Un fossile de scorpion de mer géant découvert en Chine

L’animal vivait il y a plus de 400 millions d’années. C’est un lointain ancêtre des scorpions actuels et des limules.

Apparus durant l’Ordovicien, il y a plus de 480 millions d’années, les euryptérides constituent un groupe d’arthropodes du Paléozoïque qui ont connu un grand succès écologique avant de disparaître complètement à la fin du Permien, il y a 252 millions d’années.

Terropterus xiushanensis est un nouveau membre de ce groupe et plus exactement un mixoptère, caractérisé par des appendices antérieurs très spécialisés. Son fossile a été découvert en Chine, ce qui en fait le premier représentant originaire du Gondwana, le supercontinent du sud qui s’est formé après l’ouverture de la Pangée qui réunissait autrefois toutes les terres émergées.

Terropterus xiushanensis
Représentation artistique de Terropterus xiushanensis, un scorpion de mer vieux de 435 millions d’années (Source : Yang Dinghua).
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Un « arbre » souterrain gigantesque déplace du magma jusqu’à la surface de la Terre

Des chercheurs ont identifié des panaches ramifiés au plus profond du manteau, qui semblent soutenir l’activité volcanique mondiale. Ils expliquent notamment l’existence de volcans qui ne sont pas localisés aux frontières des plaques tectoniques. Ces panaches ont probablement contribué à la formation des continents et pourraient, d’ici des millions d’années, remodeler à nouveau la surface de la Terre.

Un panache désigne une remontée de roches anormalement chaudes, provenant du manteau terrestre. L’île de la Réunion se trouve juste au-dessus de l’un de ces panaches et son piton de la Fournaise est actuellement l’un des volcans les plus actifs de la planète. Mais les chercheurs notent que les éruptions modernes de magma ne sont rien comparées à celles du passé : il y a environ 65 millions d’années, pendant 700 000 ans, une série de coulées de lave a recouvert près de 1,5 millions de km² de terres dans l’ouest de l’Inde sur plus de 2400 mètres d’épaisseur, donnant naissance aux trapps de Deccan.

En 2012, une équipe de géophysiciens et de sismologues a entrepris de cartographier le panache à l’origine de ce phénomène, en déployant un réseau géant de sismomètres sur le fond de l’océan Indien. Près d’une décennie plus tard, ils rapportent que ce panache s’avère en réalité plus étrange et plus complexe qu’ils ne le pensaient : dans un article paru dans Nature Geosciences au mois de juin, ils expliquent qu’un panache magmatique titanesque s’élève du manteau, doté de multiples ramifications orientées vers la croûte, d’où partent d’autres panaches verticaux qui sous-tendent les points chauds volcaniques actuels.

Cette découverte est survenue quelques mois seulement après la publication d’une autre étude décrivant l’évolution des panaches du manteau en Afrique de l’Est : les auteurs ont identifié au moins deux têtes de panache différentes sous la région Afar (Éthiopie) et le Kenya provenant de la même source, à la limite noyau-manteau ; un troisième panache situé entre le Kenya et l’Afar pourrait avoir causé les trapps d’Éthiopie il y a 30 millions d’années et fusionnerait aujourd’hui avec le panache d’Afar.

Carte données sismiques Réunion
En 2012, plus de 80 sismomètres ont été déployés sur le fond de l’océan Indien, aux alentours de la Réunion. Les données recueillies ont révélé la présence d’un panache ramifié massif s’élevant du manteau, qui alimente notamment les volcans de l’île. (Source : M. Tsekhmistrenko et al./Nature Geosciences)
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Une phase de compression récente révélée dans les Pyrénées

Une étude parue dans la revue Terra Nova a permis de compléter la chronologie des événements tectoniques associés à la formation des Pyrénées. Elle met notamment en lumière une phase de compression relativement récente dans l’histoire géologique, suggérant que la formation de la chaîne de montagnes se serait terminée plus tard que ce que l’on pensait jusqu’à présent.

Lorsqu’une chaîne de montagnes commence sa surrection, les produits de l’érosion des reliefs en formation vont aller s’accumuler dans de grands bassins situés au front de la chaîne. Ce sont ce que l’on appelle les bassins d’avant-pays.

Ces bassins se développent en même temps que l’orogène et les sédiments qui s’y déposent ont alors la capacité d’enregistrer toutes les phases de déformation que génère la collision des plaques tectoniques. On parle alors de dépôts syn-tectonique, en comparaison des dépôts pré-tectoniques (déposés avant la phase de déformation) ou post-tectoniques (déposés après la phase de déformation).

