Les grandes anomalies du champ magnétique terrestre enfin expliquées ?

L’origine des grandes anomalies du champ magnétique terrestre est longtemps restée un mystère. Des chercheurs proposent cependant qu’elles puissent avoir un lien avec les zones anormalement chaudes présentes à la base du manteau.

Bulle protectrice contre les radiations solaires, le champ magnétique terrestre prend sa source au cœur même de notre Planète. Un processus nommé géodynamo, qui repose sur les flux de matière qui animent le noyau externe composé de fer liquide. Un mécanisme à l’œuvre depuis plusieurs milliards d’années et qui, s’il semble immuable, ne produit cependant pas un champ magnétique stable et régulier autour du globe.

Le champ magnétique s’est ainsi inversé un nombre incalculable de fois depuis son origine qui, au passage, est encore mal datée. Rien que sur les 200 derniers millions d’années, on ne recense pas moins de 300 inversions. Un phénomène naturel et sans conséquence pour les êtres vivants, que l’on a cependant toujours du mal à expliquer.

En plus de ces inversions, l’intensité du champ magnétique n’est pas uniforme sur le globe. Il existe des régions où l’intensité est très forte, d’autres où elle est très faible. On parle alors d’anomalies du champ magnétique. La plus importante est l’anomalie négative de l’Atlantique sud. Grossièrement, elle s’étend de l’Amérique du Sud jusqu’à la pointe sud de l’Afrique. Le champ magnétique y est relativement faible, une caractéristique qui n’est d’ailleurs pas sans conséquences pour les satellites qui traversent régulièrement cette région du globe. Lors de leur passage au-dessus de l’Atlantique sud, les satellites en orbite sont ainsi moins bien protégés contre les radiations solaires, au point que certains, comme Hubble, ne réalisent tout simplement aucune mesure lorsqu’ils passent dans cette zone, afin de limiter les risques d’avaries.

Le mystère de l’origine des grandes anomalies du champ magnétique terrestre pourrait être enfin résolu.

Des chercheurs sur le point de manipuler la « lumière quantique »

Pour la première fois, une équipe internationale de physiciens a démontré qu’il était possible d’identifier et de manipuler de petits nombres de photons en interaction. Cette réalisation sans précédent représente une étape importante dans le développement des technologies quantiques. Elle pourrait notamment révolutionner l’imagerie médicale et contribuer au développement d’ordinateurs quantiques plus robustes.

En observant l’interaction de la lumière avec la matière il y a plus d’un siècle, les scientifiques ont découvert que la lumière n’était ni un faisceau de particules ni une onde d’énergie, mais qu’elle présentait les deux caractéristiques, ce que l’on appelle « la dualité onde-particule » — une particularité qui peut être mise en évidence via la célèbre expérience des fentes de Young. La façon dont la lumière interagit avec la matière continue de fasciner les scientifiques et donne lieu à d’importantes applications pratiques, en informatique, en astronomie, en recherche médicale (imagerie) ou encore dans les technologies de communication.

L’émission stimulée de lumière, postulée par Einstein en 1916, décrit le processus de désexcitation d’un électron qui se produit lorsque l’on illumine un atome avec une lumière ayant une longueur d’onde correspondant à l’énergie de transition entre les deux états électroniques. Ce processus est à la base du fonctionnement des lasers. Pour la première fois, cette émission stimulée a été observée pour des photons uniques. « Cela ouvre la voie à la manipulation de ce que nous pouvons appeler la « lumière quantique » », a déclaré le Dr Sahand Mahmoodian, de l’École de physique de l’Université de Sydney et co-auteur principal de la recherche.

Les photons, qui sont des « paquets » d’énergie lumineuse, n’interagissent pas facilement entre elles. Cette propriété est particulièrement utile pour communiquer sur de longues distances via des fibres optiques, car elle permet un transfert d’informations à la vitesse de la lumière presque sans distorsion. L’interaction entre les photons est cependant souhaitée dans certains cas, tel qu’au sein des interféromètres, qui permettent de mesurer d’infimes variations de distance.

