Choses à Savoir SCIENCES

Les igloos, structures de glace et de neige utilisées par certaines populations nordiques, possèdent des propriétés thermiques uniques qui leur permettent de maintenir une température intérieure suffisamment confortable pour les habitants, malgré des conditions extérieures extrêmement froides. Et fait étonnant, la glace qui est à l'intérieur ne fond pas. Nous allons voir comment cela s’explique !  1. Conductivité thermique de la neigeLa neige est un excellent isolant thermique en raison de sa faible densité et de sa structure poreuse. En effet, la neige est composée d'une grande quantité d'air emprisonné entre les cristaux de glace, ce qui réduit considérablement la conductivité thermique. Cette propriété empêche efficacement la chaleur de s'échapper de l'intérieur de l'igloo vers l'extérieur et réduit également le transfert de froid de l'extérieur vers l'intérieur. Ainsi, même si l'intérieur est plus chaud que l'extérieur, la neige réduit le flux de chaleur, permettant à la température interne de rester stable, généralement autour de 0 °C.  2. Chaleur latente de la glace La glace a une chaleur latente de fusion élevée, ce qui signifie qu'une grande quantité d'énergie est nécessaire pour transformer la glace solide en eau liquide. Dans l'igloo, même si la température intérieure atteint ou dépasse 0 °C, la glace ne fondra pas tant qu'il n'y a pas assez de chaleur pour briser les liaisons entre les molécules de glace. En d’autres termes, même si la température est suffisante pour amener la glace à un point de fusion, cela ne signifie pas automatiquement qu’elle fondra, car il faut un surplus d’énergie sous forme de chaleur pour effectuer cette transition de phase.  3. Distribution de la chaleur Dans un igloo, la chaleur générée par les habitants, les bougies, ou autres sources, est principalement absorbée par l'air. L'air chaud étant moins dense, il monte vers le sommet de la structure, tandis que l'air plus froid reste près du sol. Cette stratification limite le contact direct de la chaleur avec les parois de glace de l'igloo. De plus, la forme de dôme de l'igloo aide à distribuer uniformément la chaleur à l'intérieur. Ainsi, même si l'air est réchauffé à l'intérieur, la glace reste relativement isolée de cette chaleur, réduisant les risques de fusion.  4. Équilibre thermique de l'igloo L'igloo atteint un équilibre thermique, dans lequel la chaleur perdue par conduction à travers les parois en neige est équilibrée par la chaleur générée à l'intérieur. Tant que la température intérieure reste stable autour de 0 °C et que la chaleur ajoutée ne dépasse pas un certain seuil, l'igloo ne fondra pas. Cet équilibre dépend de l’efficacité des propriétés isolantes de la neige et de la quantité de chaleur produite à l’intérieur. Par conséquent, la température dans l’igloo est suffisante pour protéger les habitants des températures extérieures glaciales, mais elle n'augmente pas assez pour provoquer la fonte de la structure elle-même. En somme, un igloo offre un environnement où la chaleur nécessaire pour la fusion de la glace n'est pas suffisante pour provoquer des changements d'état dans la structure, grâce à une combinaison de faible conductivité thermique de la neige, de chaleur latente élevée de la glace et d'une distribution de chaleur stratifiée à l'intérieur. Ces facteurs permettent aux occupants de bénéficier d’un abri efficace tout en préservant l’intégrité de la glace qui constitue l’igloo.

