Que peut bien faire la Nasa sur une île perdue dans l’océan Pacifique sud ? Étudier la Terre… et Mars, bien sûr ! Sortie de l’eau il y a seulement quatre ans, Hunga Tonga-Hunga Ha’apai est peut-être en effet un petit bout de la Planète rouge, quelques milliards d’années dans le passé. Dan Slayback, du Nasa Goddard Space Flight Center, a exploré cette île en octobre 2018. Il nous fait part de sa première découverte.

La nature malmène Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, de son petit nom HTHH, depuis sa plus tendre enfance. Cette petite île a pointé le bout de son nez en janvier 2015 suite à l’éruption d’un volcan sous-marin dans l’archipel des Tonga. Blottie entre ses deux voisines plus anciennes, Hunga Tonga et Hunga Ha’apai, HTHH résiste depuis quatre ans contre vents et marées, échappant au sort sinistre qu’a connu en 2009 une île issue du même volcan, rapidement balayée par les flots.

HTHH n’est que la troisième île de type surtseyenne en 150 ans à survivre au-delà de quelques mois – du nom d’une île volcanique née au large de l’Islande en 1963. Ce n’était pas gagné car durant ses premiers six mois d’existence, les vagues ont eu raison du côté sud de son cône volcanique, puis ont entassé les sédiments à l’est pour former l’isthme qui la relie aujourd’hui à sa voisine, Hunga Tonga. À l’époque, Dan Slayback et Jim Garvin du Nasa Goddard Space Flight Center, qui observent HTHH depuis sa naissance grâce aux satellites, ont bien cru qu’elle disparaîtrait d’ici fin 2015. Mais l’érosion a ralenti et se poursuit depuis à un rythme plus modéré.

En 2017, Dan Slayback et Jim Garvin estimaient que HTHH pourrait persister encore 6 à 30 ans. Cette prédiction tient-elle toujours après les observations faites sur le terrain ? « C’est la grande question », approuve Dan Slayback, qui s’est rendu sur l’île en octobre 2018 dans le cadre d’une expédition de la Sea Education Association (SEA).


Une érosion sans pitié

Dans un précédent article (en dessous de celui-ci), il revenait pour Futura sur quelques observations surprenantes faites sur l’île : la colonisation par la végétation, les oiseaux et le plastique (!), l’érosion sans pitié du cône volcanique par les pluies, etc. Il nous parle maintenant des enjeux de cette expédition.

Dan Slayback avait deux grands objectifs en tête. Le premier était d’effectuer des relevés de position et d’altitude pour calibrer les satellites, afin d’augmenter la précision du modèle numérique de l’île. Celui-ci permettra de calculer le volume de HTHH et de suivre son évolution au cours du temps. Son second objectif était de « chercher des signes de palagonitisation », car ce « processus hydrochimique entraînant la solidification des cendres en un matériau plus dur » apporterait un éclairage sur la longévité actuelle et future de l’île face à l’érosion.

Les premiers signes de palagonitisation

« La clé, c’est la quantité de palagonites formées sous le cône après l’éruption, révèle Dan Slayback à Futura. S’il y en avait peu, la pluie va finir par les emporter, s’il y en avait beaucoup, peut-être que l’île va perdurer. » Les précipitations, comme l’a constaté le chercheur de la Nasa sur place, ont profondément érodé les flancs et l’intérieur du cône volcanique, y creusant des ravines. Dan Slayback ne s’attendait pas à ce que ce processus soit aussi marqué, puisqu’il n’était pas observable depuis l’espace.

Les palagonites se forment lorsque « des cendres chaudes interagissant avec l’eau de mer se solidifient pour devenir presque aussi dures que du béton, explique Dan Slayback. Cela requiert de la chaleur et de l’eau. Si la masse[de cendres] est suffisamment importante, la chaleur peut rester ». Pour la précédente éruption de 2009, qui s’est produite à quelques kilomètres de HTHH, « peut-être qu’il n’y avait pas assez de matière », présume le scientifique, donc la chaleur s’est dissipée plus vite.


De petites roches jaunâtres

Au cours de leur visite sur HTHH, Dan Slayback et ses collègues ont trouvé et prélevé par endroit de petites roches jaunâtres, de quelques centimètres, qui semblent être des palagonites. « Nous n’avons pas encore fait les analyses nécessaires pour confirmer leur composition chimique », nous précise-t-il. Ce sont à l’heure actuelle des traces minimes de palagonitisation. Mais si ce processus « a eu lieu massivement, la couche de palagonites est probablement toujours enterrée sous une bonne couche de cendres et pourrait être exposée avec le temps, comme cela s’est produit à Surtsey », indique Dan Slayback.

