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Dans Brief.science cette semaine, on vous explique le cycle du carbone et la captation du CO2, on vous étonne avec le double estomac des fourmis et la naissance des étoiles, et on vous raconte l’invention du stéthoscope.

Retrouvez une explication des mots surlignés en jaune dans un glossaire en fin d’édition.

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29 novembre 2021

Dans Brief.science cette semaine, on vous explique le cycle du carbone et la captation du CO2, on vous étonne avec le double estomac des fourmis et la naissance des étoiles, et on vous raconte l’invention du stéthoscope.

Retrouvez une explication des mots surlignés en jaune dans un glossaire en fin d’édition.

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Doses de science
ESPACE

La Nasa, l’agence spatiale américaine, et l’entreprise américaine SpaceX ont lancé mercredi dernier une sonde spatiale baptisée Dart. L’objectif est qu’elle s’écrase sur l’astéroïde Dimorphos à la vitesse de 24 000 km/h pour le faire dévier de sa trajectoire. La mission permettra de déterminer si la déviation par impact cinétique est une technique efficace pour se protéger contre un éventuel astéroïde menaçant la Terre. La Nasa prévoit que l’engin d’une demi-tonne atteigne sa cible, qui mesure environ 160 mètres de diamètre, à l’automne prochain. L’agence spatiale précise que Dimorphos n’est pas une menace pour la Terre.

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COVID-19

L’Organisation mondiale de la santé, une agence de l’ONU, a annoncé vendredi l’émergence d’un nouveau variant du Covid-19. Détecté pour la première fois en Afrique du Sud, le variant Omicron présente une trentaine de mutations sur sa protéine Spike (ou protéine S). C’est cette protéine qui permet au Sras-CoV-2 de pénétrer dans les cellules humaines et qui est ciblée par les vaccins. Les laboratoires à l’origine des vaccins existants sont en train de tester leur efficacité face au nouveau variant.

Image lienLire un article de Radio-Canada sur le sujet.
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PALÉONTOLOGIE

Un hominidé qui vivait il y a 2 millions d’années, l’Australopithecus sediba, utilisait ses membres supérieurs pour grimper aux arbres, comme les singes, et ses membres inférieurs pour marcher comme les humains, selon une étude parue dans la revue eLife ce mardi. L’analyse des vertèbres lombaires d’une femelle Australopithecus sediba, surnommée Issa, démontre que sa colonne vertébrale possédait une courbure, ou lordose, qui est associée à la bipédie. Jusqu’ici, le mode de locomotion de cette espèce faisait débat au sein de la communauté scientifique.

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STOCKAGE DE DONNÉES

100 milliards de copies de la Déclaration des droits de l’homme et du citoyen de 1789 et de la Déclaration des droits de la femme et de la citoyenne de 1791 ont été encodées sur ADN puis stockées dans deux minuscules capsules en acier inoxydable. Les capsules ont fait leur entrée aux Archives nationales mardi dernier et peuvent être conservées jusqu’à 50 000 ans sans aucun apport d’énergie, représentant ainsi d’énormes avantages par rapport au stockage numérique classique. Les chercheurs ont numérisé les documents, avant de convertir les données binaires (0 et 1) en données quaternaires (A, T, C, ou G pour les quatre molécules de l’ADN) à l’aide d’un algorithme.

Image lienLire le dossier de presse du CNRS [PDF].

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À la loupe
La captation naturelle et artificielle du carbone

Le dioxyde de carbone (CO2) émis par les activités humaines dans l’atmosphère depuis le début de l’ère industrielle est à l’origine du changement climatique. Une partie de ces émissions est captée dans les forêts, les sols ou les océans via des mécanismes naturels. La captation de CO2 peut également se faire de manière artificielle.

