Un nouvel instrument de mesure de la viscosité de la lave pourrait révolutionner la façon dont les scientifiques prédisent et réagissent aux éruptions volcaniques en fournissant des données de terrain plus précises. Crédit : Issues.fr.com
Des chercheurs du Université de Buffalo a développé un nouvel outil pour mesurer la viscosité de la lave directement dans les environnements volcaniques, améliorant ainsi notre compréhension des coulées de lave et améliorant les stratégies de réponse aux catastrophes.
Des millions de personnes vivent à proximité de volcans actifs, qui sont constamment surveillés pour détecter les signes d'une éruption imminente. Lorsqu’une éruption se produit, les scientifiques et les gouvernements s’appuient sur les données pour estimer l’étendue des dégâts possibles, éclairant ainsi les plans d’évacuation et les efforts d’intervention en cas de catastrophe. Malheureusement, la nature imprévisible des éruptions rend souvent la collecte de données aussi difficile que la coordination d’une réponse.
Avancées dans la mesure de la viscosité de la lave
Des chercheurs de l'Université de Buffalo ont développé un outil pour mesurer la viscosité de la lave qui pourrait accroître notre compréhension de la roche en fusion et mieux améliorer les modèles de son mouvement, donnant ainsi aux autorités des conseils cruciaux pour assurer la sécurité des personnes. Leurs recherches sont détaillées dans Examen des instruments scientifiquespar Éditions AIP.
Pour les fluides comme la lave, la viscosité est la mesure de la vitesse à laquelle elle s'écoule. Un fluide à faible viscosité s'écoule rapidement comme de l'eau, tandis qu'un fluide visqueux agit davantage comme de la mélasse. Lorsqu’un volcan entre en éruption à proximité de structures humaines, les mesures de viscosité indiquent aux premiers intervenants le temps dont ils disposent pour réagir, et les méthodes actuelles sont souvent insuffisantes.
Lors d'un test sur le terrain de leur instrument, des chercheurs de l'Université de Buffalo ont rassemblé des données sur la viscosité des coulées de lave lors de l'éruption du Litli-Hrútur en Islande. Crédit : Martin Harris
Défis de la mesure de la viscosité
« Dans des endroits comme l'Islande ou Hawaï qui connaissent des éruptions de lave assez fréquentes qui ont un impact sur les infrastructures telles que les routes et les communautés, il existe une incertitude quant à l'estimation de l'endroit où la lave peut se déplacer et à quelle vitesse elle peut y arriver », a déclaré l'auteur Martin Harris.
Le problème, selon Harris, est que les mesures de viscosité sont presque toujours effectuées en laboratoire. Cela rend les expériences plus faciles et plus sûres, mais il manque toujours un élément clé.
« Lorsque la lave sort d'un volcan, de nombreux gaz différents sont piégés sous forme de bulles dans la lave », a déclaré Harris. « Lorsque nous effectuons des mesures en laboratoire, nous ne pouvons pas remettre le gaz. Ainsi, ce que nous mesurons est une représentation de la lave sans tous les différents composants, et nous manquons quelque chose qui influence la façon dont la lave peut s'écouler. »
Mesures sur le terrain et conception d'instruments
La seule solution est de faire des mesures sur le terrain. Cependant, cela comporte son propre ensemble de défis. Les mesures de viscosité sur la lave remontent à près d’un siècle sans grand succès. De nombreuses tentatives passées ont consisté à insérer des tiges métalliques dans la lave, à les pousser à la main ou à l'aide d'un piston à ressort, ou même à les tirer dans la lave comme une lance, pour estimer la viscosité de l'écoulement.
L'équipe de l'Université de Buffalo a conservé la tige métallique classique et l'a fixée à un dynamomètre pour des mesures précises. Ils l'ont couplé à une deuxième tige pour mesurer le déplacement et ont conçu l'ensemble de l'instrument pour qu'il soit à la fois suffisamment léger pour être tenu à la main et suffisamment durable pour résister dans un environnement volcanique.
Tests sur le terrain et objectifs futurs
Après avoir terminé l'appareil, l'équipe l'a testé lors d'un voyage sur un volcan actif en Islande.
« Nous avons passé près de deux semaines à accéder à différents endroits autour de l'éruption du Litli-Hrútur », a déclaré Harris. « Cela a été de très longues heures dans un environnement assez intense, mais je pense qu'au final, nous avons tous été très impressionnés et satisfaits du travail que nous avons pu faire. »
Lors de leur essai sur le terrain, les chercheurs ont collecté des dizaines de mesures de la lave à différents endroits et à différents moments. Ce type de données est crucial, disent-ils, car elles montrent non seulement à quoi ressemble la lave à un instant donné, mais aussi comment elle évolue à mesure qu'elle se propage et se refroidit.
« C'était la première fois que des gens effectuaient ces mesures sur ces différents transects de laves », a déclaré Harris. « Ce qui est vraiment excitant à propos de cet instrument, c'est que nous avons pu montrer ce changement dans les propriétés physiques de la lave avec le temps et l'espace. »
L’équipe espère affiner davantage son instrument et le mettre à la disposition des groupes de recherche et des stations de surveillance des volcans du monde entier.