C’est une des raisons pour lesquelles il s’efforce de développer un modèle 3D de HTHH et d’en calculer son volume, ainsi que la quantité de cendres et de roches volcaniques expulsées lors de l’éruption. Il peut désormais préciser les données des satellites avec les 150 points de contrôle relevés sur l’île à l’aide des étudiants de la SEA, membres de l’expédition, et avec les observations du drone« La cartographie par drone était très utile », affirme Dan Slayback. Elle est plus détaillée que les satellites, car elle est plus proche du sol et prend des images sous plusieurs angles.

Des îles volcaniques sur Mars dans un passé lointain ?

Il fallait s’y attendre : les pensées de la Nasa ne s’éloignent jamais vraiment de Mars. HTHH, qui affronte les éléments au beau milieu du Pacifique, et qui pourrait reposer sur un lit de palagonites, est peut-être une fenêtre ouverte sur le passé de la Planète rouge« Les sondes de la Nasa ont observé des cônes volcaniques de taille comparable, d’un ou deux kilomètres de diamètre, figés dans le temps à des stades d’érosion similaires. »


Des volcans martiens entourés d’eau

Cela suggère que la géologie martienne, à l’époque où le volcanisme était encore actif, ressemblait à celle de la Terre et que « ces volcans étaient probablement entourés d’eau ». Peut-être étaient-ils sous-marins ou bien l’eau est arrivée plus tard. En tout cas, ces mers et ces océans auraient engendré une érosion similaire sur les cônes volcaniques martiens.

Il y a des indices de la présence de palagonites sur Mars, mais cela reste « encore controversé », ajoute Dan Slayback. « Comme la palagonitisation n’est pas rare sur Terre, il y a de grandes chances qu’elle se produise également sur Mars puisque les processus géologiques semblent y être similaires. Ce serait excitant qu’une mission martienne aille voir sur ces sites. » A priori, cela ne figure pour l’instant pas au programme de la Nasa.

Jim Garvin et Dan Slayback du Nasa Goddard Space Flight Center nous parlent de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai. En à peine quelques mois, l’érosion a métamorphosé l’île, comme le montre une modélisation 3D réalisée à l’aide des données satellite. En juin 2017, la Nasa a demandé à deux explorateurs français de passage près de l’île de faire des photos et des vidéos et de collecter des échantillons. ©️ Visualisation : Nasa’s Goddard Space Flight Center/Scientific Visualization Studio/Cindy Starr ; vidéo : Nasa/Damien Grouille/Cecile Sabau

À défaut, Dan Slayback et ses collègues peuvent aiguiser leurs connaissances de Mars sur Terre à travers HTHH. « Nous continuons de suivre son évolution depuis l’espace. Nous réussissons tous les deux mois environ », au gré du passage des satellites et de la couverture nuageuse. « Nous aimerions y retourner, peut-être l’année prochaine », confie-t-il à Futura, déplorant la brièveté de son premier séjour sur l’île, du 8 au 10 octobre 2018.

« Ce serait intéressant de refaire de la cartographie par drone, de surveiller la végétation et de chercher plus de signes de palagonitisation. » En outre, les relevés bathymétriques prévus durant le voyage n’ont pas pu être réalisés à cause du mauvais temps. Ils étaient importants pour déterminer la topographie du fond marin autour de HTHH et par conséquent pour calculer son volume.


Une île à préserver

Aussi passionnante qu’elle fût, cette expédition sur Hunga Tonga-Hunga Ha’apai n’est pas une invitation à y faire du tourisme, insiste pour conclure Dan Slayback auprès de Futura et du grand public. « On ne peut pas la visiter sans l’autorisation du gouvernement tongolais. Ils ne veulent pas que l’île soit endommagée. » Souvenons-nous en effet des détritus plastique qui jonchaient déjà ce petit morceau de terre d’à peine quelques années, censé être vierge, à l’arrivée des scientifiques et des étudiants (voir article ci-dessous). « Et ce n’est probablement pas très sûr », ajoute le chercheur de la Nasa, car l’île a un relief encore instable, en constante évolution.

Ce qu’il faut retenir

  • Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, ou HTHH, est une petite île sortie des flots vers janvier 2015, après l’éruption d’un volcan sous-marin dans l’archipel des Tonga, dans le Pacifique sud.
  • Dan Slayback, du Nasa Goddard Space Flight Center, l’a observée pendant plus de trois ans par satellite, avant d’aller l’explorer en octobre 2018 en rejoignant une expédition de la Sea Education Association (SEA).
  • En quelques années d’existence, la nouvelle île a déjà été colonisée par la végétation, les oiseaux… et les déchets plastique.
  • Dan Slayback essaie de suivre l’évolution de HTHH et d’estimer sa longévité, alors qu’elle résiste de pied ferme aux processus d’érosion qui la rongent.
  • Il a découvert des premiers indices de palagonites sur l’île, une roche dure issue de l’interaction des cendres et de l’eau. De la quantité de palagonites dépend la résistance de HTHH à l’érosion et donc sa durée de vie.
Pour en savoir plus

La Nasa visite une île née il y a 4 ans : les premières surprises

Article de Floriane Boyer, publié le 12/02/2019

Petite île volcanique sortie de l’eau début 2015 dans l’océan Pacifique sud, Hunga Tonga-Hunga Ha’apai est une pépite rare. Dan Slayback, du Nasa Goddard Space Flight Center, l’a vue naître et changer à travers les yeux des satellites, avant finalement de lui rendre visite en octobre 2018. Il nous raconte les coulisses de cette expédition palpitante et les surprises que cette île lui a réservées.

