L'Etna parle à l'espace : quand une éruption se fait sentir dans l'ionosphère

Une étude réalisée par l'INGV et des universités italiennes montre que l'éruption de l'Etna le 4 décembre 2015 a produit des ondes atmosphériques mesurables jusqu'à l'ionosphère. La découverte ouvre de nouvelles perspectives pour la surveillance volcanique depuis l'espace

L’Etna n’est pas étrangère à la surprise. Mais cette fois, il l’a fait d’une manière complètement nouvelle : sa voix s’est propagée jusqu’à l’espace. Pour la première fois, un groupe de chercheurs italiens a mesuré les perturbations provoquées par une éruption volcanique dans l'ionosphère, la couche de l'atmosphère qui s'étend d'environ 60 à plus de 1 000 kilomètres au-dessus du niveau de la mer.

L'étude, publiée dans Earth and Space Science sous le titre « Perturbations ionosphériques lors de l'éruption du 4 décembre 2015, de l'Etna », est signée par une équipe de l'Institut national de géophysique et de volcanologie (INGV) en collaboration avec les universités de Trente, Catane, Calabre et Sapienza de Rome, en collaboration avec l'Institut de physique atmosphérique de Prague.

Les scientifiques ont analysé l'éruption du 4 décembre 2015, lorsqu'une spectaculaire fontaine de lave provenant du cratère Voragine a poussé une colonne de matière volcanique jusqu'à 13 kilomètres dans les airs. Depuis lors, le réseau de plus de 200 récepteurs satellite GNSS répartis en Sicile et dans le sud de l’Italie a enregistré des variations du contenu total en électrons (TEC), un paramètre qui indique la densité des électrons dans l’ionosphère.

Les anomalies sont apparues 20 à 30 minutes après le début de l'éruption, coïncidant avec la croissance de la colonne éruptive, et se sont propagées sur environ 200 kilomètres vers le sud-ouest. «Nous avons démontré que même une éruption 'locale' laisse une trace dans l'espace», explique Federico Ferrara (Université de Trente – Observatoire INGV Etneo). « Les observations ionosphériques peuvent compléter la surveillance traditionnelle, ouvrant de nouvelles perspectives. »

Les oscillations détectées avaient des périodes de 15 à 25 minutes et des amplitudes d'environ 0,6 TECU, valeurs cohérentes avec les ondes dites de gravité atmosphérique, générées par la montée rapide de la colonne de cendres et de gaz. Ces ondes, s'élevant vers le haut, transfèrent de l'énergie vers les couches les plus éloignées de l'atmosphère, où elles peuvent être interceptées par les satellites.

« Des données aussi riches nous ont permis de reconnaître des oscillations faibles mais significatives », souligne Michela Ravanelli de l'Université Sapienza de Rome. « C'est une étape importante vers l'intégration entre la volcanologie et les sciences spatiales. »
Pour Alessandro Bonforte de l'INGV, la découverte montre comment « les réseaux de surveillance créés pour étudier la lithosphère peuvent également être utilisés pour étudier les perturbations ascendantes, offrant une vision intégrée de la planète, du sous-sol à l'espace ».

Modèles de prévision et d’alerte

Le résultat n’est pas seulement une curiosité scientifique. Comprendre comment une éruption affecte l’ionosphère pourrait en fait améliorer les modèles de prévision et d’alerte en intégrant les données sismiques et thermiques aux données satellitaires. Les chercheurs soulignent que les signaux ionosphériques ne sont pas en eux-mêmes des précurseurs d'éruptions, mais peuvent « aider à reconstruire les processus de libération d'énergie et à élaborer des scénarios d'éruption plus précis ».

L'étude est dédiée au physicien Vincenzo Carbone de l'Université de Calabre, récemment décédé et qui a reçu la médaille Lewis Fry Richardson en 2025, reconnaissance pour sa contribution à la physique des systèmes complexes.

L'Etna, avec son activité intense et son réseau dense de capteurs, s'affirme comme un laboratoire naturel exceptionnel. Un volcan qui non seulement secoue la Terre, mais – comme le démontre cette étude – fait également vibrer l'atmosphère dans l'espace, nous rappelant à quel point les processus qui lient notre planète au cosmos sont profondément interconnectés.

Source : AGU – Sciences de la Terre et de l’espace