Geyser

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Éruption du geyser de Strokkur, en Islande.

Un geyser (prononcer gézère) est le nom donné à une source d'eau, chaude ou boueuse, qui, sous la pression d'une ébullition brutale, jaillit hors du sol par intermittence. C'est aussi le nom donné au phénomène de jaillissement brutal hors du sol, lié à un changement d'état brutal. il existe deux type de geyser.

Origine du nom[modifier | modifier le wikicode]

Le mot geyser vient du nom de l'un d'entre eux, situé en Islande : Geysir (il atteint 55 mètres de hauteur)1. Le nom de ce geyser dérive de l'islandais gjósa, qui signifie « jaillir »1.

Principe[modifier | modifier le wikicode]

Un geyser naît de l'infiltration d'eau dans le sous-sol d'une région volcanique. Cette eau est chauffée en profondeur (quelques dizaines à moins de 150 m de profondeur) par contact avec des roches volcaniques encore très chaudes (200 à 350 °C), éventuellement elles-mêmes très proches d'une source de chaleur, un magma stationnant dans un filon intrusif à quelques centaines de mètres plus profond. À typiquement 100 m de profondeur, la pression de l'eau qui résulte du poids de la colonne d'eau jusqu'à la surface, empêche cette eau d'entrer en ébullition quand sa température dépasse 100 °C ; elle peut ainsi atteindre des températures plus élevées, de l'ordre de 200 °C1. L'eau est alors en état très instable (on parle de surpression d'ébullition), et il suffit de peu de chose, une modification de composition chimique, une vibration qui crée une légère décompression, un mouvement de convection un peu plus rapide, pour qu'une fraction de cette eau, pas plus de quelques centimètres-cube, entre en ébullition brutale2, ce qui en général entraîne un volume plus important, de l'ordre de 1 à quelques litres. La vapeur d'eau remonte alors violemment le conduit d'alimentation, en repoussant la colonne d'eau vers la surface, son volume augmentant au fur et à mesure par décompression (la vaporisation de 20 cm3 d'eau liquide donne en surface environ 25 l de vapeur d'eau) ; puis la bulle de vapeur arrivant à la surface et éclatant, provoque une projection hors du sol de vapeur et d'eau liquide entraînée : c'est le geyser proprement dit.

Le Old Faithful, dans le parc de Yellowstone, en 2003.

L'eau ne jaillit pas de manière continue, car une fois que l'eau a jailli, la surpression d'ébullition retombe ; il faut donc attendre que cette surpression remonte, atteigne le seuil critique, et enfin que l'ébullition se déclenche brutalement pour que l'eau jaillisse à nouveau.

Les geysers ne se situent pas forcément dans les régions volcaniques, car il suffit que l'eau s'infiltre suffisamment profond pour qu'elle rencontre la chaleur naturelle de la Terre (géothermie) : l'augmentation de cette chaleur en fonction de la profondeur s'appelle le gradient géothermique.

Un geyser ne peut en revanche exister que si la structure géologique s'y prête : il faut que le conduit soit étroit (s'il est trop large, la convection, brassage naturel causé par la moindre densité de l'eau chaude par rapport à l'eau froide, empêche d'atteindre une surpression d'ébullition critique) et que la roche souterraine soit compacte : une roche poreuse ou friable ne peut pas occasionner de geyser. L'orifice du geyser est généralement relié à un grand réservoir d'eau par des conduits fins.

Vidéo d'une éruption de Strokkur, en Islande.

Un geyser est souvent accompagné de différents phénomènes, comme des fumerolles (évacuation de vapeur d'eau), des sources chaudes (comme des geysers, mais sans jaillissement), des mares de boue (sources d'eau chaude boueuses) ou des mofettes (trous par lesquels s'évacuent des gaz).

Le record de hauteur des geysers dans le monde se situe actuellement au parc de Yellowstone : le Steamboat (littéralement « bateau à vapeur ») atteint 110 mètres de hauteur2. Sur Terre, le record est détenu par le Waimangu, en Nouvelle-Zélande : ce geyser, actif de 1899 à 1904, atteignait de 300 à 450 mètres de hauteur1,2. Mais sur d'autres corps planétaires, ces données n'ont rien à voir : sur Triton, les geysers atteignent 8 000 mètres de hauteur3.

