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Un moteur moléculaire à effet tunnel

Credit: Empa
Un moteur quantique
Comme d’autres moteurs moléculaires de cette échelle, le fonctionnement de ce nanomoteur conçu à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), met en jeu la mécanique quantique. Mais l’originalité de ce nouveau moteur réside dans le fait que la cause-même ...

Photo-ionisation

A photo of the COLTRIMS reaction microscope built by Alexander Hartung as part of his doctoral research in the experiment hall of the Faculty of Physics. Credit: Alexander Hartung.

La quantité de mouvement de la lumière

Bien que de masse nulle, la lumière possède une quantité de mouvement ...

Vers de nouvelles technologies de chargeurs

Image Vedecom - DR

Des composants indispensables

De nombreux appareils électriques fonctionnant sur piles ont besoin d’être chargés régulièrement. On emploie donc des accumulateurs électrochimiques. Ces derniers sont rechargeables un très grand nombre de fois, contrairement aux piles. Téléphones ...

Un micro-accélérateur de particules

Vue du tunnel du LHC - Auteur : Maximilien Brice, CERN

Des ondes électromagnétiques pour accélérer les particules

Les physiciens de l’infiniment petit emploient des accélérateurs pour communiquer aux particules de très grandes vitesses afin de produire des collisions énergétiques. Au CERN par exemple, ...

Tromper une caméra thermique

Caméras thermiques : « filmer la température »

Tout corps, en raison de sa température, émet par sa surface un rayonnement dont le spectre (fréquence ou longueur d’onde en abscisse, intensité en ordonnée) couvre théoriquement toute la gamme des ondes électromagnétiques, l’intensité de l’émission variant ...

Piles bêtavoltaïques au carbone 14 recyclé

Des piles « bêtavoltaïques »

Certains noyaux radioactifs, généralement ceux possédant trop de neutrons par rapport à leurs protons, transmutent un neutron en proton, électron et antineutrino. Cette réaction s’appelle la radioactivité bêta moins et s’écrit n -> p + e- + v. L’électron ...

Une forêt tropicale en Antarctique

Vue d'artiste de cette forêt (C) Alfred-Wegener-Institut, James McKay, Creative Commons licence C-BY 4.0
Un sol bien conservé

Des chercheurs de l'Institut Alfred-Wegener ont découvert un sol forestier du Crétacé très bien préservé dans les fonds marins proches du continent Antarctique. Une carotte sédimentaire a été prélevée en 2017 près du glacier de l'île de Pine Island. L’aspect de cette carotte a retenu l’attention des chercheurs : « la coloration inhabituelle de la couche sédimentaire située entre 27 et 30 m de profondeur différait nettement des couches supérieures » explique Dr. Johann Klages, géologue et principal auteur principal de cette étude, parue dans la revue Nature.

L’excellente préservation de ce sol vieux de 90 millions d’années a permis d'identifier des traces de pollen, de spores, des restes de plantes à fleurs avec leurs cellules individuelles et tout un réseau dense de racines. Ces informations précieuses issues des fossiles suggèrent un paysage étonnant dans l’Antarctique occidentale, à l’époque des Dinosaures : une région couverte par une forêt tropicale marécageuse, avec de nombreux conifères et des fougères arborescentes. L’un des chercheurs, le Professeur Salzmann, compare ainsi cette forêt ancestrale aux forêts qu’on peut trouver actuellement en Nouvelle-Zélande.

Une concentration en dioxyde de carbone revue à la hausse

Le Crétacé correspond à l’une des périodes les plus chaudes sur Terre, au cours des dernières 140 millions d’années, également caractérisée par un niveau élevé des océans.

L'étude approfondie des sédiments suggère une pluviométrie importante et une température annuelle moyenne de 12 °C, et de 19 °C l'été. Pour une région privée de soleil 4 mois par an durant la nuit polaire, ces niveaux sont incompatibles avec la présence d'une calotte glaciaire telle que celle existant actuellement. 

Ces conditions climatiques seraient dues à une forte concentration en dioxyde de carbone dans l'atmosphère, expliquant un climat aussi tempéré sous de telles latitudes (82° S). « Avant cette étude, l’hypothèse généralement admise était que la concentration de dioxyde de carbone moyenne globale durant le Crétacé était d’environ 1 000 parties par million. Mais les résultats de nos simulations font ressortir des concentrations de 1 120 à 1 680 ppm », explique le Professeur Gerrit Lohmann.