Certaines planètes, comme Saturne ou Jupiter, sont entourées d'anneaux, composés de débris de roches, de poussière et de glace. Si l'on en croit certains scientifiques, la Terre devait en posséder un, à un moment de son histoire. Ils fondent leur théorie sur l'observation de plusieurs météorites, qui se seraient formées voilà plus de 450 millions d'années, avant de s'écraser sur notre planète. Ce qui a intrigué les chercheurs, c'est la position de ces impacts. En effet, les météorites ne sont pas tombées sur Terre au hasard, comme elles le font d'ordinaire. D'après les calculs réalisés, qui ont permis de reconstituer l'aspect des continents à cette époque, ces météorites se seraient écrasées sur une bande de territoire correspondant à ce qu'était l'équateur voilà plusieurs centaines de millions d'années. Des anneaux autour de la Terre Pour les scientifiques, la régularité de ces points d'impact, le long de la ligne de l'équateur, ne peut s'expliquer que d'une seule façon. Ces météorites auraient fait partie d'un ou de plusieurs anneaux, tournant autour de notre planète. De fait, ils se forment toujours, sur Jupiter ou Saturne par exemple, dans la région équatoriale. La formation de ces anneaux serait dû à un gros astéroïde, qui, attiré par la Terre, se serait ensuite désintégré sous l'effet des forces de marée provenant de notre planète. Pour que cela ait pu se produire, l'astéroïde devait mesurer plus de 10 kilomètres de diamètre et s'être approché très près de la Terre. Les débris, capturés par la gravité terrestre, se seraient agrégés jusqu'à former des anneaux. Des météorites s'en seraient ensuite séparées, avant de s'écraser sur notre planète. D'après les scientifiques, ces anneaux auraient continué à évoluer autour de la Terre durant des centaines de millions d'années. L'hypothèse est d'autant plus intéressante qu'elle peut aussi expliquer certains phénomènes climatiques. En effet, la présence de ces anneaux, en atténuant le rayonnement solaire, aurait pu provoquer la grande glaciation intervenue entre 460 et 440 millions d'années. Elle entraîna l'une des extinctions massives qui ponctuent l'histoire de la planète.

On sait que les arbres et les plantes absorbent du CO2, ce qui contribue à limiter le réchauffement de la planète. Si l'on en croit certaines études, d'autres organismes vivants pourraient en faire autant. En effet, les coquillages pourraient capter une partie du dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère. Cette théorie s'est répandue, dans la communauté scientifique, à partir d'une étude chinoise publiée en 2011. Elle s'appuyait sur la présence de CO2 dans les coquilles des huîtres ou des moules. Selon les auteurs de l'étude, il avait dû être puisé dans l'atmosphère. Cette opinion était suffisamment admise pour qu'il soit question d'accorder des "crédits carbone" aux conchyliculteurs. Rappelons qu'il s'agit de sommes d'argent attribuées à des entreprises réduisant l'émission de gaz à effet de serre. Cependant, cette théorie est loin de faire l'unanimité dans le monde scientifique. Pour certains chercheurs, en effet, ces coquilles ne seraient pas fabriquées à partir du CO2 contenu dans l'atmosphère, mais contiendraient du bicarbonate, issu de l'érosion des roches. Loin de capter une partie du CO2 atmosphérique, les coquillages en émettraient. Cette opération aurait lieu au cours du processus de fabrication de la coquille. Cependant, la conchyliculture rejette dans l'atmosphère une moindre quantité de gaz à effet de serre que d'autres formes d'élevage. Pourtant, d'après certains scientifiques, les coquillages peuvent participer à la lutte contre le réchauffement de la planète. On l'a vu, cela ne se fera pas durant la fabrication des coquilles, mais à l'occasion de leur destruction. En effet, quand les coquilles se dissolvent dans l'eau de mer, elles absorbent du CO2. Les chercheurs préconisent donc de rejeter à la mer les coquilles des mollusques consommés au lieu de les incinérer. Une opération d'autant plus fructueuse que cette incinération entraîne l'émission dans l'atmosphère de gaz à effet de serre. Une autre piste est explorée : la culture conjointe de coquillages et d'algues. En effet, les algues absorbent le CO2 contenu dans l'eau. Elles pourraient donc capter une partie du dioxyde de carbone émise par les coquillages durant le processus de fabrication des coquilles.

