Le projet comble une lacune de longue date dans les connaissances sur les fondements des caractéristiques hydrothermales charismatiques de Yellowstone. On sait beaucoup de choses sur les caractéristiques hydrothermales de surface du parc, y compris la chimie et la température des marmites de boue et des sources, l’intervalle d’éruption des geysers, et les bactéries thermophiles uniques qui vivent dans et autour de ces caractéristiques.
De même, les scientifiques disposent d’un ensemble croissant de connaissances sur les sources de chaleur plus profondes et l’activité tectonique en suivant les tremblements de terre qui s’y produisent. Mais on sait peu de choses sur la façon dont les caractéristiques hydrothermales de surface sont reliées entre elles et aux sources plus profondes de chaleur et de fluides.
“Notre connaissance de Yellowstone présente depuis longtemps une lacune au niveau de la subsurface,&rdquo ; dit Holbook. “C’est comme un ‘sandwich mystérieux&rsquo ; &mdash ; nous en savons beaucoup sur les caractéristiques de surface grâce à l’observation directe et pas mal sur le système magmatique et tectonique à plusieurs kilomètres de profondeur grâce aux travaux géophysiques, mais nous ne savons pas vraiment ce qui se trouve au milieu. Ce projet nous a permis de combler ces lacunes pour la première fois.&rdquo ;
Pour recueillir les données, l’équipe a utilisé un instrument unique appelé “SkyTEM”, qui consiste en une grande boucle de fil métallique remorquée sous un hélicoptère. Lorsque l’hélicoptère vole, la boucle envoie vers le bas des signaux électromagnétiques répétés qui provoquent une réponse des corps électriquement conducteurs du sous-sol. Cette réponse est enregistrée et analysée ultérieurement pour produire des coupes transversales détaillées le long des lignes de vol. Cette technique est très efficace dans des environnements tels que Yellowstone : les fluides hydrothermaux modifient les roches qu’ils traversent, transformant la roche en minéraux argileux (par exemple, les marmites de boue de surface) qui ont une conductivité électrique accrue mais une magnétisation supprimée.
Steve Holbrook, professeur et directeur du département des géosciences. Crédit : Mike Lee pour Virginia Tech
Comme l’hélicoptère peut se déplacer à des vitesses de 40 à 50 mph tout en remorquant l’instrument SkyTEM, les scientifiques impliqués dans l’étude ont pu couvrir de larges bandes du parc national tentaculaire de 3 500 miles carrés, a déclaré Holbrook.
“L’un des aspects uniques de cet ensemble de données est sa couverture étendue de cet énorme système,”Holbrook a ajouté. “Nous avons pu non seulement regarder en profondeur sous les caractéristiques hydrothermales, mais aussi voir comment les caractéristiques adjacentes peuvent être connectées dans la subsurface sur de grandes distances. Cela n’avait jamais été possible auparavant.&rdquo ;
L’un des mystères abordés par ces nouveaux travaux est de savoir si les différentes zones hydrothermales du parc présentent des sources de fluides profonds et des trajets contrastés. L’équipe a trouvé une similitude remarquable dans la structure profonde sous des zones telles que le bassin du geyser Norris et le bassin du geyser inférieur, ce qui suggère que les contrastes dans la chimie et les températures de ces zones ne sont pas causés par des processus profonds. Au lieu de cela, des degrés variables de mélange avec les eaux souterraines peu profondes créent probablement la grande variété de caractéristiques des sources chaudes dans le parc.
Dans l’ensemble, le projet a généré plus de 2 500 miles de lignes d’hélicoptère, une énorme quantité de données, selon Holbrook. Après la publication de l’étude le mois dernier, l’équipe de recherche a publié les données afin que d’autres puissent entreprendre des recherches supplémentaires.
“L’ensemble des données est si important que nous n’avons fait qu’effleurer la surface avec ce premier article,”Holbrook a ajouté. “J’ai hâte de continuer à travailler sur ces données et de voir ce que les autres vont trouver. Il s’agit d’un ensemble de données qui ne cessera de donner.
Avant de rejoindre Virginia Tech en 2017, Holbrook faisait partie du département de géologie et de géophysique de l’Université du Wyoming à Laramie, dans le Wyoming. Il a également codirigé le Wyoming Center for Environmental Hydrology and Geophysics. Il a déclaré : ” J’ai effectué plusieurs voyages sur le terrain pour recueillir des données géophysiques au sol à Yellowstone. Les données aéroportées permettent de couvrir beaucoup plus de terrain, beaucoup plus rapidement que si nous devions nous rendre dans l’arrière-pays avec notre équipement de randonnée “. Carol Finn, de l’U.S. Geological Survey et auteur principal de l’étude, a déclaré : “Alors que les données aériennes étaient encore en cours de collecte, nous avons vu les premières images au-dessus d’Old Faithful et nous avons su instantanément que notre expérience avait fonctionné, que nous pouvions, pour la première fois, visualiser les voies de passage des fluides sur lesquelles on avait longtemps spéculé”.Les travaux de M. Holbrook ont suscité un intérêt considérable dans toute une série de disciplines, notamment chez les biologistes qui cherchent à établir un lien entre les zones de mélange d’eaux souterraines et de gaz et les régions d’extrême diversité microbiologique, chez les géologues qui souhaitent estimer les volumes des coulées de lave et chez les hydrologues qui s’intéressent à la modélisation des voies d’écoulement des eaux souterraines et des fluides thermiques. Avec le document comme guide et la publication des données et des modèles, nous allons permettre la recherche dans ces diverses communautés scientifiques.&rdquo ;
Un mystère que Holbrook souhaite approfondir est la preuve de connexions distantes entre des zones hydrothermales de surface isolées. Les données SkyTEM mettent en évidence des liens souterrains entre des systèmes hydrothermaux distants de près de 10 km.
“Cela pourrait avoir des implications sur la co-évolution des bactéries thermophiles et des Archaea,&rdquo ; dit Holbrook. “L’idée que les données géophysiques aériennes puissent éclairer quelque chose sur la vie des organismes microscopiques vivant autour des sources chaudes est une idée fascinante. &rdquo ;
Référence : “Geophysical imaging of the Yellowstone hydrothermal plumbing system&rdquo ; by Carol A. Finn, Paul A. Bedrosian, W. Steven Holbrook, Esben Auken, Benjamin R. Bloss and Jade Crosbie, 23 March 2022, Nature .
DOI : 10.1038/s41586-021-04379-1