Vue d’artiste de la façon dont les photons se lient entre eux après une interaction avec un atome artificiel (Source : Université de Bâle).

Le sixième rapport du GIEC appelle à l’action immédiate

Le changement climatique en cours bouleverse déjà les activités humaines, alors que les solutions sont disponibles pour diminuer dès à présent fortement les émissions de gaz à effet de serre. C’est le message du sixième rapport du GIEC rendu public ce 20 mars 2023.

Des milliers de pages pour résumer des milliers d’articles scientifiques publiés depuis 2014 et le cinquième rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC). C’est cette somme qui vient d’être rendue publique lundi 20 mars à Interlaken en Suisse. Cette synthèse du sixième rapport constitue le plus complet des états des lieux sur le fonctionnement physique de la planète, les altérations produites par l’activité humaine et les impacts qui affectent en retour ces activités mais aussi les milieux naturels. Ces huit dernières années, les scientifiques ont délivré les rapports des trois groupes de travail sur la connaissance du climat, sur l’adaptation au changement climatique et sur l’atténuation des émissions de gaz à effet de serre (2022). S’y ajoutent trois dossiers sectoriels remis à la demande des 195 États signataires de la Convention internationale sur le changement climatique : les changements à craindre quand la température atteindra 1,5°C (2018), l’impact sur les terres et l’agriculture (août 2019), et le rapport spécial sur les océans et la cryosphère (septembre 2019).

Pour la communauté scientifique, il ne fait plus de doute que les effets du changement climatique sont déjà ressentis par les humains, une assertion qui n’était pas acquise en 2014. Entre 1850 et 2019, l’homme a rejeté dans l’atmosphère 2400 milliards de tonnes de dioxyde de carbone (CO₂) et autres gaz à effet de serre. La température mondiale a augmenté en conséquence en moyenne de 1,1°C (1,59°C sur les continents et 0,88°C dans les océans). Pour la seule année 2019, l’humanité a émis 59 milliards de tonnes de CO₂. C’est 12% de plus qu’en 2010 et 54% de plus qu’en 1990. La plus grosse part provient de la combustion des énergies fossiles (charbon, gaz, pétrole) devant les émissions de méthane (industrie, extraction minière, élevage). On a jamais émis autant de gaz à effet de serre qu’entre 2010 et 2019 et dans ce tableau ne figure qu’une seule relative bonne nouvelle. Le taux de croissance annuel lors de la dernière décennie s’établit à 1,3%. Il est plus faible qu’entre 2000 et 2009 (2,1%).

Le mystère de l’étrange mouvement de la croûte glacée d’Europe élucidé par une récente étude

Europe, l’un des nombreux satellites de Jupiter, est caractérisé par une surface lisse, recouverte d’une croûte de glace d’eau, comportant de nombreuses stries et fissures. Curieusement, il apparaît que cette coquille de glace ne tourne pas à la même vitesse que le reste de cette petite lune, qui comporte également un vaste océan d’eau salée juste sous sa surface. Une nouvelle étude apporte de nouveaux éléments pouvant expliquer le phénomène.

Europe est la sixième plus grande lune du Système solaire. Elle se compose principalement de roche silicatée et possède un océan souterrain d’une centaine de kilomètres de profondeur. Cet océan subglaciaire pouvant potentiellement abriter des traces de vie, Europe fait l’objet de nombreuses observations et analyses. Depuis un certain temps, les scientifiques suspectent que la coquille de glace ne tourne pas à la même vitesse que le reste de la lune. Dans une nouvelle étude, une équipe du Jet Propulsion Laboratory montre que ce curieux phénomène pourrait être dû à la traînée du flux océanique exercée contre la couche de glace.

