À La Palma, en 2021, la lave a tout pris sur son passage: champs, maisons, routes, cours, murs, et des pans entiers de la vie quotidienne. L’éruption du Tajogaite, dans les Canaries, a commencé le 19 septembre et s’est poursuivie jusqu’au 13 décembre, durant 85 jours. Les coulées ont recouvert 12,19 kilomètres carrés, touché plus de trois mille bâtiments et atteint des températures allant jusqu’à 1 140 °C. Vue de l’extérieur, c’était une scène gigantesque, presque irréelle. Vue de l’intérieur, toutefois, cette furie pourrait aussi dépendre de quelque chose de très petit: les cristaux qui se forment, ou qui disparaissent, dans le magma.
Une nouvelle étude publiée dans Nature Communications a tenté d’examiner justement cet endroit, à l’intérieur de la roche fondue. Le raisonnement est simple, du moins dans ses implications: des magmas très ressemblants peuvent donner des éruptions très différentes. Parfois la lave descend lentement, lourde, presque « ordonnée ». D’autres fois, elle monte à vive allure, retient les gaz et se transforme en fontaines de lave, avec des jets incandescents qui explosent vers le ciel. La composition du magma compte, bien sûr. Mais voici un autre détail qui émerge: à quel point le magma a-t-il été chaud avant de remonter.
La chaleur change tout
Les chercheurs parlent d’une surchauffe du magma. Traduit sans blouse blanche: la roche fondue traverse une étape si chaude qu’elle fait fondre les petits cristaux présents en son sein. Cela peut sembler relever de détails de laboratoire, chose invisible à l’œil nu. Et pourtant, ils peuvent modifier la façon dont une éruption atteint la surface.
En effet, lorsque le magma contient beaucoup de cristaux, il devient plus dense. Il monte avec plus de peine, ralentit, laisse plus de temps aux gaz de se libérer avant l’explosion finale. À l’inverse, lorsque ces cristaux manquent, la roche fondue demeure plus fluide. Elle coule mieux, va plus vite, emporte avec elle davantage de gaz. Et lorsqu’elle atteint le sommet, elle peut le faire avec beaucoup plus d’énergie.
Pour comprendre ce mécanisme, l’équipe de recherche a utilisé des échantillons de l’éruption du Tajogaite et les a ramenés aux conditions d’un volcan, les chauffant puis les refroidissant en laboratoire. Puis elle les a observés avec des rayons X très puissants, capables de montrer ce qui se passe à l’intérieur du magma pendant que les cristaux commencent à se former.
Le résultat est assez net. Dans les échantillons qui n’avaient pas été soumis à une forte surchauffe, les premiers cristaux apparaissaient après environ 20 minutes. Dans les échantillons portés à environ 90 °C au-delà de la température de stabilité des cristaux, le magma restait « pur » pendant plus de 8 heures. Pas de cristaux? Pas vraiment. Et lorsque finalement ils apparaissaient, ils étaient moins nombreux et plus grands.
Huit heures peuvent suffire
Huit heures, pour nous, correspond à une journée de travail avec une pause café et des jurons silencieux devant le mauvais e-mail. Pour un magma qui remonte du sous-sol, huit heures peuvent être suffisantes pour changer la nature de l’éruption.
À l’intérieur de la roche fondue subsistent des traces minuscules qui aident les nouveaux cristaux à naître, une sorte d’accroche microscopique. La surchauffe semble effacer précisément ces appuis. Le magma perd la mémoire des cristaux précédents et reste plus uniforme, plus fluide, moins enclin à s’épaissir.
Les chercheurs ont ensuite intégré ces données dans des modèles simulant la remontée du magma à travers environ 13 kilomètres de croûte terrestre. Le scénario qui en ressort est très concret: si le magma demeure privé de Cristaux assez longtemps, il peut monter plus rapidement et atteindre la surface avec les gaz encore piégés. À ce moment, l’éruption peut devenir plus violente, avec des jets incandescents similaires à ceux observés à La Palma.
À l’inverse, lorsque les cristaux commencent à se former plus tôt, le magma s’épaissit le long du trajet. La remontée s’en trouve ralentie, les gaz peuvent s’échapper de manière plus graduelle et l’éruption peut adopter un comportement plus calme, surtout sous forme de coulées. Même famille de magma, résultat très différent. La différence peut aussi résider dans ce passage chaud survenu auparavant, dans l’obscurité de la croûte.
Un indice supplémentaire pour les volcans
Cette étude ne transforme pas les éruptions volcaniques en phénomènes faciles à prévoir. Les volcans demeurent des systèmes complexes, remplis de pression, de gaz, de fractures, de réservoirs profonds, de pauses improvisées et de reprises. Mais elle apporte un indice important: la température antérieure du magma peut peser plus lourd que ce que l’on pensait.
En général, ceux qui surveillent les volcans prêtent attention à la composition du magma, aux gaz, à la pression, aux tremblements de terre et aux déformations du sol. Désormais, l’histoire thermique du magma mérite davantage d’attention. Si la roche fondue arrive très chaude en provenance de zones profondes et ne reste pas assez longtemps dans des réservoirs plus superficiels pour se refroidir et former des cristaux, elle pourrait monter plus rapidement et alimenter des fontaines de lave avec plus d’énergie. La lave sort déjà chargée de ce qu’elle a traversé en dessous: trop de chaleur, peu de cristaux, gaz encore emprisonné. Puis elle trouve une voie. Et elle prend ce qu’elle trouve.
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