Choses à Savoir SCIENCES

Depuis la fin du XIXe siècle, un laborieux travail a permis d'enregistrer les données astronomiques de millions d'étoiles. Cette collecte d'informations fut menée dans le cadre d'un projet baptisé "carte du ciel", entrepris en 1887 sous l'impulsion d'astronomes de l'observatoire de Paris.

Le projet consistait à prendre plus de 20.000 clichés du ciel. Les plaques photographiques qui en seraient tirées devraient être examinées minutieusement, avec des microscopes ou d'autres instruments de précision.

Le but était de déterminer la position des étoiles figurant sur chaque plaque, en utilisant, pour cela, des astres plus notables, qui serviraient de référence.

Des observatoires du monde entier devaient se partager la tâche. 18 ont répondu à l'appel, chacun devant photographier un morceau du ciel. L'observatoire du Vatican était du nombre.

Pour mener sa mission à bien, son directeur fait appel, en 1909, à la supérieure d'une congrégation religieuse, l'ordre de Maria Bambina. En effet, il a besoin de deux moniales dévouées et patientes.

De fait, ce travail de cartographie du ciel est une tâche répétitive et fastidieuse. Il demande aussi une bonne vue. En somme, une tâche subalterne, que les préjugés du temps réservaient aux femmes. La mère supérieure désigne donc deux religieuses, qui seront bientôt suivies de deux autres.

Elles se mettent aussitôt au travail. Entre 1910 et 1921, Elles notent la localisation et la luminosité de plus de 480.000 étoiles ! L'entreprise ne passe pas inaperçue. En 1920, en effet, le pape Benoît XV reçoit les quatre nonnes en audience privée. Huit ans plus tard, elles sont même décorées par Pie XI.

Malgré tout, le nom de ces religieuses est tombé dans l'oubli. L'assistant du directeur de l'observatoire du Vatican vient de les tirer de cet injuste anonymat.

En effet, elles ont contribué, par leur patient travail, à la collecte des innombrables données alimentant les 254 volumes de cet atlas du ciel. On y trouve des informations précises sur plus de 4,5 millions d'étoiles.

Aujourd'hui, le labeur minutieux de ces "petites mains" de l'astronomie est remplacé par de puissants ordinateurs, qui complètent cette cartographie du ciel.

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Munis d'instruments d'observation toujours plus puissants, les astronomes ne cessent de faire des découvertes nouvelles. C'est ainsi qu'ils détectent, en dehors du système solaire, la présence de planètes qualifiées de "super terres". À quoi ressemblent-elles?

Le qualificatif "super", donné à ces planètes, signifie qu'elles sont plus grosses que la Terre. Autrement dit qu'elles ont une masse plus grande que celle de notre planète. Cependant, les scientifiques ne s'accordent pas sur la mesure précise de cette masse.

Pour certains, une planète ayant 5 fois la masse de la Terre serait une "super Terre", pour d'autres elle n'aurait droit à ce titre que si elle était 10 fois plus massive que la Terre.

Par ailleurs, une "super Terre" est une planète rocheuse. Elle se distingue donc des planètes gazeuses qui, comme Jupiter ou Saturne, appartiennent à notre système solaire. En effet, celui-ci ne contient aucune "super Terre". C'est pourquoi les seules qui ont été décelées sont des exoplanètes, situées en dehors de notre système solaire.

Appeler une planète "super Terre" ne suppose nullement qu'elle soit habitable. Et ce, même si la découverte de vapeur d'eau dans l'atmosphère d'une lointaine exoplanète, qu'on hésite d'ailleurs à qualifier de "super Terre", a soulevé quelque espoir en ce sens.

Les astronomes disposent de deux techniques pour repérer la présence d'une "super Terre". Pour comprendre la première méthode, il faut se rappeler que l'exoplanète observée est en orbite autour d'une étoile.