Des modélisations informatiques ont suggéré en effet que l’eau pourrait exercer une pression sur la coque de glace, accélérant ou ralentissant sa rotation au fil du temps. Ce processus pourrait par ailleurs expliquer une partie de la géologie observée en surface : les nombreuses fissures et crêtes pourraient résulter des mouvements de la croûte, qui s’étire et s’effondre selon la force exercée par les courants océaniques sous-jacents. « Nos résultats mettent en évidence un couplage entre l’océan et la rotation de la coquille de glace qui n’avait jamais été envisagé auparavant », souligne Hamish Hay, chercheur à l’Université d’Oxford et auteur principal de l’étude.

Depuis des décennies, les planétologues se demandent si l’enveloppe glacée d’Europe ne tourne pas plus vite que ses profondeurs. Leur premier réflexe a été de se concentrer sur la raison la plus évidente pouvant expliquer le phénomène : la force de gravité exercée par Jupiter. Ils ont ainsi émis l’hypothèse que la gravité de la géante gazeuse, en « tirant » sur Europe, accélérait légèrement la rotation de son enveloppe — qui n’est finalement qu’une forme d’iceberg géant flottant librement en surface, indépendamment du reste du petit corps rocheux.

Image d’Europe capturée par la JunoCam de la sonde Juno, le 29 septembre 2022 (Source : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill).

En Guadeloupe, les lents progrès de la préparation aux séismes majeurs

En Guadeloupe, où le risque sismique est très élevé comme dans le reste de la Caraïbe, les autorités ont échafaudé un plan pour se préparer au mieux à un tremblement de terre majeur, mais les communes peinent à l’appliquer.

L’archipel participe jeudi à l’exercice annuel de l’Unesco Caribe Wave, qui simule un tsunami après un événement majeur dans tous les pays de la zone Caraïbe. « Un séisme majeur, le Big One, c’est celui que tout le monde craint » dans cette zone dite de sismicité 5, autrement dit « forte », souligne Samuel Auclair, ingénieur sismologue du Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM).

« Selon les scientifiques, un séisme majeur, tel que ceux qui se sont produits au milieu du XIXe siècle, pourrait provoquer plusieurs milliers de victimes et engendrer plusieurs dizaines de milliards d’euros de dommages », indique également le service dédié au Plan Séisme Antilles (PSA), de la Direction de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement de Guadeloupe (DEAL). Ce plan, a été conçu en 2007 pour permettre une meilleure préparation des territoires au risque sismique.

« Aux Antilles et particulièrement en Guadeloupe, c’est le séisme des Saintes en 2004 qui a marqué les esprits », rappelle Samuel Auclair. D’une magnitude 6,3, il avait fait beaucoup de dégâts dans ces îles rattachées à la Guadeloupe, et avait causé la mort d’une fillette.

Un homme inspectant une maison endommagée par le séisme des Saintes à Trois-Rivières en Guadeloupe, le 21 novembre 2004 (Source : AFP).

Origine de la Vie : un constituant de l’ARN découvert sur l’astéroïde Ryugu !

La vie est-elle apparue à partir de processus chimiques purement terrestres ou faut-il faire intervenir des facteurs extraterrestres dont les astéroïdes et les comètes gardent la mémoire ? Pour le savoir, les exobiologistes analysent notamment les échantillons de Ryugu ramenés sur Terre par la sonde Hayabusa-2. Ils annoncent qu’ils y ont découvert une des briques de l’ARN.

Le 25 avril 2023, cela fera 70 ans que le généticien américain James Watson et le physicien britannique Francis Crick ont publié un article où ils décrivaient pour la première fois la structure en trois dimensions de l’ADN : une double hélice enroulée autour d’un axe portant une série de bases azotées, entrant dans la composition de ce qui est appelé un nucléotide, codant la synthèse des protéines et finalement portant toute l’information génétique permettant à un organisme vivant de se reproduire. Pour cette découverte, ils avaient bénéficié des résultats de diffraction aux rayons X obtenus sur des cristaux d’ADN, réalisés par Maurice Wilkins et surtout Rosalind Franklin. La chercheuse décédera malheureusement d’un cancer en 1958, à Londres, quatre ans avant que Watson, Crick et Wilkins ne soient distingués par le comité Nobel.

