, les scientifiques ont créé un réseau artificiel de sismomètres océaniques qui pourraient remplir l'une des zones vides de la carte géologique mondiale, où autrement aucune information sismique n'est disponible.
La température étonnamment élevée que leur modèle montre dans le panache du manteau des Galápagos "fait allusion au rôle important que jouent les panaches dans le mécanisme qui permet à la Terre de se maintenir au chaud, " dit Nolet.
Des sismomètres flottants surnommés MERMAIDs - Mobile Earthquake Recording in Marine Areas by Independent Divers - révèlent que les volcans des Galapagos sont alimentés par un panache de manteau atteignant 1, 900 km de profondeur. En laissant flotter librement leurs neuf SIRÈNES pendant deux ans, une équipe internationale de chercheurs a créé un réseau artificiel de sismomètres océaniques qui pourraient combler l'une des zones vides de la carte géologique mondiale, où autrement aucune information sismique n'est disponible. Cette photo, prises lors du développement des SIRÈNES, en montre un qui remonte à la surface après avoir enregistré une onde de tremblement de terre. Une fois à la surface, il envoie un sismogramme par satellite aux scientifiques. Crédit :Yann Bonjour, Université de Nice
« Depuis le XIXe siècle, quand Lord Kelvin a prédit que la Terre devrait se refroidir pour devenir une planète morte d'ici cent millions d'années, les géophysiciens ont lutté avec le mystère que la Terre a maintenu une température assez constante pendant plus de 4,5 milliards d'années, " expliqua Nolet. " Il n'aurait pu le faire que si une partie de la chaleur originelle de son accrétion, et celle créée depuis par les minéraux radioactifs, pourrait rester enfermé à l'intérieur du manteau inférieur. Mais la plupart des modèles de la Terre prédisent que le manteau devrait convectionner vigoureusement et libérer cette chaleur beaucoup plus rapidement. Ces résultats de l'expérience des Galápagos suggèrent une explication alternative :le manteau inférieur pourrait bien résister à la convection, et au lieu de cela, n'apportent de la chaleur à la surface que sous la forme de panaches du manteau tels que ceux qui créent les Galápagos et Hawaï. »
Pour répondre davantage aux questions sur le bilan thermique de la Terre et le rôle que les panaches du manteau y jouent, Simons et Nolet se sont associés à des sismologues de la Southern University of Science and Technology (SUSTech) de Shenzhen, Chine, et de l'Agence japonaise pour les sciences et technologies marines et terrestres (JAMSTEC). Ensemble, et avec des navires fournis par la flotte de recherche française, ils sont en train de lancer une cinquantaine de SIRÈNES dans le Pacifique Sud pour étudier la région du panache mantellique sous l'île de Tahiti.
« Restez connectés ! Il y a beaucoup d'autres découvertes à venir, " a déclaré le professeur Yongshun (John) Chen, un ancien diplômé de Princeton de 1989 qui dirige le département des sciences et de l'ingénierie océaniques à SUSTech, qui dirige la prochaine phase de ce qu'eux et leur équipe internationale ont appelé EarthScope-Oceans.