Pour mesurer la taille de l'exoplanète, on apprécie la baisse de luminosité de l'étoile quand l'exoplanète est amenée, dans sa course, à la masquer partiellement. Cette technique ne permet pas d'évaluer la masse de la planète.

Pour tenter d'apprécier celle-ci, les scientifiques se fondent sur la force gravitationnelle exercée par la planète sur son étoile. Ces calculs ne proviennent pas d'une observation directe, qui n'est pas possible dans la plupart des cas.

Les astronomes doivent également éviter de confondre, au cours de leurs observations, les "super Terre" avec les mini Neptune. Ces dernières planètes, gazeuses et plus petites que Neptune, peuvent être confondues, dans certains cas, avec les "super Terre".

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Quand, la saison venue, vous mordez dans la chair succulente d'une fraise, vous pensez vous régaler d'un de vos fruits préférés. Or, il y a là une légère erreur. En effet, la fraise n'est pas un véritable fruit.

Ou plutôt, elle est composée de centaines de petits fruits. En effet, les fleurs, qui donnent généralement les fruits, sont, dans le cas du fraisier, constituées par une sorte de réceptacle, le synophore.

La fraise naît en quelque sorte de l'expansion de ce réceptacle, qui provient de la fécondation de l'ovule de la fleur de fraisier.

C'est sur ce réceptacle charnu, au large essor, que se fixent de petites graines, appelées "akènes". En botanique, ce terme désigne en effet un fruit sec. On voit d'ailleurs ces petites graines sur la surface de la fraise.

À proprement parler, la fraise n'est donc pas un fruit, mais l'association d'une centaine de petits fruits. Ce sont donc eux que l'on mange quand on déguste une fraise.

La fraise est donc un fruit complexe, ce que les botanistes appellent un "polyakène". Mais elle n'est pas la seule dans ce cas. La framboise ou la mûre sont, elles aussi, de faux fruits.

Elles sont composées de sortes de graines, appelées "drupes", qui, en l'occurrence sont les vrais fruits. Ce type de faux fruits a reçu le nom de "multiples".

De fait, s'il existe plusieurs catégories de faux fruits, c'est qu'ils sont finalement assez nombreux. Ainsi, on peut encore citer les faux fruits "composés", dont l'ananas fait partie.

En effet, l'ananas provient en quelque sorte de la soudure de petites feuilles. Les botanistes parlent, dans ce cas, d'"infrutescence".

Mais il existe encore d'autres faux fruits, et parmi les plus communs. Qui se doute que la pomme, ce fruit si consommé, en fait partie ? Seul le cœur de la pomme correspond au véritable fruit, le reste constituant le réceptacle floral.

Pour être faux, aux yeux de la science, tous ces fruits n'en sont pas moins succulents. 

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En 1950, Francis Tully, un paléontologue amateur, trouve, dans un site fossilifère de l'Illinois, aux États-Unis, le fossile d'une créature qui fera beaucoup parler d'elle. On la surnomme le "monstre de Tully".

Non en raison de son apparence repoussante, mais du fait de la difficulté de la classer dans l'un des groupes définis par la taxonomie. Autrement dit, le "monstre de Tully" faisait-il partie des vertébrés ou des invertébrés ?

On pencha d'abord pour la seconde solution, dans la mesure où ce petit animal marin, qui fréquentait les eaux côtières peu profondes, voilà environ 300 millions d'années, ne semblait posséder ni colonne vertébral ni système osseux.

Mais, durant de longues années, les scientifiques ont poursuivi leurs recherches. Et, en 2016, une équipe de chercheurs américains est parvenue à la conclusion que le "monstre de Tully" était plutôt un vertébré.

Ils ont notamment cru déceler, chez cet animal, la présence d'une notochorde, une structure précédant l'apparition de la colonne vertébrale. Pour eux, le monstre de Tully possédait d'autres éléments caractéristiques des chordés, ces animaux qu'on peut classer dans une catégorie intermédiaire, entre les invertébrés et les vertébrés.