Les années qui vont suivre la découverte de James Watson et Francis Crick vont permettre de mieux comprendre le rôle de l’ADN ainsi que de l’ARN. En 1953, c’est aussi l’année où le tout jeune chimiste Stanley Miller, alors étudiant en thèse du prix Nobel de chimie Harold Urey, a montré dans une expérience restée célèbre qu’il était possible de fabriquer des acides aminés, les briques des protéines, à partir d’une atmosphère que l’on pensait alors similaire à celles de Jupiter et de Saturne.

La vie sur Terre est-elle d’origine extraterrestre ?

L’éruption du volcan Mérapi a provoqué d’impressionnantes nuées ardentes en Indonésie

En Indonésie, l’éruption en cours du Mérapi depuis plus de deux ans s’est nettement intensifiée ce weekend, avec une soixantaine de coulées pyroclastiques dont la plus importante a dévalé le flanc sud-ouest du volcan sur près de quatre kilomètres !

Depuis plus d’un an maintenant, deux dômes de lave sont actifs au sommet du Mérapi, en Indonésie. Ils mettent en danger les villages au pied du volcan, car lorsqu’une partie de ceux-ci s’effondre, cela génère des nuées ardentes, ces nuages de gaz et cendres brûlants, rapides et donc très dangereux.

S’il y a un an presque jour pour jour, des effondrements affectèrent le dôme qui se forme dans le cratère sommital, à l’origine de l’évacuation de certains villages, c’est surtout le dôme de lave sur le haut flanc sud-ouest qui engendre la grande majorité des nuées ardentes ces derniers temps. Depuis plusieurs mois, l’activité était plutôt stable et modeste, avec quelques coulées pyroclastiques hebdomadaires se propageant en général sur 1 500 mètres de long.

Eruption de Mérapi le 11 mars 2023 (Source : AFP).

Guadeloupe : les sargasses envahissent les plages

« L’enjeu, c’est d’éviter leur échouement », a déclaré le préfet de région, Xavier Lefort, au sujet des sargasses.

Les sargasses, ces algues brunes qui s’échouent épisodiquement sur les littoraux de la Caraïbe, reviennent massivement sur les rivages de Guadeloupe depuis quelques jours, ce qui pousse l’Etat à « expérimenter vite » des solutions.

« Nous allons essayer d’aller très vite sur la mise en place de barrages déviants », a indiqué le préfet de région, Xavier Lefort, vendredi devant la presse, après une réunion d’urgence avec les acteurs concernés par les sargasses. « L’enjeu, c’est d’éviter leur échouement », a-t-il déclaré.

Lorsque les sargasses se déposent sur les rivages, en séchant, elles dégagent du sulfure d’hydrogène, qui provoque des maux de tête et parfois des vomissements. Les ramasser en mer permet de les valoriser plus facilement car elles sont alors moins ensablées, mais aussi de préserver les plages, fragilisées par l’action des tracteurs et pelleteuses utilisés pour les retirer.

Algues sargasses à la Porte d’Enfer (Anse-Bertrand) en avril 2022 (Source : Guadeloupe la 1ère).

On comprend mieux l’origine des points chauds de l’océan Indien

Si les points chauds sont à l’origine des éruptions les plus impressionnantes sur Terre, la façon dont ils sont alimentés en profondeur reste encore énigmatique. Une nouvelle étude a cependant produit un nouveau modèle qui permet de mieux appréhender l’architecture complexe de cette vaste tuyauterie magmatique, qui prend sa source à 2 900 kilomètres de profondeur.