C’est par ce biais que les chercheurs peuvent reconstruire la chronologie des événements qui ont mené à la formation des chaînes de montagnes, comme les Alpes ou les Pyrénées. Pour différentes raisons, il peut cependant arriver que les séries sédimentaires présentent une lacune de temps : durant une période donnée, les sédiments ne se sont pas déposés et les phases de déformation n’ont ainsi pas pu être enregistrées. Ces lacunes d’information engendrent ainsi une chronologie incomplète ou imprécise des événements tectoniques associés à la région étudiée. La connaissance détaillée de la chronologie des événements menant à la formation des chaînes de montagnes est pourtant fondamentale pour comprendre l’histoire du mouvement des plaques et l’évolution des contraintes auxquelles elles sont soumises.

Paysage des Pyrénées
Paysage des Pyrénées (Source : Antonio Girona-García).
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La Terre brille moins à cause du réchauffement climatique

Le réchauffement des eaux océaniques a provoqué une baisse de la luminosité de la Terre.

La Terre pâlit ! En 20 ans sa réflectance a diminué de 0,5%, soit l’équivalent d’un demi-watt de lumière en moins par mètre carré. C’est ce que révèle une étude menée par Philip R. Goode du Big Bear Solar Observatory à partir de données satellitaires et en observant la quantité de lumière terrestre réfléchie sur la Lune. Cette baisse, inattendue, de luminosité pourrait encore accélérer la hausse des températures, elles-mêmes responsables de cet état.

Notre planète renvoie dans l’espace environ 30% de la lumière solaire qu’elle reçoit, ce qui permet de définir son albédo, qui correspond à un chiffre compris entre 0 et 1. Mais ce montant est en baisse d’après des mesures effectuées entre 1998 et 2017, avec une accélération de la décroissance sur les 3 dernières années.

Terre
Un lever de Terre observé par la sonde lunaire LRO (Source : NASA/LRO).
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L’activité effusive du Cumbre Vieja semble se ralentir

Les éruptions du volcan Cumbre Vieja aux Canaries semblent se stabiliser. Les laves ont recouvert au total une zone de 421,93 hectares et ont créé un delta de lave au niveau de la côte. La situation peut encore évoluer et, malheureusement, l’activité effusive peut toujours reprendre.

Depuis mercredi, l’activité effusive du volcan Cumbre Vieja semble se ralentir. En effet, en 24 heures, les laves n’auraient recouvert que 1,81 hectare de plus que la veille, une nette diminution par rapport aux jours précédents.

La zone recouverte par les laves atteint désormais un total de 421,93 hectares, avec notamment la création d’un delta de lave au niveau de la côte. Cette stabilisation de l’éruption ne peut cependant être que temporaire, et ne signifie en rien la fin de cet impressionnant épisode éruptif, démarré le 19 septembre dernier sur l’île de La Palma, aux Canaries.

Fontaine lave Cumbre Vieja
Une fontaine de lave de l’éruption du Cumbre Vieja (Source : Raphael Paris).
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Une marée noire sans précédent dévaste le littoral de la Californie

Une marée noire s’est répandue le 3 octobre sur les côtes californiennes, entraînant la mort de plusieurs centaines d’animaux marins et une forte pollution nocive pour les écosystèmes locaux. Un écoulement provenant d’une plateforme pétrolière offshore aurait provoqué ce que les autorités appellent une « nouvelle catastrophe écologique ».

Les habitants des villes d’Huntington Beach et de Newport Beach, au sud de Los Angeles, se sont réveillés le dimanche 3 octobre avec des effluves de pétrole émanant de la plage attenante à leurs municipalités. Les autorités du comté d’Orange, en Californie, se sont rapidement rendus sur place, constatant une marée noire se répandant sur la baie. La veille, des gardes-côtes et des touristes à bord de bateaux avaient observé de nombreuses espèces d’animaux tels que des dauphins et des poissons nager dans de grandes surfaces d’eaux polluées par du pétrole, tandis que plusieurs oiseaux s’échouaient, morts, sur la rive. Une enquête est en cours afin de déterminer l’origine du déversement, qui pourrait être dû à une fuite provenant d’une plateforme pétrolière située à quelques kilomètres des plages.

Cette marée noire est l’une des plus importantes qu’ait connue la Californie du Sud ces dernières années. La quantité de pétrole déversée dans l’océan Pacifique est estimée à 480.000 litres, la tache de pétrole se répandant sur une surface de près de 10 kilomètres de diamètre. La maire d’Huntington Beach, Kim Carr, a pointé un véritable « désastre écologique », tandis que l’État californien a dépêché des unités HazMat sur les plages afin de mettre en place des restrictions d’accès au secteur et de débuter des opérations de nettoyage de la côte.

