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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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Mercure et environnement
Les activités humaines auraient conduit à une forte augmentation du mercure dans le milieu naturel.

Un comité international de scientifiques a produit une évaluation mondiale du mercure pour l'UNE (Nations Unies pour l'environnement). Le rapport de 2018 démontre une augmentation significative du mercure dans l'atmosphère avec une hausse d'environ 450 % par rapport aux niveaux naturels (prévalant avant 1450) et à une augmentation moyenne des dépôts de mercure vers les océans et les sols de 300 % .

Le mercure et l'environnement

Le mercure élémentaire gazeux (Hg0), aussi appelé "mercure métallique", est émis dans l’atmosphère par des sources naturelles et par des sources anthropiques. La seule source naturelle primaire du mercure est volcanique, qu'elle soit terrestre (volcans) ou marine (sources hydrothermales). Le mercure circule à la surface de la terre transitant par dégazage des eaux de surface, plantes, et feux de forêt.

Le mercure est un polluant absorbé aussi bien par les écosystèmes terrestres que marins. De plus, son temps de séjour dans l'atmosphère est suffisamment long pour qu'il soit distribué à une échelle globale. Il est donc en mesure de contaminer des milieux très éloignés des lieux d'émission. Complexe, son cycle dans le milieu naturel fait intervenir plusieurs espèces chimiques organiques et inorganiques, et dépend de variables telles que la température, l’ensoleillement, la végétation et l'activité bactérienne.

Le cycle du mercure est semblable au cycle du dioxyde de carbone dans la mesure où il existe des émissions naturelles et des échanges entre l’atmosphère et l’océan. Durant le temps géologique, une grande partie du CO2 a été séquestrée par les plantes et enfouie dans les fonds terrestres et océaniques. Sa concentration est donc moindre à la surface de la Terre, dans l'atmosphère ou dans la mer. Les émissions de CO2 sont issues de la combustion des plantes, du charbon ou du pétrole et enrichissent à nouveau l'atmosphère et l’océan. C'est également le cas du mercure, dont une grande partie a été séquestrée et est aujourd’hui réémise.

La toxicité du mercure métallique (Hg0) dépend de sa forme physique : nocif lorsque ses vapeurs sont inhalées, il ne présente qu'un très faible danger sous forme liquide. Quant à la forme ionique du mercure, Hg2+, déjà toxique, elle peut se transformer en méthylmercure (CH3Hg+), une forme organique du mercure très répandue dans l'environnement et d'une extrême toxicité.

Le Dr. Lars-Eric Heimbürger-Boavida, océanographe chimiste du CNRS au MIO (Institut Méditerranéen d'Océanologie) explique que : «L’homme a ajouté, et continue à ajouter du mercure dans les océans. Les niveaux restent néanmoins très faibles, le mercure est même parmi les éléments les moins concentrés. On parle de picogrammes par litre. Les bactéries qui vivent dans l’océan transforment une partie de ce mercure en méthylmercure. Ce methylmercure se bioamplifie le long de la chaîne alimentaire d’un facteur 50 millions. C’est-à-dire qu’un prédateur comme le thon peut atteindre des niveaux de mercure de 1 mg/kg (la limite de vente en France étant de 0.5 mg/kg). Ce milligramme est dispersé dans 50 millions de litres d’eau de mer avant de s’accumuler dans le phytoplancton, puis le zooplancton, puis les petits poissons, tout en augmentant dans les niveaux et les proportions à chaque niveau de la chaîne alimentaire. »

Des évaluations mises à jour 

Tous les cinq ans, une équipe internationale de scientifiques est chargée par l’UNE d’une évaluation du bilan mercure, à l'échelle mondiale. Les chercheurs ont d'abord pensé que l'exploitation minière de l'argent dans l’Amérique du Sud, du XVIe à la fin du XIXe siècle (orpaillage), était la plus importante source d'origine humaine de mercure atmosphérique de l'histoire. Cependant, de récents travaux ont conduit à réviser à la baisse le rôle des émissions minières, en s'appuyant en particulier sur la géochimie du minerai d’argent et sur des documents historiques relatifs à l'utilisation du mercure.

Il résulte de cette réévaluation un bilan réajusté dans lequel les émissions de mercure dans l'atmosphère dues aux activité humaines ont entraîné une augmentation moyenne de 300 % des dépôts de mercure dans les continents et les océans, une augmentation de 230 % de la concentration en mercure des eaux marines de surface et de 12 à 25 % pour les eaux marines plus profondes . « Il est donc possible que le thon contienne aujourd’hui jusqu’à 3 fois plus de mercure à cause de nos émissions », ajoute le Dr. Lars-Eric Heimbürger-Boavida.

Afin de réduire et de limiter les incertitudes, les chercheurs ont également donné des indications de recherche spécifiques en prônant notamment une meilleure compréhension des processus fondamentaux du cycle du mercure et l'amélioration continue des inventaires des émissions de grandes sources naturelles et anthropiques : « On parle d'une augmentation du mercure par rapport aux niveaux naturels. Pour ce faire, il faudrait bien quantifier les apports naturels », précise le Dr. Lars-Eric Heimbürger-Boavida. C'est pour cette raison que les chercheurs prônent notamment une meilleure compréhension des apports naturels tels que les sources hydrothermales.

Publié le 05/12/2018

En savoir plus :

Sur le cycle du mercure:
http://envlit.ifremer.fr/content/download/28153/232653/file/fiche1.pdf
Sur le mercure dans l'océan: https://twitter.com/m3lab?lang=en
Sur l'évaluation : https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b01246

Yassa HARBANE
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