Les cafards sont réputés pour leur capacité à survivre à des niveaux élevés de radiation, une caractéristique qui découle de plusieurs facteurs biologiques et physiologiques uniques. Voici une analyse scientifique de cette résistance. 1. Cycle de Vie et ReproductionLes cafards ont un cycle de vie relativement long avec des stades de mues où ils se développent de larves à adultes. La reproduction et le développement des cellules chez les cafards sont moins fréquents que chez les humains, par exemple, ce qui diminue les risques de mutations causées par la radiation. La radiation ionisante endommage principalement les cellules en division rapide, car elle affecte l'ADN lors de la duplication cellulaire. Chez les cafards, la division cellulaire se produit de manière sporadique, notamment chez les adultes, ce qui leur confère une certaine protection contre les effets immédiats de la radiation. 2. ADN et Réparation CellulaireLes cafards possèdent des mécanismes robustes de réparation de l’ADN. La radiation provoque des cassures de l’ADN, et bien que cela soit dommageable, les cafards peuvent réparer efficacement ces lésions grâce à des enzymes de réparation cellulaire qui réparent les ruptures des brins d'ADN. Cette capacité de réparation de l'ADN permet de limiter les effets des dommages subis par les cellules exposées à des radiations. 3. Carapace Externe et Système NerveuxLes cafards ont un exosquelette protecteur, composé de chitine, qui aide à réduire l'exposition directe de leurs tissus internes aux radiations. Bien que cette carapace ne bloque pas la radiation, elle permet de protéger certaines structures essentielles contre l'exposition directe. De plus, leur système nerveux est plus résistant que celui des mammifères et peut mieux tolérer des niveaux élevés de radiation. Les cafards possèdent un système nerveux décentralisé, ce qui signifie que même si une partie de leur corps est endommagée, ils peuvent encore fonctionner partiellement, augmentant leur résilience. 4. Métabolisme Lent et Résistance au StressLes cafards ont un métabolisme relativement lent, ce qui signifie qu'ils produisent moins de radicaux libres, des molécules instables qui peuvent endommager les cellules sous l'effet de la radiation. Cette faible production de radicaux libres réduit les dommages cellulaires potentiels. En outre, les cafards possèdent des protéines qui les aident à se protéger contre le stress oxydatif, un des principaux effets des radiations. Les protéines antioxydantes limitent les dommages au niveau cellulaire en neutralisant les radicaux libres. 5. Adaptation ÉvolutiveEnfin, les cafards ont évolué sur des millions d'années, développant des adaptations pour survivre dans des environnements extrêmes, y compris des zones à fortes radiations naturelles. Leur long historique évolutif leur a permis de développer des mécanismes biologiques qui améliorent leur survie face à divers stress environnementaux, y compris l'exposition aux radiations. En conclusion, la capacité des cafards à survivre à des niveaux élevés de radiation est due à une combinaison de facteurs biologiques et évolutifs, incluant un cycle cellulaire lent, des mécanismes de réparation de l'ADN, un métabolisme efficace, et des adaptations uniques qui les rendent résistants au stress oxydatif et aux dommages cellulaires causés par la radiation.

