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.


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    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 neznez en janvier 2015 suite à l'éruption d'un volcan sous-marinvolcan sous-marin dans l'archipelarchipel des Tonga. Blottie entre ses deux voisines plus anciennes, Hunga Tonga et Hunga Ha'apai, HTHH résiste depuis quatre ans contre ventsvents 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 surtseyennesurtseyenne 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 vaguesvagues ont eu raison du côté sud de son cônecône volcanique, puis ont entassé les sédimentssédiments à l'est pour former l'isthmeisthme qui la relie aujourd'hui à sa voisine, Hunga Tonga. À l'époque, Dan Slayback et Jim Garvin du Nasa Goddard Space Flight CenterGoddard 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.

    La transformation de HTHH se manifeste sur ces deux images prises respectivement le 28 avril 2015 et le 8 septembre 2017 par le satellite Landsat 8 de la Nasa et de l'USGS. Le cône volcanique mesure près de 120 m de haut et s'étale sur environ 1 km d'ouest en est. Un isthme le relie à sa voisine Hunga Tonga. Un banc de sable a refermé le lac de cratère du côté sud. © <em>Nasa Earth Observatory</em>/Jesse Allen/Landsat <em>U.S. Geological Survey</em>
    La transformation de HTHH se manifeste sur ces deux images prises respectivement le 28 avril 2015 et le 8 septembre 2017 par le satellite Landsat 8 de la Nasa et de l'USGS. Le cône volcanique mesure près de 120 m de haut et s'étale sur environ 1 km d'ouest en est. Un isthme le relie à sa voisine Hunga Tonga. Un banc de sable a refermé le lac de cratère du côté sud. © Nasa Earth Observatory/Jesse Allen/Landsat U.S. Geological Survey

    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 numériquemodèle 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 matériaumatériau 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 précipitationsprécipitations, 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 pluies ont déchiqueté les parois intérieures du cratère. Des oiseaux en grand nombre nichent dans ces ravines. © Dan Slayback
    Les pluies ont déchiqueté les parois intérieures du cratère. Des oiseaux en grand nombre nichent dans ces ravines. © Dan Slayback

    Les palagonites se forment lorsque « des cendres chaudes interagissant avec l'eau de mer se solidifient pour devenir presque aussi dures que du bétonbéton, explique Dan Slayback. Cela requiert de la chaleurchaleur et de l'eau. Si la massemasse [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 matièrematière », 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 volcaniquesroches 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.

    Un étudiant de la SEA effectue un relevé de position GPS au creux d'une des nombreuses ravines découpées par les précipitations sur les flancs du cône volcanique. Elles atteignent presque deux mètres de profondeur. © Dan Slayback
    Un étudiant de la SEA effectue un relevé de position GPS au creux d'une des nombreuses ravines découpées par les précipitations sur les flancs du cône volcanique. Elles atteignent presque deux mètres de profondeur. © Dan Slayback

    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 fenêtrefenêtre 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 géologiegéologie martienne, à l'époque où le volcanismevolcanisme 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 martiennemission 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.


    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 yeuxyeux 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 explosiveéruption 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 ?

    Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, entourée de deux îles plus anciennes, vue par le satellite d'observation de la Terre Sentinel 2. © ESA
    Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, entourée de deux îles plus anciennes, vue par le satellite d'observation de la Terre Sentinel 2. © ESA

    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 duréedurée 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.

    Le saviez-vous ?

    L'archipel des Tonga rassemble plus de 170 îles.

    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. »

    Dan Slayback du <em>Nasa Goddard Space Flight Center</em> sur une plage de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai en octobre 2018. En arrière-plan, le SSV Robert C. Seaman, voilier océanographique de la <em>SEA Education Association</em> (SEA). © Dan Slayback
    Dan Slayback du Nasa Goddard Space Flight Center sur une plage de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai en octobre 2018. En arrière-plan, le SSV Robert C. Seaman, voilier océanographique de la SEA Education Association (SEA). © Dan Slayback

    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 caldeiracaldeira 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 merhirondelles 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 pêchepêche, prisonniers du lac de cratère » qui s'est ouvert à la mer suite à l'effondrementeffondrement du flanc sud du cône volcanique en 2015, avant d'être refermé par un banc de sablesable. Une vingtaine d'étudiants ont pris l'initiative de ramasser tous ces déchetsdéchets et de les ramener sur le bateau.

    Des hirondelles de mer se sont installées à l'intérieur du cône volcanique. Attention : les oisillons sont particulièrement bien camouflés.  © Dan Slayback
    Des hirondelles de mer se sont installées à l'intérieur du cône volcanique. Attention : les oisillons sont particulièrement bien camouflés.  © Dan Slayback

    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.

    La végétation s'est déjà installée, de façon limitée, sur la nouvelle île tongolaise Hunga Tonga-Hunga Ha’apai. Des ravines creusées par les précipitations déchirent les flancs du cône volcanique en arrière-plan. © Dan Slayback
    La végétation s'est déjà installée, de façon limitée, sur la nouvelle île tongolaise Hunga Tonga-Hunga Ha’apai. Des ravines creusées par les précipitations déchirent les flancs du cône volcanique en arrière-plan. © Dan Slayback

    Cependant, l'île a tout de même « survécu à une paire d'ouragansouragans », 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 volcaniqueéruption 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.

    Image en haute-résolution de l’île qui a fait surface fin 2014 dans l’archipel des Tonga. © 2015 Cnes Distribution Airbus DS
    Image en haute-résolution de l’île qui a fait surface fin 2014 dans l’archipel des Tonga. © 2015 Cnes Distribution Airbus DS

    Voir aussi

    Une nouvelle île volcanique a vu le jour au Japon

    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 volcaniquetuf volcanique. Et une nouvelle étude de la Nasa, qui a observé en continu par satellite l'évolution physiquephysique de l'île depuis sa naissance (voir vidéo ci-dessous), lui prête désormais une espérance de vieespérance 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 roverrover Mars 2020 qui recherchera d'éventuelles signatures biologiques sur la Planète rouge à partir de 2021 sera connu.

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    ExoMars 2020 : détecter des traces de vie sur la Planète rouge ne sera pas facile

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