Une naissance a toujours quelque chose de merveilleux. Celle d’une petite île perdue dans le Pacifique sud, au sein de l’archipel des Tonga, ne fait pas exception. Fruit de l’éruption explosive d’un volcan sous-marin entre décembre 2014 et janvier 2015, Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a très vite piqué au vif la curiosité des scientifiques de la Nasa, car cela n’arrive pas tous les jours qu’une île volcanique surgisse de l’océan. Et c’est encore plus rare qu’elle survive plus de quelques mois à l’assaut des vagues.

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, ou HTHH pour les intimes, vient en effet de fêter ses quatre bougies. Par opposition, en 2009, les flots ont rapidement englouti son prédécesseur, un relief émergé issu de l’éruption du même volcan sous-marin. En vérité, HTHH n’est que la troisième île surtseyenne en 150 ans, du nom de Surtsey, une île volcanique née d’une manière similaire au large de l’Islande en 1963 et qui existe encore aujourd’hui. Quels sont donc les secrets de sa longévité ? Combien de temps encore résistera-t-elle à l’érosion ?

Pour percer à jour cette jeune île en constante évolution, Dan Slayback et Jim Garvin du Nasa Goddard Space Flight Center l’observent par satellite depuis ses premiers instants, essayant d’en mesurer le volume et par suite, d’en déterminer la durée de vie. En octobre 2018, Dan Slayback a eu l’opportunité de se rendre sur HTHH en rejoignant l’expédition de la Sea Education Association (SEA). Une de ses principales missions était de « relever des points de contrôle au sol pour calibrer les satellites », gagnant ainsi en précision sur les mesures, indique-t-il à Futura.

L’île du bout du monde… déjà colonisée

Depuis l’espace, les yeux d’aigle des satellites voient beaucoup de choses, mais pas tout. Quelques surprises et une bonne dose d’improvisation sont venues pimenter l’expédition. À son arrivée le 8 octobre dernier, l’expédition n’a pas pu accoster au sud de HTHH comme prévu, car les vagues étaient trop fortes et « les plages plutôt abruptes, plus que ce qu’on voyait par satellite », se souvient Dan Slayback. Le voilier océanographique SSV Robert C. Seaman de la SEA a dû contourner l’île pour s’approcher par le nord. « Nous avons été mouillés, mais heureusement, nous n’avons pas eu à nager. »

Les scientifiques de la SEA et Dan Slayback n’étaient pas les premiers à mettre le pied sur cette nouvelle terre, perchée sur le rebord d’une caldeira sous-marine de 5 km de diamètre, entre deux îles plus anciennes appelées Hunga Tonga et Hunga Ha’apai, probablement nées durant la Préhistoire. En revanche, c’était la première mission de la Nasa sur l’île, dont le nom, provisoire, est construit avec les initiales de ses deux voisines.


Des déchets plastique prisonniers du lac de cratère

En quelques années seulement, des habitants ont déjà élu domicile sur HTHH. Des plantes ont colonisé l’isthme qui la relie à Hunga Tonga, « une parcelle de végétation » s’est développée sur le cône volcanique, probablement apportées là par les oiseaux, et d’innombrables sternes fuligineuses, ou hirondelles de mer, ont fait leur nid dans les falaises, à l’intérieur du cratère.

Mais, comme quoi rien n’échappe à la pollution, des visiteurs indésirables se sont également échoués sur l’île, regrette Dan Slayback. « Un tas de déchets plastique et de filets de pêche, prisonniers du lac de cratère » qui s’est ouvert à la mer suite à l’effondrement du flanc sud du cône volcanique en 2015, avant d’être refermé par un banc de sable. Une vingtaine d’étudiants ont pris l’initiative de ramasser tous ces déchets et de les ramener sur le bateau.

Une épreuve de force contre l’érosion

L’autre découverte importante, certainement la plus significative pour les recherches de la Nasa, a été d’observer de profondes ravines creusées par la pluie dans les flancs du volcan. « Depuis l’espace, nous pouvions voir l’érosion par les vagues, mais pas celle due aux précipitations », explique Dan Slayback. L’ampleur de ce processus d’érosion est un élément supplémentaire à prendre en compte pour estimer la longévité de l’île.