Marée noire Californie octobre 2021
Des unités HazMat écopent le pétrole ayant submergé une plage lors d’une marée noire.
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Les Alpes se déforment… et pas que vers le haut !

Les Alpes résultent de la collision entre deux plaques tectoniques : la plaque adriatique, qui est associée à la plaque africaine, et la plaque européenne. Si, à l’origine, les reliefs de cette grande chaîne de montagnes étaient principalement liés à des contraintes compressives, la dynamique actuelle des Alpes est bien plus complexe. Une étude portant sur des données de sismotectonique a ainsi permis de montrer que, si les Alpes continuent de grandir, la majorité de la déformation que subit le massif alpin est désormais d’origine décrochante et extensive, et non plus compressive.

Les reliefs alpins se sont formés lors de multiples phases de collision, qui ont entrainé la formation de plis, de chevauchement et l’empilement de nappes.

Les Alpes sont le résultat d’une collision entre deux plaques tectoniques. La poussée continue de la plaque adriatique vers le nord engendre ainsi une déformation qui va des zones internes vers le front externe de l’arc alpin. Les plus hauts sommets des Alpes occidentales, comme le Mont Blanc, les Aiguilles Rouges ou le massif de Belledonne, sont en effet localisés sur la partie externe de la chaîne de montagnes. Ces massifs bordent le front pennique qui représente la structure compressive principale.

Alors que l’on pourrait s’attendre à ce que les mouvements compressifs dominent toujours la dynamique alpine, la rotation anti-horaire actuelle de la plaque adriatique par rapport à la plaque européenne engendre un régime tectonique plus complexe, dominé par des mouvements décrochants et extensifs le long de failles cisaillantes et normales. Pour rappel, les mouvements décrochants se caractérisent par des glissements dans le plan horizontal, et non vertical comme pour les failles normales. L’activité sismique engendrée par les déplacements le long de ces réseaux de failles se distribue principalement le long de deux arcs : l’arc du Briançonnais, qui court le long du front pennique, et l’arc piémontais.

Alpes
Les Alpes subissent une déformation complexe.
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Prix Nobel de physique 2021 : les maîtres de la physique complexe du réchauffement climatique à l’honneur

Les écosystèmes et le système Terre, tout autant que les cellules vivantes en évolution et le cerveau humain, sont ce que les physiciens appellent des systèmes complexes. Ils sont caractérisés par l’aléatoire et le désordre et sont donc difficiles à comprendre. Le prix Nobel de physique 2021 récompense des contributeurs importants à l’étude de certains systèmes complexes emblématiques, notamment celui derrière le climat de la Terre mais aussi d’autres, derrière le fonctionnement des neurones.

Le géologue, paléontologue et philosophe français Teilhard de Chardin, qui avait beaucoup discuté des concepts de noosphère et biosphère avec le géochimiste russe Vladimir Vernadsky, avait avancé au cours de la première moitié du XXe siècle qu’il y avait trois infinis dans l’Univers dont l’un avait encore été très peu exploré et très peu compris. Il y avait tout d’abord, bien sûr, l’infiniment grand et l’infiniment petit mais, selon lui, et pas du tout indépendamment des deux autres, il y avait l’infiniment complexe. Une physique véritablement complète se devrait de rendre compte de ces trois infinis et de leur imbrication.

Pour lui, l’infiniment complexe était le domaine de la philosophie naturelle, comme on désignait encore il y a peu les sciences de la nature, où l’on tentait de comprendre des systèmes comme la biosphère, les cellules vivantes et bien sûr la conscience. Cette physique de la complexité est toujours en plein développement. Elle bénéficie de nos jours de la puissance des superordinateurs et on espère aboutir à des percées spectaculaires en utilisant aussi l’intelligence artificielle (IA).

Ce 5 octobre 2021, l’Académie royale des sciences de Suède a fait savoir qu’elle avait justement décidé de décerner le prix Nobel de physique 2021 à certains des explorateurs de l’infiniment complexe, auteurs, selon ses mots, de « contributions révolutionnaires à notre compréhension des systèmes physiques complexes ». Une moitié du prix Nobel a donc été attribuée conjointement à Syukuro Manabe, membre de l’université de Princeton aux États-Unis, et à Klaus Hasselmann, de l’Institut Max-Planck de météorologie, à Hambourg en Allemagne. Le comité Nobel précise que les deux lauréats se sont illustrés en particulier, toujours selon ses mots, « pour la modélisation physique du climat de la Terre, la quantification de la variabilité et la prévision fiable du réchauffement climatique ».