Mais les recherches plus récentes de scientifiques japonais vont dans le sens opposé. Pour eux, le monstre de Tully serait bien un invertébré. Pour arriver à ces conclusions, ils ont utilisé des techniques sophistiquées, l'une d'entre elles permettant de récréer en 3D un de ces animaux, à partir d'une radiographie aux rayons X.

Une technique qui permet de voir des détails invisibles pour les chercheurs précédents. Sur la base de cet examen, les scientifiques ont montré que certains muscles du monstre de Tully ne se retrouvaient en fait ni chez les chordés ni chez les vertébrés.

Quant aux "dents" repérées sur l'animal, elles seraient très différentes de celles des lamproies, avec lesquelles on avait voulu les comparer.

Pour autant, ces chercheurs japonais ne savent pas encore dans quel groupe d'invertébrés classer le monstre de Tully. Certains les associent tout de même aux chordés, d'autres les reliant plutôt aux protostomiens, qui regroupent les vers ou les escargots.

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En 1929, l'astronome américain Edwin Hubble annonce que les galaxies s’éloignent les unes des autres à une vitesse proportionnelle à la distance qui les sépare. Autrement dit, plus une galaxie est loin de nous, plus elle semble s'éloigner rapidement.

Cette découverte par l'observation implique que l'univers soit en expansion avec une vitesse de fuite évaluée aujourd'hui à environ 74 kilomètres par seconde et par mégaparsec.

Toutefois, George Lemaître, un prêtre et physicien belge, avait prédit théoriquement cette loi de récession des galaxies, c'est à dire le fait qu'elle s'éloigne les unes des autres, dès 1927, c'est-à-dire deux années auparavant. Mais sa publication en français était passée inaperçue !

Comment cette expansion a-t-elle été mise en évidence ?

Grâce à l'effet Doppler. Cet effet prédit que le mouvement d’un corps affecte les ondes lumineuses, ou sonores, qu’il émet. Ce phénomène est par exemple observable lorsqu’une ambulance vous dépasse. La sirène est plus aiguë lorsqu'elle se rapproche et plus grave lorsqu'elle s’éloigne. Dans une échographie Doppler, l'image du sang qui s'éloigne de la sonde à ultrasons est colorée en rouge et celui qui s'en rapproche en bleu.

De la même façon, pour évaluer la vitesse d'éloignement d'une galaxie, les astronomes mesurent le décalage vers la couleur rouge de la lumière qu'elle émet, grâce aux techniques spectroscopiques.

Dans le détail, la lumière observée est décomposée en ses différentes longueurs d'onde ou couleurs à l'aide d'un spectromètre, puis les raies caractéristiques des différents éléments chimiques sont identifiées. Ensuite le décalage spectral vers le rouge est évalué en comparant la longueur d'onde observée pour un atome sur cette galaxie avec celle du même atome sur terre. On parvient de la sorte à mesurer le décalage vers le rouge.

C'est ainsi que l'on a observé un décalage vers le rouge chez les objets astronomiques lointains. Et donc leur éloignement, témoin de l'expansion de l'univers.

Et il y a même encore plus étonnant ! Des observations plus récentes sur des supernovæ ont permis à trois lauréats du prix Nobel de physique 2011 de prouver que l'expansion de l'univers se poursuit, mais qu'elle s'accélère aussi !

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De nombreuses météorites s'écrasent sur le sol de notre planète. D'après la NASA, pas moins de 230 météorites, pesant plus de 10 grammes et mesurant entre 2 et 10 centimètres, tombent sur terre chaque jour.

Il est donc toujours possible de trouver l'un de ces petits morceaux de roche venus de l'espace, même si c'est assez rare. Le premier réflexe est de le prendre en main, surtout si on l'a vu tomber du ciel.

