Que se passe-t-il lorsqu'un volcan éclate sous l'eau?

Les éruptions volcaniques sont peut-être la démonstration de puissance la plus terrifiante de la nature. Les éruptions catastrophiques de volcans comme le Mount Vesuve, Krakatoa et le mont Saint-Hélens sont tombées comme certaines des catastrophes naturelles les plus notoires de l'histoire du monde. Pourtant, pendant toutes les fois où les humains ont regardé avec une impression horrifiée à la force explosive d'un volcan, la grande majorité des éruptions sont devenues complètement invisibles. En effet, 80% de toutes les éruptions volcaniques se déroulent en fait sous la surface de l'océan.

Pour la majeure partie de l'histoire humaine, le fonctionnement des volcans sous-marins a été un mystère parce que la majorité d'entre eux sont situés à des milliers de mètres sous le niveau de la mer. Cependant, avec les progrès technologiques du 21e siècle, les scientifiques ont maintenant pu cartographier, mesurer et même envoyer des caméras pour enregistrer les éruptions des volcans les plus profonds de la planète. Nous pouvons maintenant voir exactement ce qui se passe lorsqu'un volcan éclate sous-marin, et plus important encore, comment ces éruptions apportent des modifications à long terme à l'environnement

Une éruption volcanique se produit lorsque le magma, la roche fondu sous la croûte terrestre, brise à la surface à la surface. C'est vrai pour tout type de volcan, mais les éruptions semblent différentes sous l'océan en raison de la pression de l'eau. Les volcans sous-marins peuvent ressentir plus de 100 fois la pression d'un volcan au niveau de la mer. Toute cette pression pèse sur le magma émergent, l'empêchant d'exploser vers le haut comme les éruptions volcaniques sur des terres. L'eau de l'océan, en particulier à des milliers de pieds sous le niveau de la mer, est extrêmement froide, ce qui fait que toute lave qui éclate d'un volcan sous-marin se solidifie rapidement, donc bien qu'il y ait encore un degré de débit pyroclastique, il ne se déplace pas au rythme rapide qu'il pourrait sur terre.

Si la caldeira d'un volcan sous-marin est très proche de la surface de l'eau, il peut envoyer un panache d'éruption haut dans le ciel. Ces panaches se forment lorsque le magma émergeant du volcan frappe l'eau environnante et la vaporise, envoyant une explosion de vapeur d'eau dans l'air, ainsi que des fragments de cendres et de roche. Les volcans peuvent également éclater des ruisseaux d'eau chaude sans déranger la surface, créant une menace subtile mais sinistre. Autour de certains volcans particulièrement actifs, l'eau peut même être vue fumant comme une tasse de café entre les éruptions, un rappel constant de la puissance qui se cache juste sous la surface. Ces éruptions peuvent ne pas sembler aussi violemment destructrices que celles sur terre, mais les volcans sous-marins ont leur propre façon de faire des dégâts.

Les volcans sous-marins ne pleuvent pas la destruction sous forme de cendres et de lave mortelles, mais elles sont étroitement liées à d'autres types de catastrophes naturelles, à savoir les tremblements de terre et les tsunamis, dont les effets peuvent s'étendre de la mer à la terre. Les volcans se forment à partir des mouvements des plaques tectoniques. La plupart des volcans du monde peuvent être trouvés le long des limites des plaques, en particulier dans l'anneau de feu, une chaîne de plus de 450 volcans qui encercle l'océan Pacifique.

Les trois quarts des volcans sur Terre se produisent dans cette région, mais c'est aussi où se produisent environ 90% de tous les tremblements de terre du monde. Il n'est pas surprenant que les deux iraient ensemble, car les tremblements de terre et les volcans sont étroitement liés. Le mouvement du magma sous la croûte déclenche des tremblements de terre, qui à leur tour déclenchent des éruptions volcaniques. En fait, les scientifiques sont souvent en mesure de prédire les éruptions en fonction des tremblements de terre, certaines éruptions volcaniques déclenchant des dizaines de milliers de tremblements de terre. Les tremblements de terre sont souvent petits, mais certains deviennent extrêmes, comme une paire de tremblements de terre de magnitude 5,9 et 6,0 qui se sont produits en Antarctique après un volcan dormant réveillé en 2020.

Les éruptions et les tremblements de terre sous-marines sont les plus dangereux pour la civilisation humaine lorsqu'ils déclenchent des tsunamis. En fait, une étude de 2019 publiée dans la revue Scientific Reports a révélé que les tsunamis étaient responsables de 20% de toutes les décès liés aux éruptions volcaniques au cours des 400 dernières années. Heureusement, les tsunamis volcaniques sont rares car ils ne se produisent que si le volcan en éruption est proche d'un littoral.

Les éruptions volcaniques peuvent gérer une destruction terrifiante, mais elles peuvent également créer des choses incroyables, comme de nouvelles masses foncières. Des centaines d'îles du monde entier sont nées des éruptions des volcans sous-marins, y compris les îles d'Hawaï et de Samoa dans l'océan Pacifique central, et l'île d'Islande dans l'océan Atlantique Nord. Sans les forces des volcans sous-marins, les générations qui ont appelé ces îles à la maison et les cultures uniques qui ont grandi en tant que produit de ces environnements n'existeraient pas comme nous les connaissons.

La formation de l'île commence généralement lorsqu'un volcan sous-marin commence à couler passivement de la lave. La pression de l'eau fait que la lave se propage vers l'extérieur et les températures glaciales des profondeurs de l'océan la refroidissent rapidement. Lorsque la lave se refroidit, elle forme de la roche, et sur des millions d'années, suffisamment de roches s'accumule pour pousser le volcan vers le haut. Finalement, il se rapproche suffisamment de la surface que la pression de l'eau ne peut plus supprimer une éruption, et à ce moment-là, les choses deviennent violentes.