Terre
La Terre et son climat est un bon exemple de ce que l’on appelle en physique un système complexe (Source : NASA).
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De la pluie tombe pour la première fois au sommet du Groenland

Tandis que l’hémisphère nord a subi cette année une vague de chaleur extrême, conduisant au mois de juillet le plus chaud jamais enregistré, de la pluie a été observée le 14 août sur le point culminant de la calotte glaciaire du Groenland. C’est la première fois que des précipitations sont enregistrées à cet endroit, qui atteint tout de même 3216 mètres d’altitude. Pour les spécialistes, c’est là un nouveau signe du changement climatique en cours.

Il a plu par intermittence pendant 13 heures. Parallèlement, les températures de l’air sont restées au-dessus de zéro pendant environ neuf heures, entraînant une fonte de glace de surface massive et généralisée. C’est la troisième fois en moins d’une décennie que la station Summit de la National Science Foundation a enregistré des températures positives. L’étendue de la fonte a culminé à 872 000 km² le 14 août ; la quantité de glace perdue en une journée était sept fois supérieure à la moyenne quotidienne pour cette période de l’année.

De précédents épisodes de fonte ont déjà eu lieu en 1995, 2012 et 2019. Cette fréquence inhabituelle inquiète les scientifiques : « Le Groenland, comme le reste du monde, est en train de changer. […] Avant 1990, [un épisode de fonte] se produisait environ une fois tous les 150 ans » a précisé au Washington Post le glaciologue Ted Scambos, de l’Université du Colorado à Boulder. Le spécialiste souligne que si l’événement du 14 août n’a pas vraiment eu d’impact dramatique, il révèle néanmoins l’étendue, la durée et l’intensité croissantes de la fonte des glaces au Groenland.

Il arrive que la pluie tombe sur la calotte glaciaire, mais jamais à plus de 3000 m d’altitude, où les températures sont généralement bien trop froides. Mais cette année, les températures au sommet ont dépassé le point de congélation — certaines régions du Groenland étaient jusqu’à 18°C plus chaudes que la température moyenne !

Pluie sommets Groenland
De la pluie a été observée le 14 août sur le point culminant de la calotte glaciaire du Groenland.
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Le champ magnétique de la Terre obéirait à un cycle de 200 millions d’années

Les résultats d’une nouvelle étude de l’université de Liverpool fournissent une preuve supplémentaire de l’existence d’un cycle d’environ 200 millions d’années en ce qui concerne l’intensité du champ magnétique de la Terre, voire de ses inversions.

Cela fait plusieurs siècles que l’on sait que le champ magnétique de la Terre varie dans l’espace et dans le temps à l’échelle humaine. En effet, les différents navigateurs européens, qui parcouraient la planète, avaient commencé à noter qu’en fonction de leur position sur la planète, l’angle que faisait l’aiguille d’une boussole avec la verticale du lieu (l’inclinaison), ou avec la direction du pôle Nord géographique (la déclinaison), variait. En 1701, Halley, qui avait identifié la fameuse comète portant son nom, avait d’ailleurs publié la « tabula Nautica », la première carte du champ magnétique de la Terre. Mieux, des variations de ce champ à l’échelle de l’année et même du siècle furent aussi identifiées localement.

Lors d’une réunion en 1828, le grand naturaliste et explorateur allemand Alexander von Humboldt avait quant à lui suggérer au grand mathématicien, astronome et physicien Carl Friedrich Gauss de s’intéresser au magnétisme, ce qui le conduisit à trouver le moyen de mesurer son intensité en plus de sa direction. Gauss fit d’autres contributions importantes à l’étude du magnétisme terrestre, mais jusqu’au début du XXe siècle tout semblait indiquer que le champ magnétique de la Terre était stable en moyenne et correspondait en gros à celui d’un dipôle magnétique comme celui généré par une barre aimantée, ou mieux dans le cas présent, une sphère uniformément aimantée.

Mais, en 1905, Bernard Brunhes (prononcez « brugne »), jeune physicien français sortant de l’École Normale Supérieure et intéressé à la physique du Globe et en particulier au champ magnétique terrestre, découvre que des coulées de laves anciennes ont des aimantations dont les directions diffèrent sensiblement de celles du champ magnétique actuel. C’est la découverte des inversions du champ magnétique de la Terre et la création d’une nouvelle discipline : le paléomagnétisme. Elle va permettre de constituer la théorie de la tectonique des plaques.

Champ magnétique Terre
Une vue d’artiste du vent solaire comprimant les lignes de champs du bouclier magnétique de la Terre, protégeant son atmosphère de l’action d’érosion de ce champ (Source : ESA).
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