Et pourtant, il faut se garder de le faire. En effet, vous risqueriez de vous brûler. Non par l'effet de la chaleur, mais par celui du froid. Si, lors de l'entrée dans l'atmosphère terrestre, la friction de l'air réchauffe les météorites, ce phénomène dure très peu de temps.

Et surtout, il ne concerne que la surface de l'objet. Le cœur de la météorite, lui, reste glacé, aux environs de -30°C. Une température suffisamment froide pour vous causer cette sensation de brûlure.

Mais il existe un autre danger, non pour vous, cette fois, mais pour la météorite. En effet, vous risqueriez d'endommager cette roche extraterrestre en la manipulant. De fait, les microbes de la peau, ou d'autres éléments, peuvent, à la longue, abîmer la surface et ternir la croûte de l'objet. Ce contact peut aussi favoriser la corrosion de la météorite.

Alors que faut-il faire ? Il est recommandé de l'enrober d'un papier aluminium bien propre ou de la mettre dans un sac en plastique qui n'a pas encore servi. Bien entendu, mettez des gants de protection avant de toucher la météorite.

Si vous en avez la possibilité, prenez en photo l'emplacement où vous l'avez découverte. Ce sera un précieux renseignement pour les scientifiques qui travaillent sur la question.

Enfin, le mieux est de signaler votre trouvaille à Vigie-ciel. Il s'agit d'un projet de science participative, qui dépend du Muséum national d'histoire naturelle de Paris.

Comme son nom le laisse supposer, ce programme invite le public à faire part aux scientifiques de ses observations concernant les météorites mais aussi les étoiles filantes.

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On le sait, il existe deux sortes de planètes, les planètes telluriques, composées de roches et de métal, et les planètes gazeuses, composées, comme leur nom l'indique, de gaz légers, comme l'hélium ou l'hydrogène.

On pourrait se demander si, du fait de leur composition, ces dernières planètes ne pourraient pas prendre feu ou même exploser. En effet, la plupart des gaz sont inflammables.

D'après les spécialistes, une telle éventualité est impossible. Pourtant, il y a bien un combustible tout trouvé sur ces planètes : l'hydrogène, qu'on trouve en abondance sur Jupiter et Saturne, et sur d'autres planètes gazeuses, comme Uranus et Neptune.

Ces deux dernières planètes recèlent aussi du méthane, qui peut aussi servir de combustible. Ce qui manque, en revanche sur ces planètes gazeuses, c'est le comburant, autrement dit une substance qui permet la combustion de l'hydrogène ou du méthane.

Ainsi, l'oxygène est un excellent comburant, mais il n'y en a pas sur ces planètes gazeuses, sinon des quantités infimes. Faute de ce comburant, ces planètes ne peuvent donc pas exploser.

Et s'il y avait un peu plus d'oxygène sur ces planètes gazeuses, que se passerait-il ? En plus d'un carburant et d'un comburant, en effet, il faut une étincelle pour mettre le feu aux poudres.

Sur Saturne, par exemple, on pourrait la trouver dans les nombreux orages qui éclatent sur cette planète.

Les curieux pourraient encore poser une autre question sur les planètes gazeuses : comment se fait-il que les gaz qui les composent ne se dissipent pas dans l'espace ? On sait à quel point, en effet, ils sont volatils.

Prenons par exemple le cas de Jupiter, composée essentiellement d'hydrogène et d'hélium. À la place de la planète, on trouvait, au départ, un grand nuage de poussières, de gaz et de glace.

Peu à peu, ces éléments se sont agglomérés pour former un agrégat plus dense, dont la gravité a commencé à attirer ce qui l'entourait, à commencer par les gaz. Et c'est la force gravitationnelle de la planète qui les retient dans son attraction, les empêchant de s'échapper dans l'espace.

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Le rover Perseverance a atterri sur Mars en février 2021. Depuis lors, il est à l'œuvre pour repérer d'éventuelles traces d'une vie ancienne sur la planète rouge. Pour les trouver, il collecte de nombreux échantillons de roches.