Pourquoi on en parle
 

La COP26, la 26e édition d’une conférence des Nations unies sur le changement climatique, s’est tenue à Glasgow, en Écosse, du 1er au 20 novembre. Près de 200 pays ont accepté le pacte de Glasgow, qui appelle les pays à « intensifier les efforts vers la réduction progressive de l’énergie produite à partir du charbon » et à « l’élimination des subventions aux énergies fossiles ». Si la stratégie principale est de diminuer les émissions de CO2 à la source, sa séquestration, c’est-à-dire le stockage à long terme du CO2 hors de l’atmosphère, est aussi une technique envisagée pour atteindre les engagements de l’accord de Paris signé en 2015 dans le cadre de la COP21.

En schéma
 
Schéma à la loupe
L’explication
 
Le cycle du carbone

Le carbone (C) est un élément essentiel à toute forme de vie. Il est à la base des molécules complexes (protéines, lipides, glucides) qui servent à la construction des tissus des organismes vivants. Il s’agit dans ce cas de carbone organique. Il existe également sous forme inorganique (non lié à des êtres vivants). C’est le cas du dioxyde de carbone (CO2) et du méthane (CH4), deux <mark>gaz à effet de serre</mark> contenant du carbone, qui ont un impact majeur sur le climat de la planète. Dans le cycle naturel du carbone, la concentration de CO2 dans l’air résulte d’un équilibre de flux entre les océans, la biosphère et l’atmosphère. Ce cycle est ainsi resté stable pendant plusieurs milliers d’années. Mais depuis 1750, les activités humaines perturbent ce cycle en émettant du carbone dans l’air.

La perturbation du cycle par les humains

D’après le Global Carbon Project, un projet de recherche mondial sur le carbone, la concentration en CO2 a augmenté d’environ 48 % entre 1750 et 2019 [PDF], principalement en raison de la combustion des énergies fossiles (charbon, gaz naturel et pétrole). En les brûlant, on transfère vers l’atmosphère du carbone provenant d’un stock géologique qui aurait dû rester isolé pendant des millions d’années. Le changement d’usage des sols issu de la déforestation ou de l’assèchement de zones humides est responsable d’environ 10 % de nos émissions de CO2. Le Global Carbon Project montre que les activités humaines ont émis 40 gigatonnes de CO2 (GtCO2) par an en moyenne sur la dernière décennie. Ce surplus de CO2 a été absorbé à 30 % par la végétation, à 22 % par les océans et 46 % est resté dans l’atmosphère.

Capture et séquestration artificielle du carbone

La séquestration artificielle du carbone est une solution envisagée pour réduire nos émissions de CO2. Elle implique différentes techniques qui consistent à capter le CO2 industriel à son point d’émission (centrale électrique à énergie fossile, cimenterie, aciérie, etc.), à le concentrer (sous forme de gaz comprimé, liquéfié, carbonates, etc.), le transporter, puis le stocker dans un site géologique adéquat de manière à l’isoler de l’atmosphère pendant des milliers d’années (aquifères salins, réservoirs de pétrole ou de gaz, etc.). Il existe également des techniques pour extraire directement du CO2 de l’air ambiant. Cette approche est plus complexe et moins développée, car la concentration de CO2 dans l’atmosphère est bien plus faible qu’à la sortie des cheminées industrielles.

Un faible déploiement

Selon la base de données du Global CCS Institute, un groupe de réflexion international sur la capture et séquestration du carbone (CCS), il existe aujourd’hui 27 sites de CCS opérationnels dans une dizaine de pays. Ils permettent de capter seulement un millième des émissions humaines de CO2. Pourtant, ces technologies sont souvent présentes dans les modèles mondiaux de transition énergétique. Selon le Global CCS Institute, leur faible déploiement s’explique par les coûts élevés de l’énergie nécessaire à la capture du CO2 et seule une intervention politique peut convaincre les industriels d’utiliser la CCS. Au sein de la communauté scientifique, le consensus est clair : la CCS est une technique intéressante pour réduire les émissions de CO2, mais il est avant tout nécessaire de diminuer fortement l’usage des ressources fossiles pour atteindre la neutralité carbone d’ici 2050.

