L’énergie libérée par les volcans sous-marins pourrait alimenter un continent

Les éruptions volcaniques au fond de nos océans sont capables de libérer une énergie extrêmement puissante, à un taux suffisamment élevé pour alimenter en électricité l’ensemble des États-Unis, selon des recherches publiées aujourd’hui.

On a longtemps pensé que les éruptions des volcans des profondeurs étaient relativement inintéressantes par rapport à celles des volcans terrestres. Alors que les volcans terrestres produisent souvent des éruptions spectaculaires, dispersant des cendres volcaniques dans l’environnement, on pensait que les éruptions marines profondes ne produisaient que des coulées de lave à déplacement lent.

Mais les données recueillies par des véhicules télécommandés dans le Pacifique Nord-Est et analysées par des scientifiques de l’université de Leeds ont révélé un lien entre la façon dont les cendres sont dispersées lors des éruptions sous-marines et la création de grandes et puissantes colonnes d’eau chauffée s’élevant du fond de l’océan, appelées mégaplumes.

Ces mégaplumes contiennent de l’eau chaude riche en produits chimiques et agissent de la même manière que les panaches atmosphériques des volcans terrestres, se propageant d’abord vers le haut puis vers l’extérieur, entraînant avec eux les cendres volcaniques. La taille des mégaplumes est immense, avec des volumes d’eau équivalents à quarante millions de piscines olympiques. Ils ont été détectés au-dessus de divers volcans sous-marins, mais leur origine est restée inconnue. Les résultats de cette nouvelle recherche montrent qu’ils se forment rapidement lors de l’éruption de la lave.

Les recherches ont été menées par Sam Pegler, de l’école de mathématiques, et David Ferguson, de l’école de la terre et de l’environnement, et sont publiées aujourd’hui dans la revue Nature Communications.

Ensemble, ils ont développé un modèle mathématique qui montre comment les cendres de ces éruptions sous-marines se répandent à plusieurs kilomètres du volcan. Ils ont utilisé le modèle de cendres déposé par une éruption sous-marine historique pour reconstruire sa dynamique. Ils ont ainsi montré que le taux d’énergie libéré et nécessaire pour transporter les cendres sur les distances observées est extrêmement élevé – équivalent à la puissance utilisée par l’ensemble des États-Unis.

David Ferguson a déclaré : « La majorité de l’activité volcanique de la Terre se produit sous l’eau, principalement à des profondeurs de plusieurs kilomètres dans l’océan profond, mais, contrairement aux volcans terrestres, il est extrêmement difficile de détecter qu’une éruption s’est produite sur le plancher océanique. Par conséquent, les scientifiques ont encore beaucoup à apprendre sur le volcanisme sous-marin et ses effets sur l’environnement marin« .

La recherche montre que les éruptions sous-marines entraînent la formation de mégaplumes, mais que la libération d’énergie est si rapide qu’elle ne peut être fournie par la seule lave en fusion éructée. Au lieu de cela, la recherche conclut que les éruptions volcaniques sous-marines conduisent à la vidange rapide des réservoirs de fluides chauds dans la croûte terrestre. Lorsque le magma remonte vers le fond de la mer, il entraîne ce fluide chaud avec lui.

Sam Pegler a ajouté : « Notre travail fournit la preuve que les mégaplumes sont directement liés à l’éruption de la lave et sont responsables du transport des cendres volcaniques dans l’océan profond. Il montre également que les panaches ont dû se former en quelques heures, créant un immense taux de libération d’énergie. »

David Ferguson ajoute : « Observer en personne une éruption sous-marine reste extrêmement difficile, mais le développement d’instruments basés sur le plancher océanique permet de diffuser des données en direct au moment où l’activité se produit.

Des efforts de ce type, conjugués à la poursuite de la cartographie et de l’échantillonnage des fonds marins, permettent de révéler lentement le caractère volcanique de nos océans.« 

Image / Le volcan West Mato en éruption en 2009. Image reproduite avec l’aimable autorisation de la National Oceanic and Atmospheric Administration.

« Rapid heat discharge during deep-sea eruptions generates megaplumes and disperses tephra » is published in Nature Communications 21 April 10:00

10.1038/s41467-021-22439-y