Ma dose de science #5

Au menu : biomimétisme, exoplanètes et science & humour

La peau du dindon inspire les scientifiques

La peau du dindon inspire les scientifiques

Biomimétisme –  « L’Art imite la Nature » écrivait Aristote. La science aussi. Plutôt que de chercher l’inspiration ex nihilo, les scientifiques préfèrent souvent observer et mettre en œuvre des stratégies d’adaptation animale qui ont fait leurs preuves. Voici un petit florilège parmi les annonces récentes :

Leonard de Vinci dessinait déjà des machines volantes telles des chauves-souris. Des chercheurs de Virginia Tech ont minutieusement analysé comment ces mammifères battaient des ailes. C’est assez complexe et les robots chauves-souris sont encore loin. Batman peut souffler.

Par contre Spiderman se fera peut-être concurrencé par ces robots-araignées développés par des chercheurs suisses.  Ces hybrides sont capables de se déplacer verticalement sur un fil solide qu’ils fabriquent eux-mêmes avec une colle durcissant à l’air libre.

Le dindon inspire un capteur chimique. Ce n’est pas une farce. Sous l’effet de l’énervement, la tête du volatile passe du rouge au bleu à cause des fibres de collagène de la peau qui se réorganisent et absorbe différemment la lumière. Un chercheur de l’université de Berkeley a transposé ce principe pour fabriquer, entre autre, un détecteur à TNT.

Si vous en voulez encore, découvrez ici comment on confectionne une moustache de chat électronique pour sentir l’environnement ou pour voir comment l’étude des coquilles de mollusques permet de rendre le verre plus résistant.

Heureusement que les animaux ne réclament pas de royalties, car la liste est longue rien que dans les publications récentes. Mais il faut aussi ne pas se laisser s’enflammer, car les chercheurs ont bien compris que mettre l’accent sur un lien entre leurs travaux et l’ingéniosité de la nature éveillera plus facilement l’intérêt de journalistes et de potentiels investisseurs. Le monde de la recherche possède aussi ses stratégies d’adaptation.

Résurrection au clair de Lune – Les carottes ne sont peut-être pas cuites pour le Lapin de Jade. Ce rover, qui a été déployé par la Chine sur la Lune le 14 décembre dernier, connaissait quelques difficultés depuis la tombée de la seconde nuit lunaire, à la fin du mois de janvier. Les scientifiques chinois espéraient une amélioration au retour du jour, soit quatorze jours plus tard, le 9 février. Mais aucune nouvelle. L’annonce du décès du lapin a donc commencé à circuler.  Elle a été démentie le lendemain par le responsable du programme lunaire chinois. Cependant, on ne connait pas encore l’état exact du robot et les espoirs de le revoir gambader de nouveau sur le sol lunaire sont minces

Chasse-planètes –  L’Agence spatiale européenne vient de sélectionner la mission PLATO dans le cadre de son programme Vision cosmique. PLATO, pour PLAnetary Transits and Oscillations of stars,  recherchera des planètes de tailles approchant celle de la Terre en dehors du système solaire, de préférence des planètes situées dans la « zone d’habitabilité » de leur étoile, c’est-à-dire à une distance telle que la température permette l’existence d’eau liquide à la surface. Le satellite sera lancé en 2024. D’ici là, le satellite Gaïa, parti en décembre 2013, la mission Tess de la Nasa prévue en 2017 ou le JWT, qui remplacera Hubble en 2018, scruteront le ciel en quête d’autres mondes.

Humour fou –  Connaissez-vous l’histoire des 500 humoristes qui rentrent dans le bureau d’un psychiatre ? En fait, ce n’est pas une blague, mais une étude parue le mois dernier dans le British journal of psychiatry. Grâce à un questionnaire de personnalité, les chercheurs ont comparé les humoristes avec les acteurs et des personnes « normales » (ie qui n’exercent pas une activité « créative ») sur 4 traits particuliers : la croyance dans le paranormal, la difficulté à focaliser son attention, la volonté d’éviter les moments d’intimité ainsi que la tendance à l’impulsivité. Verdict : les acteurs ont un score plus élevé que la normale, mais les humoristes les battent sur tous les points. Cependant, les scientifiques mettent en garde contre les conclusions hâtives et le stéréotype de l’artiste fou. Est-ce que la prochaine étape ne devrait pas se concentrer sur les chercheurs ?

En attendant, les scientifiques aussi ont de l’humour. Ok, il est un peu spécial. La preuve avec ce top 10 des blagues scientifiques par Stephen Hawking. Attention, si vous riez, c’est que vous êtes contaminés.

Pour une tentative de traduction en français : voir ici.

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Plus de 1000 exoplanètes au compteur !

