Note de l'éditeur: Dans cette série hebdomadaire, LiveScience explore comment la technologie stimule l'exploration et la découverte scientifiques.
La surveillance des volcans est un concert difficile. Vous devez savoir ce qui se passe - mais se rapprocher trop est une proposition mortelle.
Heureusement, la technologie a rendu plus facile que jamais de garder un œil sur les montagnes crachant du magma et des cendres du monde entier. Une grande partie de cette technologie permet aux chercheurs de reculer (même en observant les volcans depuis l'espace) tout en surveillant de près l'activité volcanique. Certaines de ces technologies peuvent même pénétrer les pics volcaniques recouverts de nuages, permettant aux chercheurs de «voir» les changements de sol qui pourraient signaler une éruption imminente ou un effondrement dangereux du dôme de lave.
"Vous aimez disposer de plusieurs sources d'informations pour maximiser votre capacité à comprendre ce qui se passe", a déclaré Geoff Wadge, directeur du Environmental Systems Science Center de l'Université de Reading au Royaume-Uni.
Un travail impertinent
La surveillance des volcans consistait auparavant à mettre des bottes au sol. Le travail sur le terrain se fait toujours aujourd'hui, bien sûr, mais maintenant les scientifiques ont bien plus d'outils à leur disposition pour suivre les changements 24h / 24.
Par exemple, les chercheurs ont dû à un moment donné se diriger vers des évents de gaz volcaniques, sortir une bouteille pour capturer le gaz, puis envoyer la bouteille scellée à un laboratoire pour analyse. Cette technique était longue et dangereuse, étant donné qu'un grand nombre de gaz volcaniques sont mortels. Maintenant, les scientifiques se tournent beaucoup plus souvent vers la technologie pour ces sales tâches. Les spectromètres ultraviolets, par exemple, mesurent la quantité de lumière ultraviolette de la lumière solaire absorbée par un panache volcanique. Cette mesure permet aux chercheurs de déterminer la quantité de dioxyde de soufre dans le nuage.
Un autre outil, utilisé à l'Observatoire des volcans d'Hawaï depuis 2004, est le spectromètre à transformée de Fourier, qui fonctionne de la même manière mais utilise la lumière infrarouge au lieu de l'ultraviolet. Et l'une des dernières astuces de l'observatoire combine la spectrométrie ultraviolette avec la photographie numérique, en utilisant des caméras qui peuvent capturer plusieurs mesures de gaz par minute sur le terrain. Toutes ces informations sur les gaz aident les chercheurs à déterminer la quantité de magma sous le volcan et ce que fait ce magma.
Mesurer le mouvement
D'autres techniques de haute technologie suivent le mouvement du sol déclenché par le volcan. La déformation du sol autour d'un volcan peut signaler une éruption imminente, tout comme les tremblements de terre. L'Observatoire du volcan hawaïen possède plus de 60 capteurs de système de positionnement mondial (GPS) qui suivent les mouvements sur les sites volcaniques actifs de l'État. Ces capteurs GPS ne sont pas très différents de ceux du système de navigation de votre voiture ou de votre téléphone, mais ils sont plus sensibles.
Les inclinomètres, qui sont exactement ce à quoi ils ressemblent, mesurent comment le sol s'incline dans une zone volcanique, un autre signe révélateur que quelque chose pourrait s'agiter sous le sol.
Avoir un œil dans le ciel est également pratique pour suivre les changements volcaniques. L'imagerie satellite peut révéler des changements d'élévation même minimes au sol. Une technique populaire, appelée radar à ouverture synthétique interférométrique (ou InSAR), implique deux images satellite ou plus prises au même endroit en orbite à des moments différents. Les changements dans la rapidité avec laquelle le signal radar du satellite rebondit dans l'espace révèlent de subtiles déformations à la surface de la Terre. À l'aide de ces données, les scientifiques peuvent créer des cartes montrant les changements du sol au centimètre près.
