Bonjour et bienvenue à la Cité des sciences et de l’industrie pour ce nouveau numéro du journal des sciences. Au sommaire cette semaine :

• Une extinction de masse en laboratoire ;
• Des éruptions solaires que l’on aimerait bien prévoir ;
• Des stratégies de camouflage confrontées au changement climatique ;
• Et enfin, du bois résistant comme de l’acier.

Extinction de masse en laboratoire

Il y a 252 millions d’années, la Terre a connu la plus grande extinction de masse de son histoire. La quasi-totalité des espèces marines et les deux tiers des reptiles et des amphibiens ont disparu, ainsi qu’une bonne partie de la flore. Les causes de cette extinction majeure restent aujourd’hui très discutées.

Plusieurs explications concourent à expliquer l’extinction massive qui s’est produite sur Terre il y a 252 millions d’années : un volcanisme gigantesque à l’échelle du globe, suivi de forts rejets de CO₂ dans l’atmosphère, une forte expansion des micro-organismes, des impacts de météorites… Dans ce contexte particulier, quel rôle l’affaiblissement de la couche d’ozone a-t-il pu avoir ?

Pour le savoir, des chercheurs ont soumis, deux mois durant, des pins de petite taille à des doses d’UV 13 fois supérieures à celles reçues sur Terre aujourd’hui, soit l’équivalent de ce qu’aurait reçu la flore durant les immenses éruptions volcaniques à la fin du Permien, lesquelles ont eu pour effet de réduire la couche d’ozone durant un million d’années environ.

Au terme de ces deux mois d’expérience, aucun pin n’était mort, mais toutes les pommes de pin l’étaient. Or les cônes sont l’organe reproducteur des conifères. Placés à nouveau à l’extérieur, ces pins, en revanche, retrouvaient la capacité de produire des pommes de pin saines au cours des années suivantes.

Cette expérience contribue ainsi à expliquer la disparition d’une grande partie de la flore à la fin du Permien. À son tour, cet affaiblissement végétal pourrait expliquer en partie la disparition de la faune terrestre, privée de son alimentation.

Prévoir les éruptions solaires…

Durant le siècle à venir, il existe 12 % de chance qu’une éruption solaire majeure comme celle de 1859 se produise. Un risque qui ne doit pas être pris à légère quand on connaît les conséquences qu’elle pourrait provoquer sur Terre.

Comme sur Terre, l’atmosphère du Soleil est balayée par des tempêtes. Ces phénomènes se caractérisent par une intense libération d’énergie sous la forme d’émissions de lumière et de particules et, parfois, par l’éjection d’une bulle de plasma.

Une éruption solaire peut libérer des énergies de l’ordre de 100 milliards de bombes atomiques. Ces énergies fabuleuses, après avoir traversé l’espace, peuvent avoir des impacts sur Terre, en perturbant les communications, la distribution électrique ou le fonctionnement des appareils électroniques.

Pour tenter de prévoir ces tempêtes, les chercheurs ont pu suivre, grâce à une sorte d’échographie magnétique, les prémices d’une éruption solaire.

Cette observation a permis de mettre en évidence la formation, juste avant l’éruption, d’une corde magnétique (en bleue sur cette image) confinée dans une cage également magnétique (figurée en orange et en rose).

Au moment de l’éruption, la corde tente de s’échapper. Si elle parvient à s’éjecter, une bulle de matière se produit et rayonne à plus de 3 millions de km/h dans l’espace. Si elle n’y parvient pas, la corde se jette contre la cage et génère un rayonnement extrêmement puissant. C’est cette configuration qui a prévalu lors de l’étude, entraînant quelques perturbations négligeables sur Terre. 

Le nouveau modèle mis au point, associé à des observations de certaines régions du Soleil, devraient permettre de mieux prévoir l’arrivée et la puissance des éruptions solaires et ainsi de mieux s’en protéger.

Camouflage climatique

Certaines espèces animales muent lorsque l’hiver arrive afin de mieux se fondre dans le paysage. Mais comment affronteront-elles le changement climatique ? C’est la question à laquelle une équipe de chercheurs souhaite répondre.

Lorsque l’hiver arrive, certains animaux connaissent une mue de leur pelage – typiquement du brun au blanc – afin de mieux se dissimuler aux yeux de leurs prédateurs. Mais avec le changement climatique, comment ces espèces vont-elles se comporter si la neige se fait rare ?

Pour répondre à ces questions, une équipe de chercheurs a analysé des données concernant 2 700 spécimens à travers 60 pays, et a tenté de modéliser le devenir de 8 espèces de mammifères, notamment des lièvres, des belettes et des renards.

Sans surprise, les pelages blancs sont plus fréquents là où il y a davantage de neige, par exemple en Russie ou dans les pays scandinaves. Les pelages bruns sont plus fréquents sur la côte ouest-américaine, en France, en Espagne et en Afrique du Nord.

Les espèces ayant un pelage variable – brun ou blanc – sont confinées dans une zone géographique plus réduite, le long d’une diagonale traversant le Japon, dans le nord des États-Unis ou le long d’une ligne courant des pays baltes jusqu’à la Caspienne. C’est dans ces régions que les animaux sont les mieux préparés à affronter le changement climatique, et c’est doute ici que la création de sites de conservation serait la plus pertinente.

Parmi les espèces concernées, on notera que le renard polaire, le lièvre à queue blanche et la belette à longue queue présentent le plus de variation de leur pelage. Le lièvre de montage, en revanche, présente des variations moins marquées.

Du bois résistant comme de l’acier

La recherche de matériaux de plus en plus performants, notamment dans le domaine du bâtiment, nous conduit à reconsidérer des matériaux naturels comme le bois dont les propriétés mécaniques sont particulièrement intéressantes. En trouvant la bonne recette, des chercheurs américains viennent de parvenir à rendre le bois aussi résistant que l’acier.

Le bois est un matériau d’avenir ! En témoigne ce bâtiment actuellement en construction en Norvège qui deviendra en 2019, avec ses 18 étages et ses 80 m de haut, la plus haute tour du monde en bois.

Il faut dire que ce matériau possède bien des atouts. Il est peu coûteux et facilement accessible. C’est un très bon isolant. Et sa structure nanométrique lui permet d’être à la fois souple et résistant.

Mais pour certains scientifiques, le bois n’a pas encore donné tout son potentiel. Moyennant des traitements chimiques et mécaniques, il semble possible d’en améliorer les propriétés. Cette quête n’est pas nouvelle, mais une équipe de l’université du Maryland, aux États-Unis vient de mettre au point une recette particulièrement efficace.

Les chercheurs ont d’abord fait bouillir du bois dans une solution caustique pendant 7 heures afin de nettoyer ses pores et diminuer son taux de lignine de 40 %. Puis ils l’ont compressé pendant une journée entière à une température de 100 °C. Ce traitement a permis de réduire son volume par 5 tout en multipliant sa résistance à la pression par 11,5.

Pour tester la dureté du matériau, l’équipe a soumis plusieurs échantillons à des tirs balistiques. Une planche de seulement 3 mm constituée de 5 couches de ce bois densifié est ainsi capable d’arrêter un projectile métallique lancé à 30 m par seconde. Selon les chercheurs, ce type d’impact est comparable à celui rencontré lors d’une collision entre voitures, ce qui montrerait que ce matériau conviendrait parfaitement pour la construction de véhicules.

Voilà, ce journal est terminé. On se retrouve vendredi prochain pour un nouveau tour d’horizon de l’actualité scientifique. Bonne semaine à tous.