Vie près des geysers[modifier | modifier le wikicode]

Les geysers et leur environnement peuvent accueillir la vie, puisqu'on y trouve de nombreuses espèces d'archées. Ce sont des micro-organismes spéciaux, capables de résister aux très hautes températures et au manque de dioxygène. Ce sont ces archées qui donnent les couleurs du parc de Yellowstone par exemple. L'existence de la vie dans ces milieux extrêmes n'est prouvée que depuis les années 1960.

Types de geyser[modifier | modifier le wikicode]

Geyser chilien en 2006.

Du point de vue de la partie visible de l'édifice, Il existe deux types de geysers :

  • le geyser « en cône » se termine par un cône étroit, avec un conduit très fin : l'eau poussée par la vapeur en jaillit à grande vitesse, et très haut, bien avant que la vapeur n'arrive à l'éruption, l'étroitesse de son conduit formant une buse ;
  • le geyser dit « fontaine » expulse la vapeur d'eau en même temps que l'eau est entraînée1. L'observation en surface montre d'ailleurs bien les différentes phases (cf. animation en images plus haut) : quelques secondes avant l'éruption du geyser, le niveau de l'eau dans la mare se met à monter (images non montrées sur l'animation) ; puis la bulle de vapeur arrive en surface de la mare. Elle soulève un voile d'eau hémisphérique, et quand ce film se romp, c'est l'explosion de la bulle : la vapeur d'eau jaillit, entraînant une fraction importante de l'eau du film et une partie de l'eau entourant la bulle.

Répartition géographique[modifier | modifier le wikicode]

Carte de répartition des geysers dans le monde. La région américaine compte trois états et est approximative.

On peut trouver des geysers en Islande, au Kamtchatka (est de la Russie), au Chili, en Nouvelle-Zélande, en Éthiopie, au Pérou, en Bolivie, en Argentine, en Alaska, au Kenya, au Japon et en Thaïlande, entre autres. Aux États-Unis, il en existe au Wyoming (parc de Yellowstone) et en Utah.

Le parc de Yellowstone (dans le Wyoming, aux États-Unis) détient le record du nombre de geysers sur une surface donnée : le parc en compte plus de 3 000 (ainsi que 10 000 sources d'eau chaude)1. Le plus haut d'entre eux atteint 60 mètres de hauteur1.

Exploitation[modifier | modifier le wikicode]

Les geysers sont exploités dans les activités balnéaires, pour l'attraction touristique que la fascination de ce phénomène provoque, ou pour construire des centrales géothermiques1. En effet, l'eau des geysers est naturellement chaude, il n'y a donc pas besoin de la chauffer pour l'utiliser. Mais cette exploitation est contestée car les geysers sont fragiles et leur utilisation peut les « éteindre »1.

Les paysages de geysers sont aussi utiles dans des pays comme l'Islande, où l'agriculture serait pauvre sans l'activité de ces sources. L'eau chaude sert notamment à chauffer les serres. Dans les états américains où il y a des geysers (voir la carte ci-contre), l'eau chaude qui en est la cause est utilisée en géothermie, mais leur exploitation est contrôlée de manière à ne pas les tarir. Les geysers du Nevada ont d'ailleurs disparu à cause de l'exploitation des sources chaudes par l'homme.

Geysers extraterrestres[modifier | modifier le wikicode]

Photo d'Io où son volcanisme, très actif, est mis en valeur. On peut y voir des geysers.

Les geysers ne sont pas des phénomenes seulement terrestres. Néanmoins, il s'agit là de phénomènes physiquement très différents, et le terme n'est retenu que pour le sens d'un phénomène, épisodique mais récurrent, de jaillissement brutal dû à une instabilité d'état d'un matériau. En l'état de notre exploration du syst´me solaire, une planète et rois satellites naturels de notre système solaire en possèdent : Mars, Io4, Encelade5,6 et Triton3. Ces geysers extraterrestres sont donc très différents de ceux qu'on peut voir sur Terre :