Les points chauds font partie des grandes structures magmatiques de la Terre. En surface, ils produisent d’importantes éruptions, qui donnent naissance à des archipels volcaniques comme Hawaï, ou à des volcans particulièrement actifs comme le Piton de la Fournaise sur l’île de La Réunion. Au cours de l’histoire de la Terre, les points chauds sont également impliqués dans les grands épisodes d’ouverture continentale, ou le déclenchement d’épisodes volcaniques majeurs comme ceux des trapps volcaniques, à l’origine de plusieurs extinctions de masse.

Pourtant, le fonctionnement des points chauds est encore sujet à débat. Il est communément admis qu’ils sont liés à la remontée de panaches mantelliques chauds, qui prennent naissance à une grande profondeur dans le manteau. Grâce à la tomographie sismique, il est désormais de plus en plus clair que la plupart des points chauds sur le globe dérivent de deux super-panaches mantelliques situés sous l’Afrique et sous le Pacifique. Ces deux immenses structures s’enracinent à la limite entre le manteau et le noyau externe, à 2 900 kilomètres de profondeur, au niveau de ce que l’on appelle les LLSVP (large low-shear velocity province), ou grandes provinces de faible vitesse d’ondes S.

Mais la façon dont sont connectés, ou pas, ces super-panaches et les panaches mantelliques à l’origine des points chauds est cependant encore mal définie.

On comprend mieux l’origine du piton de la Fournaise, un volcan de point chaud, sur l’île de la Réunion.

La carte (complète) de cerveau la plus complexe à ce jour vient d’être publiée

Établir le plan détaillé de l’ensemble des connexions neuronales d’un cerveau — ce que l’on appelle un connectome — est une tâche particulièrement complexe. À ce jour, seuls trois connectomes complets ont été réalisés, pour des organismes dotés de quelques centaines de neurones seulement. Une équipe de chercheurs a cette fois réussi à établir le connectome du cerveau d’une larve de drosophile, qui possède un nombre beaucoup plus élevé de neurones et une structure cérébrale bien plus complexe. Cette carte cérébrale pourra servir de base à de nombreuses études en neuroscience.

Une carte à haute résolution représentant les différentes connexions neuronales permet de comprendre comment le cerveau génère le comportement. « Si nous voulons comprendre qui nous sommes et comment nous pensons, il faut notamment comprendre le mécanisme de la pensée. Et la clé de cette compréhension est de savoir comment les neurones se connectent entre eux », explique Joshua T. Vogelstein, ingénieur biomédical à l’Université Johns Hopkins, spécialiste en connectomique et auteur principal de l’étude présentant le nouveau connectome.

La tâche consiste à imager un cerveau entier par microscopie électronique, en le coupant en centaines ou milliers d’échantillons de tissus individuels, puis à reconstruire l’ensemble des circuits neuronaux à partir de ces données. À ce jour, seuls trois connectomes ont été établis de la sorte : celui du nématode C. elegans, de la larve de l’ascidie Ciona intestinalis et de l’annélide marin Platynereis dumerilii — des organismes au cerveau relativement « simple ». Concernant les organismes dotés de cerveaux plus grands (insectes, poissons, mammifères), seules certaines régions isolées, ne représentant qu’une infime fraction du cerveau total, ont pu être cartographiées jusqu’à présent.

Pour la première fois, des chercheurs sont parvenus à générer le connectome complet d’un petit insecte, la larve de la mouche du vinaigre (Drosophila melanogaster). C’est la carte la plus complète et la plus étendue d’un cerveau d’insecte jamais réalisée : elle comprend 3016 neurones et 548 000 synapses ! Il se trouve que cet animal est un modèle idéal, car il possède un riche répertoire comportemental, y compris des comportements d’apprentissage et de prise de décision ; son connectome permettra d’éclairer les rôles fonctionnels de chaque type de neurones et leur implication dans ces différents comportements.

Ensemble des neurones d’un cerveau larvaire de drosophile, reconstruits par microscopie électronique à résolution synaptique (Source : Université Johns Hopkins/Université de Cambridge).