Les progrès de la technologie satellitaire au cours de la dernière décennie ont permis au monde d’être témoin de l’éruption dévastatrice Hunga Tonga-Hunga Ha’apai et de ses conséquences en temps réel et avec des détails sans précédent. Les découvertes pourraient faire la lumière sur l’anatomie des rares éruptions volcaniques explosives et leurs effets sur la planète. Mais les satellites aident également les volcanologues à garder un œil sur les explosions les plus courantes (bien que moins visibles) de la Terre.

La dernière fois qu’un volcan est entré en éruption aussi violemment que Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, c’était il y a 30 ans. À cette époque, les satellites qui surveillaient la Terre étaient rares. Ceux qui surveillaient la surface de la planète étaient principalement dirigés par des militaires. L’Agence spatiale européenne (ESA), devenue une superpuissance d’observation de la Terre, était sur le point de lancer sa première mission d’observation de la Terre, le satellite de télédétection-1 (ERS-1). Les cubesats qui sont devenus depuis la pierre angulaire des constellations commerciales d’observation de la Terre, comme celles de la société américaine Planet, n’avaient pas encore été inventés.

Pourtant, l’éruption du mont Pinatubo en 1991 était l’événement volcanique le plus explosif détecté par les satellites à l’époque, ayant été photographié par un satellite météorologique japonais situé à 22 000 miles (36 000 kilomètres) au-dessus de la Terre et un vaisseau spatial de la National Oceanic and Atmospheric Organization des États-Unis. planète en orbite polaire.

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En temps réel

Mais les détecteurs et les caméras des satellites des années 1990 n’étaient pas aussi performants que ceux qui volent autour de la Terre aujourd’hui. Et donc la quantité de données n’était pas aussi détaillée que celle produite par l’éruption Hunga Tonga-Hunga Ha’apai.

« Dans un sens, nous sommes très chanceux d’avoir tous ces satellites en orbite maintenant », a déclaré Simon Proud, chercheur en données satellitaires et en météorologie à l’Université d’Oxford, à Space.com. « C’est quelque chose que même il y a cinq ans, nous n’aurions pas eu. »

Proud était l’un des centaines de chercheurs du monde entier impressionnés par les données provenant de réseaux de capteurs en orbite après l’éruption Hunga Tonga-Hunga Ha’apai qui s’est propagée dans le sud de l’océan Pacifique samedi 15 janvier. ). La première a été l’explosion de type nucléaire qui a depuis été décrite comme 500 fois plus puissante que la bombe d’Hiroshima. Puis vint l’onde de choc qui fit le tour du globe, confondant partout les modèles de prévisions météorologiques, et le nuage de cendres projeté si haut dans l’atmosphère qu’il n’avait jamais été vu auparavant.

Ce nuage volcanique intéressait particulièrement Proud. Depuis lors, il a constaté qu’il avait atteint des altitudes record de plus de 30 milles (50 km).

« Nos dernières données indiquent que le principal » parapluie « volcanique a atteint 35 km [22 miles] altitude, mais certains points peuvent avoir atteint 55 km [34 miles] altitude! » Proud a déclaré sur Twitter, ajoutant que « les altitudes choquantes… montrent à quel point cette éruption était violente ».

Cependant, il prévient que ce record est dû en partie à la disponibilité de la technologie de mesure.

« Nous pensons que Pinatubo a probablement atteint ce niveau aussi, mais nous l’avons raté avec la technologie dont nous disposions », a-t-il déclaré. « Ce qui est vraiment intéressant d’un point de vue scientifique à propos de cet événement, c’est à quelle hauteur il est allé et dans les jours et les semaines à venir, comment il interagira avec l’atmosphère là-haut. »

Les scientifiques savent déjà que le nuage volcanique Hunga Tonga-Hunga Ha’apai contenait une quantité relativement faible de dioxyde de soufre, par rapport, par exemple, à l’éruption du mont Pinatubo. Le dioxyde de soufre est d’un grand intérêt car il peut réfléchir la lumière du soleil lorsqu’il se diffuse dans l’atmosphère, modifiant ainsi la quantité de chaleur que la planète retient. En raison de sa teneur en dioxyde de soufre, l’éruption du mont Pinatubo a refroidi la planète de 1 degré Fahrenheit (0,6 degré Celsius) de manière mesurable pendant deux ans. Cependant, les estimations actuelles suggèrent que malgré ses proportions cataclysmiques, le nuage volcanique Hunga Tonga-Hunga Ha’apai ne contenait que 2% de la quantité de dioxyde de soufre du mont Pinatubo.

