Imaginez la Terre qui gronde et projette vers le ciel un panache incandescent, soudain zébré d’éclairs spectaculaires qui semblent jaillir du néant. Cette vision apocalyptique n’appartient ni à la science-fiction ni aux légendes anciennes : c’est la réalité fascinante de la foudre volcanique, un phénomène électrique unique qui défie notre compréhension habituelle des orages.
Un orage volcanique est un phénomène de décharge électrique observé dans un panache volcanique ou à sa périphérie. Ces panaches de poussière et/ou de gaz se chargent électriquement, produisant souvent des éclairs spectaculaires. Contrairement aux orages classiques qui naissent de la collision de particules de glace dans les nuages, la foudre volcanique émerge directement des entrailles terrestres, créant un spectacle d’une beauté saisissante.
De nouvelles recherches publiées dans la revue Geophysical Research Letters ont révélé que le panache émis par l’éruption du volcan Hunga en 2022 a créé les taux d’éclairs les plus élevés jamais enregistrés sur Terre, surpassant tout orage jamais documenté. L’équipe de recherche a découvert que l’éruption a produit 2 615 éclairs par minute à son pic d’intensité, qui a duré près de cinq minutes. Ce taux d’éclairs à son apogée est nettement supérieur au deuxième événement d’éclairs le plus intense jamais détecté – 993 éclairs par minute – lors d’un orage dans le sud des États-Unis en 1999.
Une révolution scientifique : l’hypothèse du radon radioactif
Pendant des décennies, les volcanologues ont cherché à percer le mystère de cette foudre si particulière. La théorie traditionnelle s’appuyait sur un mécanisme bien connu : la triboélectrification. L’hypothèse avancée par les volcanologues est électrostatique. Lorsqu’elles sont éjectées de la bouche du volcan, les cendres sont très chaudes et très rapides. Elles se frottent entre elles, ce qui leur arrache des électrons. Ce processus charge électriquement les particules, créant les conditions nécessaires à la formation d’éclairs.
Mais une découverte récente bouleverse cette compréhension. Selon une hypothèse récente (2019) ces éclairs pourraient être dus à la présence de radon naturellement radioactif et ionisant dans le panache. Antérieurement on pensait que c’est l’électricité statique dégagée par le frottement des particules qui produisait ces éclairs. Cette théorie révolutionnaire s’appuie sur des observations troublantes qui remettent en question nos certitudes.
Un ballon a en effet noté au dessus du Stromboli que de tels éclairs se produisent en condition gazeuse, c’est-à-dire en l’absence de poussières et cendres détectables, et une charge électrique importante a pu être mesurée dans des nuages volcaniques exclusivement gazeux sans cendres détectables (au moins ±8 000 pC/m3). Comment expliquer la formation d’éclairs sans les particules solides censées générer l’électricité statique par frottement ?
Le radon, acteur méconnu des phénomènes volcaniques
Elle suppose que ces éclairs seraient notamment générés par l’ionisation des gaz due à la présence de radon, un élément radioactif parfois rejeté par les volcans. Des prélèvement effectués par ballon au dessus du Stromboli en 2019 iraient dans ce sens. Le radon, ce gaz invisible et inodore issu de la désintégration radioactive naturelle, pourrait donc jouer un rôle clé dans la genèse de ces phénomènes électriques extraordinaires.
Il provient de la transformation du radium (Ra) issu de l’uranium (U) et du thorium (Th), éléments radioactifs présents dans les roches granitiques et volcaniques. Les volcans, véritables laboratoires géologiques, concentrent naturellement ces éléments radioactifs. Souvent mesuré dans les fumeroles et les sols volcaniques, le radon – gaz radioactif issu de la désintégration de l’uranium – n’avait jamais pu être mesuré dans les gaz volcaniques primaires du fait de la difficulté à le prélever et de sa courte période radioactive. C’est désormais chose faite grâce aux travaux de chercheurs clermontois et italiens.
Cette nouvelle approche suggère que le radon serait alors un facteur décisif, là où le seul frottement des particules ne suffirait pas. L’ionisation des gaz par la radioactivité naturelle créerait un environnement électriquement actif, capable de générer des éclairs même en l’absence de particules solides traditionnelles.
Des conditions exceptionnelles pour un phénomène rare
L’apparition de la foudre demande des conditions particulières de différence de potentiel électrique qui ne sont pas toujours présentes au cours d’une éruption. Toutes les éruptions ne génèrent donc pas ce phénomène. Les volcans les plus spectaculaires en termes de foudre sont généralement ceux qui produisent les panaches les plus élevés et les plus riches en matériaux divers.
La hauteur du panache de cendres a également un impact sur la formation de la foudre : lorsque l’éruption génère un panache de cendres de grande taille, c’est-à-dire supérieur à 7 kilomètres, la concentration en vapeur d’eau est plus élevée. Des éclairs ont été observés à des altitudes stratosphériques (19 à 29 kilomètres), où la pression de l’air est trop faible pour supporter des éclairs de type orageux. Ce panache volcanique à montée rapide a peut-être créé localement des pressions plus élevées pour soutenir l’environnement nécessaire à la foudre.
Ces découvertes révèlent la complexité fascinante des interactions entre géologie, chimie et physique atmosphérique. L’éruption du volcan Honga Tonga, en janvier 2022, a par exemple été capable de produire environ 200 000 éclairs en l’espace d’une heure ! Un record qui témoigne de la puissance phénoménale de ces événements naturels.
Un héritage cosmique aux implications multiples
Au-delà de leur beauté spectaculaire, ces orages volcaniques pourraient avoir joué un rôle fondamental dans l’histoire de notre planète. Il est possible que les orages volcaniques aient joué un rôle majeur dans le développement de la vie primitive, en permettant la fixation de l’azote atmosphérique au sein de molécules organiques. L’azote joue un rôle fondamental dans les organismes vivants, étant un élément essentiel des protéines et des acides nucléiques. Aujourd’hui sa fixation est assurée par les algues et certaines bactéries — ainsi que par l’industrie des fertilisants —, mais aux débuts de la vie il a fallu un mécanisme abiotique.
Cette nouvelle compréhension du rôle du radon dans la foudre volcanique ouvre des perspectives fascinantes pour la volcanologie moderne. La détection à distance de la foudre a permis de créer une chronologie détaillée de cette éruption historique, et a démontré la valeur de l’utilisation de la foudre volcanique pour surveiller l’activité volcanique. Les éclairs volcaniques deviennent ainsi de véritables indicateurs de l’activité interne des volcans, offrant aux scientifiques un nouvel outil de surveillance et de prévision.
Alors que nous continuons d’explorer les mystères de notre planète, la foudre volcanique nous rappelle que la Terre recèle encore de nombreux secrets. Cette danse électrique entre le radon radioactif et les panaches volcaniques illustre parfaitement la richesse et la complexité des phénomènes naturels qui nous entourent, transformant chaque éruption en un laboratoire à ciel ouvert pour la science moderne.