Péripéties géologiques 
A l'époque du dépôt de ces sédiments, l'Ouest du continent Antarctique et la Zélande étaient sur le point de se séparer. Après ce phénomène d'expansion des fonds océaniques, le phénomène de subduction prit le dessus, ce qui explique que les couches géologiques se retrouvent sous les fonds marins aujourd'hui. D'autre part, durant la glaciation de l'Antarctique occidental, il y a 30-35 millions d'années, des sédiments du plateau continental ont été charriés par les glaciers jusqu'au fond des mers. Ces deux processus expliquent la situation actuelle de ces couches sédimentaires.

Publié le 20/04/2020

En savoir plus :

L’étude complète publiée sur Nature : https://www.nature.com/articles/s41586-020-2148-5.epdf?referrer_access_token=zdctooWmIkrZLMYcqEl3U9RgN0jAjWel9jnR3ZoTv0MUgcU_4QsUvTrkUoSjhemG2b7YiuOYcHX9_0y__xu3XNKefb2foLtaKkLSuC-ua6aP_DA6Dtn0lXmUktYhjhgi9WwJE1fE_36_XtVA2KwB93HaQ8wk_UUynIoIdrgcd8S9ueUzjsMPvYNwqv-QUVQoWFr6_aFQ4_u83nIfNchI09TYs3o1TMuRAHdsZTEf_ijt3gOUn6b2CaRIKPg1oo3549YEK19x3Har1IJCoasnyTEzSpIvtsbWkZ__2XEfH-s=&tracking_referrer=www.cbsnews.com

 

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La photosynthèse artificielle
De nombreux travaux de recherche s'inspirent du processus naturel de photosynthèse

CC by U.S. Department of Energy / United Joint Center for Artificial Photosynthesis

Une quête bioinspirée

La photosynthèse est le mécanisme grâce auquel les plantes produisent des matières organiques telles les glucides, en utilisant l'énergie fournie par les rayons du soleil. Pour cela, elles consomment de l'eau (et des minéraux), du CO2 (dioxyde de carbone) et rejettent de l'oxygène.
Depuis les années 1990, l'idée de reproduire de manière artificielle le mécanisme de la photosynthèse se développe au sein de la communauté scientifique, plus particulièrement chez les chimistes et les biologistes. Comme le souligne Bill Gates, cofondateur de Microsoft, « si cela marche, cela pourrait être magique », notamment parce que la photosynthèse artificielle consomme du CO2, le principal gaz à effet de serre, responsable du réchauffement climatique. Mais parvenir à reproduire cette conversion de l'énergie solaire en énergie chimique qu'effectue la photosynthèse reste un vrai défi auquel s'attèlent de nombreuses équipes de recherche dans le monde, dans une démarche qui s'inspire de la nature. 

Diverses pistes de recherche

Certaines approches visent à se servir de l'énergie solaire pour produire un carburant, l'hydrogène, ainsi que de l'oxygène. L'idée est de séparer les molécules d'eau (H20) en hydrogène (H2) et en oxygène (02), grâce à des catalyseurs. Pouvoir dissocier en même temps du dioxyde de carbone, conduirait à des composés riches en carbone et hydrogène, des carburants très énergétiques. Les émissions en CO2 de ces carburants pourraient alors être recyclées par le même processus. C'est ce que semblent avoir réussi des chercheurs de Harvard, en utilisant des micro-organismes spécifiquement sélectionnés. Le rendement global de conversion serait de 10%, à comparer au chiffre de 1% du rendement de la photosynthèse naturelle (production de glucose). Ces pistes de recherche bénéficient des travaux fondamentaux sur le phénomène de la photosynthèse, qui est loin d'avoir livré tous ses secrets. Des chercheurs français viennent ainsi d'apporter une nouvelle brique à cet édifice intellectuel en cours d'élaboration. Ils sont parvenus à caractériser l'un des quatre électrons impliqués dans les réactions photochimiques au coeur de la photosynthèse. L'enjeu est en effet d'identifier les édifices moléculaires parfois transitoires et les processus qui permettent de capter l'énergie lumineuse, et d'accumuler des charges électriques, ce qui permet à des réactions chimiques de se produire.

Applications extraterrestres

Les bienfaits de la photosynthèse artificielle sont multiples. Des chercheurs américains ont en effet réussi à produire des composés riches en nitrates, qui peuvent être utilisés comme engrais. Les différentes formes de photosynthèse artificielle pourraient ainsi servir à la colonisation de planètes telles que Mars, dont l'atmosphère est très riche en CO2 (plus de 95%), en y produisant du carburant, des engrais et de l'oxygène, pour approvisionner une future base sur la planète rouge.

Pour en savoir plus

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