Le nuage de dioxyde de soufre émis par le Hunga Tonga-Hunga Ha'apai a atteint l'océan Indien.

Le nuage de dioxyde de soufre émis par le Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a atteint l’océan Indien. (Crédit image : Copernic)

Bouteille de champagne débouchée

La différence, cependant, n’est pas due à la taille ou à la force de l’explosion, a déclaré le volcanologue Jeffrey Karson de l’Université de Syracuse à New York à Space.com.

« Cela a à voir avec la source de la roche en fusion en profondeur », a déclaré Karson. « Certains matériaux volcaniques contiennent beaucoup de soufre, d’autres très peu de soufre. Cela dépend de l’origine. »

La force de l’explosion Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, la plus importante que la planète ait connue depuis l’éruption du mont Pinatubo en 1991, est le résultat d’une combinaison de facteurs, selon Karson.

« Il n’y a rien d’inhabituel géologiquement à propos de ce volcan », a déclaré Karson. « C’est l’un des milliers de volcans autour du Pacifique, le soi-disant » Anneau de feu « , où l’océan Pacifique se remplit sous les plaques lithosphériques environnantes. C’est un processus qui est à l’origine de la majeure partie du volcanisme de notre planète ».

L’eau qui se mélange au magma déclenche des réactions chimiques qui ne sont pas présentes dans les volcans qui éclatent sur terre. L’eau se mélange à la roche en fusion, créant des bulles de gaz. La température élevée dans la cheminée volcanique pressurise le mélange comme une bouteille de champagne. À un moment donné, la pression est suffisamment élevée pour déloger le « bouchon » de cette bouteille de champagne volcanique. La durée pendant laquelle le « bouchon » volcanique reste en place et la férocité avec laquelle il vole dépend de la colonne d’eau au-dessus, a déclaré Karson.

« S’il y a beaucoup de pression dans le système, en d’autres termes, l’eau est relativement profonde, alors les bouchons restent dans ce système et les gaz s’échappent assez lentement », a déclaré Karson. « Si vous êtes près de la surface, il n’y a pas de pression d’eau pour maintenir le couvercle hors du système et ces gaz sortent de manière catastrophique. »

Le gaz peut se dilater mille fois en volume lorsqu’il passe d’une forme liquide, a déclaré Karson; un processus qui se produit instantanément, faisant exploser la roche avec une force explosive.

L'éruption du mont Pinatubo aux Philippines en 1991 a injecté de grandes quantités de particules d'aérosol dans la stratosphère terrestre, qui ont dispersé et réfléchi la lumière du soleil, abaissant la température globale moyenne de la Terre d'environ 1 degré Fahrenheit au cours des 15 mois suivants.  Plus tard, cependant, les températures ont de nouveau augmenté.

L’éruption du mont Pinatubo aux Philippines en 1991 a injecté de grandes quantités de particules d’aérosol dans la stratosphère terrestre, qui ont dispersé et réfléchi la lumière du soleil, abaissant la température globale moyenne de la Terre d’environ 1 degré Fahrenheit au cours des 15 mois suivants. Plus tard, cependant, les températures ont de nouveau augmenté. (Crédit image : Richard Hoblitt/USGS)

Où le prochain explosera-t-il ?

Les satellites, admet Karson, ont joué un rôle indispensable dans le suivi de l’éruption Hunga Tonga-Hunga Ha’apai. Les volcanologues placent des capteurs sur les volcans qui, selon eux, pourraient devenir actifs. Mais on sait encore très peu de choses sur les processus à l’intérieur de la Terre, et les estimations sont au mieux grossières.