Les satellites ne traversent les volcans que de temps en temps, cependant, limitant les vues à tous les 10 jours au mieux, a déclaré Wadge à LiveScience. Pour compenser, les chercheurs déploient maintenant un radar au sol, similaire au radar utilisé pour suivre la météo, pour garder un œil sur l'activité volcanique. Wadge et ses collègues ont développé un outil, appelé le capteur imaginaire de topographie volcanique tous temps (ATVIS), qui utilise des ondes avec des fréquences de quelques millimètres pour pénétrer les nuages qui masquent souvent les pics volcaniques de la vue. Avec ATVIS, les scientifiques peuvent "observer" la formation de dômes de lave, ou des gonflements progressivement croissants, sur les volcans.
"Les dômes de lave sont très dangereux, car ils déversent cette lave très visqueuse dans un gros tas, et finalement elle s'effondre. Ce faisant, elle produit un écoulement pyroclastique", a déclaré Wadge.
L'écoulement pyroclastique est une rivière mortelle et rapide de roches chaudes et de gaz qui peut tuer des milliers de personnes en quelques minutes.
Wadge et ses collègues testent ATVIS sur l'île des Antilles volcanique active de Montserrat. Depuis 1995, le volcan Soufriere Hills sur l'île est en éruption périodique.
Les mesures radar peuvent également suivre les flux de lave en fusion depuis l'espace, a déclaré Wadge. Bien que les passages de satellites ne puissent se produire que tous les quelques jours, les instruments radar peuvent localiser des emplacements jusqu'à quelques pieds (1 à 2 mètres). Assembler des images prises depuis l'espace d'une coulée de lave lente peut révéler une séquence "de style film" de la façon dont la coulée progresse, a déclaré Wadge.
Une technologie de pointe
De plus en plus, les scientifiques se tournent vers des drones sans pilote pour plonger près d'un volcan tout en gardant les humains à l'abri des dangers. En mars 2013, la NASA a effectué 10 missions de drones sans pilote télécommandées dans le panache du volcan Turrialba au Costa Rica. Les drones de 5 livres (2,2 kilogrammes) transportaient des caméras vidéo filmant à la fois en lumière visible et infrarouge, des capteurs de dioxyde de soufre, des capteurs de particules et des bouteilles d'échantillonnage de l'air. L'objectif est d'utiliser les données du panache pour améliorer les prévisions informatiques des dangers volcaniques tels que le «vog» ou le smog volcanique toxique.
À l'occasion, la technologie peut même attraper une éruption que personne n'aurait remarqué autrement. En mai, le volcan éloigné de Cleveland, en Alaska, a fait exploser son sommet. Le volcan se trouve sur les îles Aléoutiennes, si éloigné qu'il n'y a pas de réseau sismique de surveillance des explosions. Mais les éruptions peuvent perturber le transport aérien, il est donc crucial que les chercheurs sachent quand une explosion se produit. Pour surveiller le volcan Cleveland occupé, les scientifiques de l'Alaska Volcano Observatory utilisent les infrasons pour détecter les grondements à basse fréquence en dessous de la portée de l'audition humaine. Le 4 mai, cette technique a permis aux scientifiques de détecter trois explosions du volcan agité.
Dans un autre cas de détection à distance de volcans, en août 2012, un navire de la Royal Navy de Nouvelle-Zélande a signalé une île flottante de pierre ponce mesurant 300 miles (482 km) de long dans le Pacifique Sud. L'origine de la pierre ponce serait probablement restée un mystère, mais le volcanologue Erik Klemetti de l'Université de Denison et le visualiseur de la NASA Robert Simmon sont allés chercher la source. Les deux scientifiques ont recherché des mois de photos satellites des satellites Terra et Aqua de la NASA et ont trouvé le premier indice d'une éruption: de l'eau gris cendré et un panache volcanique sur un volcan sous-marin appelé Havre Seamount le 19 juillet 2012.
"Si vous ne saviez pas où chercher, vous l'auriez manqué", a déclaré Klemetti à LiveScience. L'imagerie satellite, ainsi que d'autres avancées technologiques, ont permis aux volcanologues de détecter plus d'éruptions que jamais auparavant, a-t-il déclaré.
"Il y a 25 ans, il y a de nombreux endroits où nous n'aurions pas eu la moindre idée d'une éruption", a déclaré Klemetti.