Reforestation : une solution pour stocker le carbone ?

Si planter des forêts peut stocker du carbone, cette solution se heurte à trois limites. Ce stock met du temps à se former, car il faut des décennies pour que les arbres poussent. Il perdure seulement si la forêt est en bonne santé et n’est pas coupée. Enfin, cette solution est limitée par les surfaces disponibles. Une étude parue dans Science en 2019 montre qu’il y a aujourd’hui la place pour 900 millions d’hectares supplémentaires de forêts dans le monde. Selon Climate Interactive, un groupe de réflexion indépendant à but non lucratif au Massachusetts, le reboisement d’une telle surface absorberait seulement 1 % à 10 % des émissions humaines de CO2 du début de la l’ère industrielle jusqu’en 2100. Selon eux, « le reboisement peut jouer un rôle en tant que partie d’un large éventail de politiques visant à lutter contre le changement climatique, mais ce n’est pas une solution miracle ».

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Pour aller plus loin

Image lien Un diagramme animé du physicien américain Robert Rohde, pour comprendre la dynamique du cycle du carbone depuis 1850.
Image lien Un site du Réseau Action Climat France pour comprendre les principaux résultats du cinquième rapport du Giec.
Image lien Une vidéo instructive du Réveilleur (Rodolphe Meyer) sur la capture et séquestration de carbone pour réduire nos émissions de CO2.
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Dans l’objectif
La naissance d’une étoile
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Photo prise par le télescope spatial Hubble montrant la naissance d’une étoile dans la nébuleuse IC 2631. Crédit photo : Nasa, ESA.

La Nasa a publié le 17 novembre une image infrarouge d’une protoétoile obtenue par le télescope spatial Hubble. Celle-ci se situe à environ 500 années-lumière de la Terre dans la constellation australe du Caméléon. Les étoiles naissent dans des nébuleuses, des nuages constitués de gaz (hydrogène et hélium) et de poussières présents à l’intérieur des galaxies. Dans ces pouponnières stellaires, de taille et de forme très diverses, les gaz et poussières se condensent sous l’effet de la gravitation avant de s’échauffer pour former des protoétoiles dont la température atteint environ 1 million de degrés. À leur tour, ces protoétoiles deviennent de plus en plus denses et chaudes, jusqu’à générer des réactions de fusion thermonucléaire en leur cœur. Elles deviennent alors des étoiles. Le processus conduisant à leur formation dure plusieurs dizaines de millions d’années.

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C’est étonnant
Échanges de baisers chez les fourmis

En échangeant un baiser, les fourmis charpentières de Floride (Camponotus floridanus) se partagent des fluides qui assurent le bon fonctionnement de la colonie, selon une étude publiée par la revue eLife le 2 novembre. Chaque fourmi possède deux estomacs : un premier pour digérer sa propre nourriture et un second, dit jabot social ou « estomac social ». Ce dernier lui permet de nourrir des fourmis dans le besoin et de partager des protéines que la fourmi synthétise. Les protéines présentes dans les « estomacs sociaux » varient selon le rôle de l’individu et l’âge de la colonie. Les jeunes fourmis ouvrières qui s’occupent du couvain, l’ensemble des œufs et larves de la colonie, produisent davantage de protéines aux propriétés anti-âge. Selon les chercheurs, cela est dû à leur contact étroit avec la reine, qui vit beaucoup plus longtemps que le reste des fourmis de la colonie. Autre exemple : les colonies les plus âgées s’échangent davantage de protéines qui favorisent la croissance et la métamorphose des larves que les colonies les plus jeunes.