Si un volcan sous-marin éclate très près de la surface de l'océan, il peut cracher du matériau hors de l'eau et commencer à former une masse terrestre. Les flux de lave, les rochers et les cendres volcaniques produits par des éruptions continues ajoutent à cette masse terrestre, cultivant l'île au cours des millions d'années. Cependant, sans une activité volcanique à long terme continue, ces îles peuvent s'éroder jusqu'à ce que la masse disparaisse à nouveau sous l'eau.

Les volcans tuent et se nourrissent. Sur la terre, les éruptions crachent de la lave et des cendres, qui enrichissent le sol environnant, favorisant la vie future. Les volcans sous-marins exercent la même combinaison de capacité destructrice et créative, bien que naturellement, les circonstances soient un peu différentes. Lorsque les volcans sous-marins éclatent, la chaleur élevée et la lave qu'ils émettent tueront le poisson et d'autres vies marines qui sont assez malheureuses pour être sur le chemin. Cependant, dans le temps entre les éruptions, ces environnements sont étonnamment riches de vie.

Tout comme les émissions volcaniques enrichissent l'huile sur terre, les gaz riches en minéraux qui bouillonnent des fissures dans les volcans sous-marins nourrissent une richesse de vie. Cependant, toutes les espèces peuvent gérer ces environnements extrêmes. Il faut des adaptations spéciales, comme la capacité de supporter des conditions d'eau extrêmement acides causées par le dioxyde de carbone et le soufre qui fuit de l'intérieur de la terre. Contre les chances, certains requins ont muté pour survivre dans des volcans sous-marins, tout comme de nombreux petits poissons et crustacés.

Les volcans sous-marins ouvrent des fissures dans le fond marin connues sous le nom de bouches hydrothermales, qui, malgré des conditions d'eau extrêmement chaudes et acides, se sont avérées grouillantes de vie. Situés profondément sous l'eau le long des arcs volcaniques comme la montée du Pacifique oriental, les évents hydrothermaux abritent des formes de vie qui n'apparaissent nulle part ailleurs sur Terre, y compris certains des microbes les plus anciens jamais découverts. Certains scientifiques ont même proposé que les évents hydrothermaux ouverts par des volcans sous-marins auraient pu être le point d'origine de toute vie sur Terre.

L'étude des volcans sous-marins a toujours été extrêmement difficile en raison du fait que la plupart d'entre eux sont des milliers de pieds sous la surface, enveloppés dans des eaux sombres et glaciales. Cependant, la technologie a finalement rattrapé le point que nous sommes maintenant en mesure d'identifier et de cartographier des centaines de volcans avec précision, et même d'enregistrer des images d'eux en action.

Afin d'observer un volcan sous-marin, vous devez d'abord en localiser un, et les scientifiques utilisent quelques outils différents pour cette tâche. Souvent, les premiers indices se trouvent dans l'activité sismique, que les scientifiques peuvent enregistrer en utilisant des sismomètres placés sur le fond de l'océan. Lorsqu'ils trouvent des points chauds d'activité sismique, il y a de fortes chances qu'un volcan pourrait être situé sous l'eau. Pour localiser et cartographier un volcan, un enregistreur de pression inférieur est souvent utilisé. Cet instrument mesure la pression de l'eau, et parce que la pression change en fonction de la profondeur de l'eau, elle peut révéler des supports qui s'élèvent du reste du fond marin.

Une percée particulièrement excitante en volcanologie est survenue en 2009, lorsque, pour la toute première fois, une équipe de scientifiques a enregistré des séquences vidéo d'une éruption sous-marine. Enregistré dans le volcan West Mata, situé dans le Pacifique Sud entre les Samoa et les Tonga, la vidéo montre l'action unique des éruptions sous l'eau, alors que la lave émerge comme des bulles ardentes géantes. Espérons que plus de séquences d'éruptions viendront dans le futur, mais peut-être plus intéressant, des images de la façon dont la vie revient sur les sites d'éruption pourrait suivre.

Étant donné que les éruptions volcaniques sous-marines causent rarement des dommages aux humains, vous pourriez ne pas réaliser combien d'entre eux se sont produits juste au cours de cette décennie. 2022 a vu l'éruption sous-marine la plus puissante jamais enregistrée au volcan Hunga Tonga – Hunga Ha'apai dans le Pacifique Sud. Plus puissant que tout test de bombe atomique, il a été entendu par des gens aussi loin que l'Alaska, à une distance de plus de 6 000 miles. La pointe du volcan était légèrement au-dessus de la ligne de flottaison et, par conséquent, l'éruption a tiré un panache de vapeur qui contenait suffisamment d'eau pour remplir 58 000 piscines olympiques et a provoqué une baisse temporaire d'ozone dans l'atmosphère.

En 2023, les scientifiques ont pu voir une autre facette de volcanisme sous-marin exposé lorsqu'une nouvelle île a commencé à se former au large des côtes de l'île Iwo Jima au Japon. Il a été créé lorsqu'un volcan anonyme a éclaté en 10 jours, éjectant finalement suffisamment de matériau pour briser la surface et commencer à former une île. Cependant, à la mi-2024, la minuscule masse terrestre avait été à nouveau principalement submergée, illustrant la fragilité des nouvelles îles volcaniques.

À partir de la rédaction de cet article, les éruptions volcaniques sont prévues dans plusieurs États américains, notamment dans le marint axial, un volcan sous-marin au large des côtes de l'Oregon. Heureusement pour les résidents du Pacifique Nord-Ouest, ce volcan est à des centaines de kilomètres de la côte et à près d'un mile sous l'eau, donc il n'aura probablement aucun effet sur la civilisation humaine.