Cependant, l’île a tout de même « survécu à une paire d’ouragans », s’étonne Dan Slayback, donc peut-être a-t-elle encore une longue vie devant elle. « Nous étions inquiets, mais nous avons regardé après leur passage et il n’y avait pas beaucoup de dégâts » visibles sur les images satellite, se rappelle-t-il. Même constat sur place : quelques dommages, mais « rien de dramatique ». Fin 2017, Dan Slayback et son collègue au Nasa Goddard Space Flight Center, Jim Garvin, estimaient que HTHH perdurerait encore 6 à 30 ans. C’est énorme en comparaison des quelques mois qu’on aurait pu lui prédire en se basant sur ses prédécesseurs, en particulier sur l’éruption de 2009.


Une approximation du relief de Mars

Il semble que quelque chose ait transformé cette île pour la rendre particulièrement résistante aux éléments. Ce qui nous amène à l’autre objectif majeur poursuivi par Dan Slayback durant ce voyage, à savoir la recherche de signes d’un processus hydrochimique appelé palagonitisation, par lequel les cendres volcaniques se transforment en une roche dure capable d’endurer l’érosion. Dan Slayback nous en dit plus dans le second volet de cet article (à voir ci-dessus) et nous explique pourquoi cette île représente certainement une bonne approximation du relief de Mars, au temps où elle pouvait encore se vanter d’avoir des océans et des volcans actifs.

La plus jeune île du monde nous aidera-t-elle à chercher la vie sur Mars ?

Article par Futura avec l’AFP, publié le 14/12/2017

La plus jeune île au monde, apparue dans l’archipel des Tonga à la faveur d’une éruption volcanique il y a trois ans, pourrait offrir des pistes pour comprendre le développement potentiel de la vie sur Mars, a annoncé la Nasa.

L’île de Hunga Tonga Hunga Ha’apai a émergé lors d’une éruption fin 2014-début 2015 à environ 65 kilomètres au nord-ouest de Nuku’alofa, la capitale de l’archipel des Tonga.

Les scientifiques avaient initialement anticipé que cette île, produit de l’expulsion d’énormes volumes de roches et de cendres volcaniques, disparaîtrait en quelques mois. Mais l’île qui mesurait initialement un kilomètre de large sur deux de long, et culminait à 120 mètres, a beaucoup mieux résisté que prévu. Peut-être grâce à la consolidation des débris volcaniques en une roche appelée tuf volcanique. Et une nouvelle étude de la Nasa, qui a observé en continu par satellite l’évolution physique de l’île depuis sa naissance (voir vidéo ci-dessous), lui prête désormais une espérance de vie entre six et 30 ans.

Reconstitution à partir d’images satellites et de modélisation 3D de l’évolution de l’île Hunga Tonga Hunga Ha’apai sur 33 mois. © Nasa GSFC, Scientific Visualization Studio, Cindy Starr, Damien Grouille, Cecile Sabau

Étudier le cycle de la vie des îles nouvelles sur Terre et… sur Mars

Pour Jim Garvin, chercheur à la Nasa, il y a là une opportunité très rare d’étudier le cycle de la vie sur les nouvelles îles. Il a relevé que la planète Mars possédait de nombreuses anciennes îles volcaniques similaires qui étaient vraisemblablement entourées d’eau au moment de leur apparition.

Le scientifique explique que ces anciennes îles volcaniques sont des lieux particulièrement intéressants quand il s’agit de rechercher des traces de vie passées car elles ont pu être un terreau fertile en ce qu’elles cumulaient chaleur et humidité. Observer comment la vie colonise Hunga Tonga Hunga Ha’apai peut par conséquent aider les scientifiques à comprendre où chercher sur Mars des traces de vie, insiste Jim Garvin.

« Tout ce que nous apprenons sur ce que nous voyons sur Mars est basé sur l’expérience de l’interprétation des phénomènes terrestres, a-t-il déclaré dans le communiqué de la NasaNous pensons qu’il y a eu des éruptions sur Mars à une époque où il y avait des zones d’eau persistantes en surface. Nous pourrions utiliser cette nouvelle île des Tonga et son évolution pour tester si l’un de ceux-ci représentait un environnement océanique ou un lac éphémère. » Ces environnements qui furent humides et chauds pourraient donc être des cibles privilégiées pour la recherche de traces de vie passés sur Mars. Dans quelques mois, le site d’investigation du futur rover Mars 2020 qui recherchera d’éventuelles signatures biologiques sur la Planète rouge à partir de 2021 sera connu.

Les îles Tonga, un royaume de quelque 170 îles qui compte environ 120.000 habitants, sont situées sur la « ceinture de feu » du Pacifique, où les plaques continentales se rencontrent, causant une activité sismique et volcanique intense.

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