Vue d'artiste d'une exoplanète (crédit : Nasa)

Vue d’artiste d’une exoplanète (crédit : Nasa)

Ça y est ! La barre des 1000 mondes découverts à l’extérieur du système solaire vient d’être franchie. Du moins si on en croît le décompte de ce catalogue tenu par un chercheur de l’Observatoire de Paris. Ce palier est bien sûr symbolique, car il y a sans doute quelques « fausses alarmes » qui se révèleront ne pas être des planètes et surtout parce que les données du satellite Kepler fournissent quelques milliers d’autres candidates dont l’existence ne demande qu’à être confirmée. Aujourd’hui, la découverte d’une exoplanète ne fait plus la Une des journaux. Elles sont d’ailleurs souvent annoncées par  « grappes » de 5 ou 10. Mais il y a seulement une vingtaine d’années, le système solaire, avec ses planètes, était encore une exception dans l’univers.

51 de Pégase b lance la traque

Au début des années 1990, la quête des exoplanètes n’est pas un sujet de recherche nouveau. Plusieurs chercheurs avaient fait des annonces auparavant, en s’appuyant notamment sur l’astrométrie, une technique qui consiste à mesurer précisément la position d’une étoile et à déceler d’éventuelles perturbations dues à une planète Mais ces découvertes étaient entachées d’erreurs, et les scientifiques avaient dû se rétracter.  En effet, les scientifiques ne cherchent pas à voir directement une planète extrasolaire avec leur télescope : ce serait comme chercher à distinguer la lueur d’une bougie (la planète) à côté de celle d’un phare (l’étoile). Il y a bien sûr de nos jours des exceptions

Plutôt que de mesurer la position des étoiles, les chercheurs  peuvent également mesurer les variations de leur vitesse. Comment ? En observant la fréquence de la lumière de l’étoile, ou, pour le dire vite, sa couleur. Vous avez sans doute déjà entendu la sirène d’un camion de pompier : quand il s’approche de vous, le son semble devenir de plus en plus aigu (sa fréquence augmente), puis il s’éloigne et la sirène devient plus grave (sa fréquence diminue). C’est pareil pour la lumière qui nous parvient d’une étoile : lorsqu’elle se déplace vers la Terre, nous voyons la fréquence de sa lumière augmenter (c’est-à-dire que nous voyons sa couleur « bleuir ») et quand elle s’éloigne, sa couleur « rougit ». Ce phénomène s’appelle l’effet Doppler, et vous pouvez en apprendre plus ici. Evidemment, cette variation est très faible et nécessite un instrument spécial couplé à un télescope : un spectrographe.

Au tournant 1994-1995, c’est avec un spectrographe nommé Elodie que les astronomes suisses Michel Mayor et Didier Queloz scrutent la voûte céleste, et en particulier, 142 étoiles. Parmi ces astres, un attire leur attention. Il s’agit de la 51e étoile de la constellation de Pégase. Il semble que les  infimes variations de sa vitesse soient dues à la présence d’une planète à ses côtés. Mais voilà, ce serait une planète géante tellement proche de l’étoile que sa révolution ne durerait que 4,2 jours ! Alors les astronomes hésitent. Un article théorique ne vient-il pas d’être publié au début de l’année 1995 qui affirme que des planètes géantes ne peuvent tourner que loin de leur étoile, comme Jupiter qui orbite en 11 ans autour du Soleil ? En juillet 1995, un an après les premiers signes de la présence de la planète,  Michel Mayor et Didier Queloz refont une nouvelle fois leur mesure : le signal est toujours là, avec la même périodicité.  Les tergiversations ne sont plus de mise et le 6 octobre, dans la revue Nature, ils annoncent la découverte de 51 de pégase b, officieusement appelée Bellerophon, tel le dompteur mythologique de Pégase.

Leurs principaux concurrents, les américains Geoffrey Marcy et Paul Butler en perdent leurs lunettes : eux ne cherchaient pas si près de l’étoile ! Quelques mois plus tard, ils confirment la découverte de Mayor et Queloz et apportent en plus deux nouvelles planètes du même acabit. Le compteur à exoplanète est débloqué.

Des mondes divers et exotiques

Depuis la chasse est ouverte. Soit avec la mesure des vitesses soit grâce à d’autres méthodes comme le transit ou l’effet de microlentille gravitationnelle. Ou encore avec des satellites comme Kepler, malheureusement tombé en panne.  Les « Jupiter chaudes » comme 51 de pégase b ont d’abord été les plus nombreuses à tomber dans les filets des astrophysiciens. Ce sont les plus grosses et les plus proches de leur étoile, donc celles qui produisent les effets les plus facilement observables. Mais il y a aussi des « Neptunes chaudes », comme Mu Ara c, à mi-chemin entre une géante gazeuse et une planète tellurique comme la Terre. Puis des « super-Terres », qui font jusqu’à dix fois la masse de notre planète.  Des mondes complètement exotiques aussi : il existe des planètes errant au milieu de nulle part comme PSO J318.5-22, quelques unes avec plusieurs soleils comme PH1, d’autres où il pleuvrait du verre comme HD 189733b, et même certaines autour de pulsar, comme celle découverte par Dale Frail et Aleksander Wolszczan en 1992 (avant même Michel Mayor).

