Pourquoi l'explosion du volcan aux Tonga a-t-elle été si violente et à quoi s'attendre maintenant ?

L'animation infrarouge montre des cendres et du dioxyde de soufre. (NOAA)

Le Royaume des Tonga n'attire pas souvent l'attention mondiale, mais un éruption violente d'un volcan sous-marin le 15 janvier a propagé des ondes de choc, littéralement, autour de la moitié du monde.

Le volcan n'est généralement pas grand-chose à voir. Il se compose de deux petites îles inhabitées, Hunga-Ha'apai et Hunga-Tonga, situées à environ 100 mètres (328 pieds) au-dessus du niveau de la mer, à 65 kilomètres (40 miles) au nord de la capitale des Tonga, Nuku'alofa. Mais caché sous les vagues se cache un volcan massif, d'environ 1 800 mètres (6 000 pieds) de haut et 20 kilomètres (12,5 miles) de large.

Le volcan Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai est entré en éruption régulièrement au cours des dernières décennies. Lors des événements de 2009 et 2014/15, des jets chauds de magma et de vapeur ont explosé à travers les vagues. Mais ces éruptions étaient petites, éclipsées par les événements de janvier 2022.



Notre rechercher dans ces éruptions antérieures suggère qu'il s'agit de l'une des explosions massives que le volcan est capable de produire environ tous les mille ans.

Imagerie satellite Himawari haute résolution de la #HungaTongaHungaHaapai éruption volcanique aux Tonga 🌋

Nos stations climatiques ont enregistré un bref pic de pression atmosphérique alors que l'onde de choc atmosphérique traversait la Nouvelle-Zélande. pic.twitter.com/BfLzdq6i57

— Météo NIWA (@NiwaWeather) 15 janvier 2022

Pourquoi les éruptions du volcan sont-elles si explosives alors que l'eau de mer devrait refroidir le magma ?

Si le magma monte lentement dans l'eau de mer, même à des températures d'environ 1 200 degrés C (2 200 F), un mince film de vapeur se forme entre le magma et l'eau. Cela fournit une couche d'isolation pour permettre à la surface extérieure du magma de se refroidir.

Mais ce processus ne fonctionne pas lorsque le magma est expulsé du sol plein de gaz volcanique. Lorsque le magma pénètre rapidement dans l'eau, toutes les couches de vapeur sont rapidement perturbées, amenant le magma chaud en contact direct avec l'eau froide.

Les chercheurs sur les volcans appellent cela «l'interaction carburant-liquide de refroidissement» et cela s'apparente à des explosions chimiques de qualité militaire. Des explosions extrêmement violentes déchirent le magma. Une réaction en chaîne commence, avec de nouveaux fragments de magma exposant les surfaces intérieures fraîches et chaudes à l'eau, et les explosions se répètent, projetant finalement des particules volcaniques et provoquant des explosions à des vitesses supersoniques.

Deux échelles d'éruptions Hunga

L'éruption de 2014/15 a créé un cône volcanique, joignant les deux anciennes îles Hunga pour créer une île combinée d'environ 5 kilomètres de long. Nous avons visité en 2016 et découvert que ces éruptions historiques n'étaient que levers de rideau de l'événement principal .

En cartographiant le fond marin, nous avons découvert une « caldeira » cachée à 150 mètres sous les vagues.

Une carte du fond marin montre les cônes volcaniques et la caldeira massive. (Shane Cronin)

La caldeira ressemble à un cratère la dépression environ 5 kilomètres (3 miles) de diamètre. Les petites éruptions (comme en 2009 et 2014/15) se produisent principalement au bord de la caldeira, mais les très grosses proviennent de la caldeira elle-même. Ces grandes éruptions sont si importantes que le sommet du magma en éruption s'effondre vers l'intérieur, approfondissant la caldeira.

En regardant la chimie des éruptions passées, nous pensons maintenant que les petites éruptions représentent le système magmatique se rechargeant lentement pour se préparer à un grand événement.

Nous avons trouvé des preuves de deux énormes éruptions passées de la caldeira Hunga dans des dépôts sur les anciennes îles. Nous avons comparé ces dépôts chimiques à des dépôts de cendres volcaniques sur la plus grande île habitée de Tongatapu, à 65 kilomètres de là, puis avons utilisé des datations au radiocarbone pour montrer que de grandes éruptions de caldeira se produisent environ tous les 1 000 ans, la dernière à 1100 CE.

Avec cette connaissance, l'éruption du 15 janvier semble être en plein dans le temps pour une 'grande'.

Ce à quoi nous pouvons nous attendre maintenant

Nous sommes toujours au milieu de cette séquence éruptive majeure et de nombreux aspects restent flous, en partie parce que l'île est actuellement obscurcie par des nuages ​​de cendres.

Les deux éruptions précédentes du 20 décembre 2021 et du 13 janvier 2022 étaient de taille modérée. Ils ont produit des nuages ​​jusqu'à 17 kilomètres d'altitude et ajouté de nouvelles terres à l'île combinée 2014/15.

La dernière éruption a intensifié l'ampleur en termes de violence. Le panache de cendres mesure déjà environ 20 kilomètres (12 miles) de haut. Plus remarquable encore, il s'est étendu presque concentriquement sur une distance d'environ 130 kilomètres du volcan, créant un panache d'un diamètre de 260 kilomètres, avant d'être déformé par le vent.

(NOAA)

Cela démontre une énorme puissance explosive - qui ne peut pas être expliquée par la seule interaction magma-eau. Cela montre plutôt que de grandes quantités de magma frais chargé de gaz ont éclaté de la caldeira.

L'éruption a également produit une tsunami à travers les Tonga et les Fidji et Samoa voisins. Les ondes de choc ont parcouru plusieurs milliers de kilomètres, ont été vues de l'espace et enregistrées en Nouvelle-Zélande à environ 2 000 kilomètres. Peu de temps après le début de l'éruption, le ciel a été bloqué sur Tongatapu, avec des cendres commençant à tomber.

Tous ces signes suggèrent que la grande caldeira Hunga s'est réveillée. Les tsunamis sont générés par des ondes de choc atmosphériques et océaniques couplées lors d'une explosion, mais ils sont également facilement causés par des glissements de terrain sous-marins et des effondrements de caldeira.

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Je peux voir un certain intérêt dans ce tweet précédent, alors voici une version mise à jour avec les modifications les plus récentes de janvier 2022. #Radar images prises par #Sentinelle1 entre le 10 décembre et le 15 janvier.
Données satellitaires traitées dans @sentinel_hub #Tonga #volcan #HungaTongaHungaHaapai #RAS pic.twitter.com/51aNYSl0g7

— kosmi (@kosmi64833127) 16 janvier 2022

On ne sait pas si c'est le point culminant de l'éruption. Il représente une importante libération de pression magmatique, qui peut décanter le système.

Un avertissement, cependant, réside dans les dépôts géologiques des éruptions précédentes du volcan. Ces séquences complexes montrent que chacun des épisodes majeurs d'éruption de caldeira de 1000 ans impliquait de nombreux événements d'explosion distincts.

Par conséquent, nous pourrions être pendant plusieurs semaines, voire des années, dans des troubles volcaniques majeurs du volcan Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai. Pour le bien du peuple des Tonga, j'espère que non.

Shane Cronin , Professeur de Sciences de la Terre, Université d'Auckland .

Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original .

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