Cette vie aurait pu se développer grâce à la présence d'eau liquide sur Mars, dont les scientifiques ne doutent plus. Le rover chinois Zhurong, posé sur Mars en mai 2021, aurait même trouvé des indices montrant que cette eau n'aurait disparu qu'à une époque relativement récente.

Lancé encore plus tôt, en 2003, le rover Opportunity avait mis en évidence que les ondulations du sol d'un ancien lac provenaient sans doute du mouvement des vagues.

C'est dans ce contexte que la dernière découverte faite par le rover Perseverance prend tout son poids. Des clichés pris par le robot auraient en effet démontré l'existence d'une rivière à haut débit se déversant dans le lac qui occupait, voilà plusieurs milliards d'années, le cratère Jezero.

C'est la taille des cailloux transportés par la rivière qui a pu donner une idée de la force du courant. La forme précise de ce cours d'eau reste encore à déterminer.

Le cratère d'impact Jezero, d'une cinquantaine de kilomètres de diamètre, a été choisi par la NASA comme site d'atterrissage dans le cadre de la mission "Mars 2020", dont fait partie le lancement de Perseverance.

La présence d'eau, dans le cratère, a notamment été déduite de la découverte de roches argileuses. Il semblait aussi que le delta, repéré sur place, avait été formé par les rivières alimentant le lac.

La dernière découverte du rover Perseverancve a modifié l'idée que les scientifiques se faisaient jusque là de la formation du relief de Mars. En effet, cette rivière tumultueuse devait charrier de grandes masses de débris et d'alluvions.

Au fil du temps, la force de l'eau a conduit à l'empilement de ces sédiments, formant des affleurements rocheux caractéristiques, dont l'un s'élève à une vingtaine de mètres de hauteur. Ils ont ensuite été rongés par l'érosion éolienne.

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Durant la guerre d'Espagne, à la fin des années 1930, un homme reçoit une balle dans la tête. Il survit par miracle à cette grave blessure, son état ne justifiant pas même une intervention chirurgicale.

Cette personne, que les médecins appellent le "patient M", n'en sort cependant pas indemne. En effet, il perd l'usage de l'œil gauche. Et, surtout, il constate un curieux phénomène.

Il se rend compte, en effet, qu'il voit le monde à l'envers. Si une personne se trouve à sa gauche, il la voit à sa droite. Et s'il déchiffre les lettres normalement, il peut aussi les lire à l'envers.

Mais cette singulière perception ne s'applique pas qu'à la vision. L'ouïe et le toucher sont tout autant concernés. Ainsi, quand un son se fait entendre par la gauche, le patient M le perçoit avec son oreille droite.

Et si on lui touche le bras droit, il ressent cette sensation sur le bras gauche. Mais ce singulier patient fait état de phénomènes encore plus étranges.

En effet, il ne voit pas toujours les couleurs de la même manière que les autres, et il a parfois la curieuse impression qu'elles se détachent de leur objet. Il lui arrive aussi de voir des choses en triple exemplaire.

Ce cas étrange, et sans doute unique, a fasciné les médecins. Il leur a semblé en effet riche d'enseignements sur le fonctionnement du cerveau. Jusque là, on le voyait plutôt comme un ensemble de compartiments.

Si une lésion endommageait l'un d'eux, le fonctionnement de la partie du cerveau correspondant au secteur touché devait être altéré. Mais l'histoire du patient M a permis de considérer le cerveau comme un ensemble dynamique, dont les diverses parties communiquent entre elles.

L'atteinte d'une région cérébrale entraînerait donc la rupture d'un équilibre global. Quoi qu'il en soit, voir le monde à l'envers n'a pas empêché le mystérieux patient M de vivre longtemps. Il ne décède en effet qu'à la fin des années 1990, emportant son secret avec lui.

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