  • sur Mars, des geysers se produisent dans l'hémisphère sud autour de la calotte polaire au printemps local, quand la couche de neige de gaz carbonique commence à se réchauffer. Plus transparente que la neige d'eau, surtout à la lumière infra-rouge du Soleil, les rayons printaniers de ce dernier chauffent le sol sous-jacent. La neige carbonique fond par en-dessous donnant du gaz carbonique, et comme cette couche est imperméable, la pression augmente jusqu'à rupture en un point plus fragile de cette couche de neige partiellement soulevée par le coussin de gaz carbonique alors stocké. Ce gaz s'en échappe brutalement, entraînant dans un rayon de quelques centaines de mètres, une partie de la poussière martienne présente, ce qui forme un panache dont la trace d'entrainement forme un motif de type chevelu racinaire, et dont la trace de retombée créé un motif triangulaire de quelques kilomètres. Ces deux types de figures ont ainsi été repérés sur diverses photos HiRISE.
  • les geysers d'Io (lune de Jupiter) sont des éruptions en panache d'un volcanisme extrêmement riche en soufre. Cet astre est le plus actif volcaniquement de notre système solaire. Il est le satellite le plus proche de Jupiter, et les forces d'attraction gravitationnelle de sa géante planète provoque, par effet de marées, l'échauffement interne de ce petit satellite, dont le volcanisme intense est la manifestation en surface ;
  • les geysers d'Encelade (lune de Saturne) sont appelés « geysers froids », car ils projettent de petits panaches d'eau glacée. Saturne, autour de laquelle Encelade gravite, provoque elle aussi des effets de marée, qui permettent de maintenir, sous la surface de glace solide, un océan d'eau liquide. Soumise elle aussi aux marées la croûte de glace solide d'Encelade est très fracturée. De l'eau liquide en fuit vers l'espace, qui dans le froid in spatial se retransforme aussitôt en particules de glace. Notons qu'Europe est un satellite de glace orbitant autour de Jupiter, et qui apparaît très semblable à Encelade.aucun geyser froid n'y a encore été découvert à ce jour, mais c'est peut-être pour ne pas y avoir encore regardé d'assez près. La future mission spatiale Juno aura cette tâche d'y regarder de plus près ;
  • les geysers de Triton (lune de Neptune) sont des panaches d'azote, quand ce gaz trouve soudainement son chemin à travers la couche de glace qui recouvre l'astre : ces geysers peuvent atteindre huit kilomètres d'altitude.

Les comètes sont des corps glacés qui, quand elles sont proches du Soleil, sont susceptibles d'avoir des phénomènes de dégazage brutaux, que l'on nomme aussi geysers, bien qu'ils n'aient pas encore été observés, sinon dans quelques films de science-fiction (par ex. "Armaggedon"). Peut-être l'atterrisseur Philae ou son orbiteur Rosetta sur et autour de la comète Churuymov-Gerassimenko, pourront-ils en observer, à leur péril, dans les mois de fin 2014-début 2015…


Le savais-tu.png
Le savais-tu ?
Mauvaise odeur
Les environs des geysers sentent rarement bon : en effet, ce type de paysage géologique renferme souvent du soufre, dont une des formes chimiques a une odeur d'œuf pourri !

Voir aussi[modifier | modifier le wikicode]

Images sur les geysers Vikidia possède une catégorie d’images sur les geysers.

Galerie photo sur Wikimedia Commons

Articles connexes[modifier | modifier le wikicode]

Liens externes[modifier | modifier le wikicode]

Notes et références[modifier | modifier le wikicode]

  1. 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7 et 1,8 Le geyser, un caprice de la nature, sur linternaute.com, en mai 2006
  2. 2,0, 2,1 et 2,2 Geyser et source chaude, sur dinosoria.com, le 24 août 2005
  3. 3,0 et 3,1 Les 8 Satellites de Neptune, sur users.skynet.be
  4. Io possède des geysers, des lacs et d'autres surprises, sur ufocom.eu, le 19 mai 2000
  5. Encelade, sur planets.oma.be, le 8 juillet 2013
  6. Des phénomènes géologiques extrêmement récents sur Encelade, sur techno-science.net, le 1er septembre 2005
Article mis en lumière la semaine du 28 avril 2014.
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