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Fourmis charpentières (Camponotus floridanus). Crédit photo : Rakeshkdogra/Wikimedia Commons.
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Sur nos radars
FAUSSE CORRÉLATION

Pour expliquer le monde qui nous entoure, il est parfois tentant d’établir un lien entre deux événements qui se produisent dans un certain ordre. Dans une vidéo empreinte d’humour, mise en ligne lundi dernier, les Youtubeurs Mendax et Vled Tapas, qui animent la chaîne Tronche en biais, expliquent comment distinguer corrélation et causalité pour éviter de faire des liens là où il n’y en a pas.

TISSER SA TOILE

Afin de comprendre comment les araignées parviennent à tisser des toiles si complexes, une équipe de chercheurs américains a filmé six individus de l’espèce Uloborus diversus en pleine action. Dans une très courte vidéo, le Blob, un média de culture scientifique, revient sur l’expérience et présente leurs résultats.

CONCOURS PHOTO

Une algue rouge vue au microscope, une sauterelle rose ou du plancton mortel… Les 20 images finalistes du concours photo « La preuve par l’image » 2021 sont disponibles sur le site de l’Association francophone pour le savoir. Créé en 2010 au Québec, le concours invite les chercheurs de différentes disciplines à partager leurs plus belles images de recherche. Les trois vainqueurs, deux prix du jury et un prix du public, ont été désignés le 14 novembre.

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C’était il y a… 205 ans
L’invention du stéthoscope

En 1816, le médecin français René Laennec essaie d’écouter le cœur d’une jeune patiente, mais il n’y parvient pas à cause de ses couches de vêtements. Ne voulant pas la choquer en posant son oreille directement sur sa poitrine, comme il le faisait habituellement, il a l’idée de rassembler quelques pages pour en faire un rouleau, qu’il pose contre son cœur. Miracle : il entend ses battements cardiaques. Le rouleau sera ensuite remplacé par un cylindre en bois, donnant naissance au stéthoscope.

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Stéthoscope original de René Laennec, en bois et en laiton. Crédit photo : Science Museum de Londres.
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Glossaire
Chaque semaine, nous vous proposons des définitions pour certains termes utilisés dans Brief.science, par ordre alphabétique.

ADN. Molécules constituant le support de l’information génétique héréditaire présente dans toutes les cellules des êtres vivants.


Année-lumière. Distance parcourue par la lumière en une année dans le vide, soit 9 461 milliards de kilomètres.


Biosphère. Totalité des écosystèmes présents sur Terre (végétation, animaux, bactéries, etc.).


Fusion thermonucléaire. Réunion de deux noyaux atomiques légers en un noyau plus lourd et plus stable, générant de l’énergie. Au cœur des étoiles, les atomes d’hydrogène sont par exemple transformés en hélium.


Gaz à effet de serre. Gaz présents dans l’atmosphère terrestre qui absorbent le rayonnement infrarouge émis par le sol chauffé par le Soleil. Ces gaz ont pour effet d’emprisonner la chaleur dans l’atmosphère, comme dans une serre.


Hominidé. Famille de grands singes qui comprend l’humain (Homo sapiens) et des espèces proches (homme de Néandertal, Homo erectus, Homo habilis, Australopithèque, etc.), le chimpanzé, le bonobo, le gorille et l’orang-outan.


Photosynthèse. Chez les végétaux et certaines bactéries, la photosynthèse est le processus de fabrication de matière organique (tiges, feuilles, etc.) à partir du gaz carbonique de l’atmosphère (CO2) et de l’eau, en utilisant la lumière solaire comme source d’énergie et en produisant un dégagement d’oxygène.

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C’est ici que votre pause scientifique de la semaine s’achève. On vous souhaite une bonne semaine à écouter ce que vous dit votre cœur.


Cette édition a été confectionnée par Morgane Guillet, Imène Hamchiche et Laurent Mauriac.

Notre dossier sur le cycle du carbone a bénéficié de la relecture de Rodolphe Meyer, ancien chercheur et vidéaste scientifique. Nous remercions aussi Geneviève Bordeleau, géochimiste, et Julia Le Noë, géologue, pour leurs réponses à nos questions.

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