« Nous ne savons pas quand la prochaine éruption aura lieu sur un volcan en particulier, nous mettons donc des instruments sur ceux que nous pensons être les plus actifs », a déclaré Karson. « Mais ce volcan particulier n’était pas du tout instrumenté. »

Malgré le boom technologique de la dernière décennie, les satellites ne fournissent toujours pas une image aussi détaillée que les capteurs au sol. Pourtant, on peut apprendre beaucoup de leurs données et images sur l’ampleur de l’impact, la propagation du nuage volcanique et les changements de terrain autour du volcan.

« Il y a beaucoup de choses qui peuvent être faites », a déclaré Karson. « Par exemple, vous pourriez vous demander à quel point le niveau du sol a changé, et cela peut également être déterminé à partir des satellites de nos jours. Mais les gaz, par exemple, se dispersent dans l’atmosphère et peuvent finir par être dilués et difficiles à mesurer à partir de ces grandes hauteurs.

Une série d'images capturées par le satellite européen Sentinel 2 montre les ravages causés par le volcan Cumbre Vieja sur l'île espagnole de La Palma un mois après le début de l'éruption.

Une série d’images capturées par le satellite européen Sentinel 2 montre la dévastation causée par le volcan Cumbre Vieja sur l’île espagnole de La Palma un mois après le début de l’éruption. (Crédit image : Copernic)

destruction à combustion lente

Les principaux intérêts de recherche de Karson sont les volcans plus modestes à combustion lente qui crachent de la lave pendant des semaines et des mois, causant souvent des dommages graves mais plus prévisibles auxquels les gens peuvent se préparer. Même ces volcans bénéficient d’une surveillance par satellite. Par exemple, les dommages causés l’an dernier par le volcan Cumbre Vieja sur l’île canarienne de La Palma dans l’océan Atlantique ont été évalués en détail presque quotidiennement par les satellites de la constellation européenne Copernicus. Les analystes ont pu compter les bâtiments individuels qui ont disparu dans la coulée de lave et calculer la superficie exacte des terres enfouies par la roche en fusion.

« Aujourd’hui, il est assez courant, même dans des régions incroyablement reculées, de capturer [volcanic eruptions] avec des satellites », a déclaré Karson. « Maintenant, il y a de plus en plus de satellites tout le temps. Ils ont des systèmes différents, nous sommes donc bien mieux placés pour faire différents types d’observations.

Regarder le nuage

L’ampleur de l’impact d’une éruption volcanique n’est pas nécessairement directement proportionnelle à sa férocité, a ajouté Karson.

Par exemple, l’éruption lente du volcan Eyjafjallajökull en Islande en 2010 a produit d’énormes quantités de cendres extrêmement dangereuses pour les avions. Près de 100 000 vols ont dû être cloués au sol sur des routes transatlantiques très fréquentées à la suite de l’éruption.

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, en revanche, a déversé ses débris dans une zone assez reculée de l’océan Pacifique que peu de vols traversent. Les scientifiques continuent cependant de surveiller attentivement la propagation du nuage, qui a depuis traversé l’Australie et commencé à se propager dans l’océan Indien.

« Le nuage de cendres finira par se répandre très finement dans le monde », a déclaré Proud. « Au cours des prochaines semaines, il restera probablement dans l’hémisphère sud, suite aux vents traversant le sud de l’océan Indien et en Afrique australe. »

Pour l’instant, la majeure partie du nuage est bien au-dessus de l’altitude de croisière de l’avion, a-t-il ajouté. Même si l’explosion est terminée, les satellites garderont les yeux ouverts sur Hunga Tonga et le nuage volcanique pendant des semaines. Proud a déclaré que des informations inattendues pourraient découler de la recherche. Par exemple, en raison de son altitude, les cendres volcaniques pourraient interagir avec la couche d’ozone, ce qui n’avait jamais été étudié auparavant.

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