En 20 ans, les planètes du système solaire sont donc passées du statut d’îlots perdus dans l’océan étoilé à celui de membre quelconque d’un archipel immense, mais dont aucune partie ne ressemble à une autre !

La distance qui nous sépare de ces mondes va de quelques années lumière (la plus proche serait Alpha Centauri Bb, dont l’existence reste à confirmer) à plusieurs dizaines d’années lumière. Néanmoins, les exoplanètes que l’on connaît pour l’instant sont nos voisines. Or il y aurait quelque 200 milliards d’étoiles dans la Voie lactée et  au moins autant de galaxies dans l’univers. De quoi donner le vertige sur le nombre de planètes potentiellement habitables. Alors pourquoi pas la vie ailleurs ? La quête ne fait que commencer…

Pour aller plus loin :

Dose # 1

Le cocktail de la semaine : électricité, chant des oiseaux et exoplanètes

L’électricité ferait pousser la bosse des maths. Des chercheurs de l’université d’Oxford prétendent en effet que des stimulations électriques localisées du cerveau augmentent les capacités de calcul mental. Pour les besoins de l’étude, parue dans la revue Current Biology, les apprentis électriciens ont placé des électrodes sur le sommet du crâne de 13 volontaires. Tandis que ces derniers planchaient sur des problèmes arithmétiques, un courant dont l’intensité fluctuait de manière aléatoire est venu chatouiller leur cortex préfrontal dorsolatéral, impliqué dans les processus de calcul. En parallèle, un groupe témoin se frottait aux mêmes problèmes sans dopage électrique. Verdict : de meilleurs résultats pour les personnes stimulées, tant sur leur performance en calcul que sur leur capacité à mémoriser une équation. Même après 6 mois, les effets semblent persister au moins en partie. Mais l’innocuité du traitement n’est pas encore prouvée. Les allergiques aux maths sont donc loin d’être une espèce en voie de disparition.

En revanche, le glaucope cendré de Nouvelle Zélande est en danger. En 2004, on ne recensait plus que 400 couples de ces oiseaux connus pour leur chant rappelant la sonorité de l’orgue. Depuis plusieurs années, un programme de relocalisation existe pour déplacer une partie de la population vers d’autres réserves de l’île. Mais des écologues des universités de Waikato et de Lincoln ont montré que suite à leur déplacement, les oiseux avaient modifié leur chant. Présentés dans  Applied ecology, les résultats de l’étude montrent que le chant des individus relocalisés diverge de celui de la population source, tout en étant moins diversifié. A la manière des enfants apprenant à parler, les glaucopes apprennent à chanter en écoutant leurs  parents et leurs congénères. Les individus déplacés ont donc emporté avec eux moins d’éléments de chant, ce qui explique les différences, qui s’accroissent avec le temps. Or le chant est important dans la reconnaissance mutuelle des oiseaux, en particulier pour la reproduction. Une trop grande différence pourrait donc empêcher à terme l’accouplement entre deux glaucopes issus de réserves différentes. Ce n’est heureusement pas encore le cas, en diffusant un playback des chants d’une population à l’autre, les oiseaux étaient capables de reconnaître leurs semblables.

Le satellite Kepler, lui, a peut-être poussé le chant du cygne.  Lancé en 2009 par la NASA, le téléscope spatial est en effet tombé en panne. La faute au dysfonctionnement des gyroscopes, y compris celui de secours. Ces instruments permettent au satellite de pointer dans une direction précise de l’espace.  Cet incident sonne sans doute le glas de la mission, mais la découverte d’une nouvelle exoplanète pourrait la conclure en beauté. Pendant près de 4 ans, Kepler a chassé les planètes qui tournent autour d’une autre étoile que le soleil. Celles-ci sont trop loin pour être observées directement. Le satellite est donc à l’affût  du phénomène de transit : lorsque la planète passe devant son étoile, la quantité de lumière qui nous provient de cette dernière baisse. Cette diminution revient périodiquement à chaque révolution de la planète. Grâce aux données de Kepler, les astronomes, aidés par de simples citoyens sur le site planethunter.org , ont découvert quelques 2740 exoplanètes potentielles dont 132 ont été confirmées. Mais cette fois-ci, c’est une nouvelle méthode qui a été utilisée par une équipe d’astrophysiciens américains et israéliens. Son nom : Beer. Comprenez BEaming, Ellipsoidal and Reflection/emission modulations. Une goutte de relativité restreinte, une pointe d’effet de marée forme le cocktail de l’algorithme Beer, qui a déniché Kepler-76b, une sorte de Jupiter chaude orbitant autour d’une étoile à 2.000 années-lumière du Soleil, dans la constellation du Cygne.