Né en 1548, près de Naples, et issu d'un milieu modeste, Giordano Bruno poursuit des études classiques et devient un moine dominicain. Mais sa réflexion, nourrie de lectures innombrables, et son goût de l'occultisme, le détournent peu à peu de l'orthodoxie catholique et de la pensée officielle de son temps. En 1576, la rupture est consommée. Déjà accusé d'hérésie, il passe d'une ville à l'autre, en Italie puis en France, vivant de leçons de grammaire et d'astronomie. Durant cette période d'errance, qui dure jusqu'en 1592, Giordano Bruno écrit des livres novateurs. Dans l'un d'eux, il s'oppose à la théorie d'Aristote, qui proclamait l'immobilité de la Terre. Une autre vision du monde Un autre de ses ouvrages, "Le banquet des cendres", est encore plus en avance sur son temps. Il y reprend la thèse de l'héliocentrisme, défendue par Copernic dès le début du XVIe siècle. Une position dangereuse, qui fait encore condamner Galilée en 1633. Mais Bruno va encore plus loin. Il ne se contente pas d'affirmer, comme Copernic, que la Terre tourne autour du Soleil et que celui-ci est le centre de l'univers. Pour le moine dominicain, en effet, l'univers est infini et dépourvu de circonférence. Il n'a donc pas de centre. De ce fait, le Soleil n'est plus au cœur de l'univers, mais il domine seulement un ensemble de planètes. Dans un univers infini, ce "Système solaire", comme on l'appellera plus tard, ne peut pas être le seul. Giordano Bruno l'imagine peuplé d'autres étoiles, semblables au Soleil, autour desquelles tournent d'autres planètes. Il est donc bien le premier à évoquer la présence de planètes situées en dehors du Système solaire, ce que nous nommons aujourd'hui des exoplanètes. De pareilles idées ne pouvaient que susciter la colère de l'Église catholique, qui le suspectait déjà d'hérésie. Elle lui reproche sa critique des thèses de Ptolémée, sur le géocentrisme, et d'Aristote, sur l'immobilité de la Terre. Mais son intérêt pour la magie et ses idées sur la réincarnation ou sur l'humanité de Jésus, dont il réfute le caractère divin, expliquent également la sévérité de ses juges, qui le condamnent à périr sur le bûcher, en février 1600.

Un éclair dispense une immense quantité d'énergie. Il produit, en moyenne, un milliard de joules, une unité de mesure correspondant à 1 400 kilowattheures. Beaucoup plus énergétiques, certains éclairs contiennent plusieurs milliards de joules. La température régnant autour d'un éclair est énorme. Elle est de l'ordre de 30 OOO kelvins, alors que celle de la surface du Soleil est d'environ 5 800 kelvins. Une fois l'orage terminé, cette gigantesque quantité d'énergie est donc perdue. Certains se demandent s'il ne serait pas possible de mettre fin à ce gaspillage. En d'autres termes, ne pourrait-on pas récupérer l'énergie produite par les éclairs ? Une telle opération se heurte cependant à plusieurs obstacles. Il faudrait d'abord concevoir des installations pouvant supporter l'émission d'une énergie d'une très forte intensité. Par ailleurs, l'énergie dispensée par un éclair se produit et se dissipe en un temps extrêmement court. Le stockage de cette énergie devrait donc être très rapide. Or, il existe des composants électroniques, appelés "supercondensateurs", capables d'emmagasiner de l'énergie très rapidement. Cependant, même s'ils ont une très grande capacité de stockage, elle ne leur permet pas, et de loin, de capter toute l'énergie d'un éclair. Par ailleurs, il est difficile de savoir où la foudre va se déclencher. Il est en effet impossible, à l'heure actuelle, de prévoir avec certitude les endroits où les éclairs vont se produire. Il faudrait donc multiplier, de manière assez aléatoire, les installations destinées à en recueillir l'énergie. On pourrait imaginer, par exemple, de construire, dans des régions plus propices aux orages, des réseaux de paratonnerres, associés à un lieu de stockage de l'énergie. Ce qui supposerait tout de même des investissements notables et pas toujours rentables. Et ce d'autant moins que les équipements conçus pour capturer cette énergie peuvent être endommagés par des éclairs parfois très puissants. De toute façon, il n'est pas sûr que la quantité d'énergie recueillie soit suffisante pour compenser les risques courus et les coûts de construction et d'entretien des équipements nécessaires. Ce qui n'empêche pas la recherche de progresser, notamment dans la mise au point de systèmes de stockage de l'énergie plus performants.  

Les Hommes peuvent influer sur la rotation de leur planète. En effet, certains de leurs ouvrages sont si lourds qu'ils peuvent affecter, de manière minime, le mouvement de la Terre. C'est notamment le cas du barrage des Trois-Gorges. Cet ouvrage hydroélectrique, qui se dresse dans la province chinoise du Hubei, a été achevé en 2012. C'est, à l'heure actuelle, le plus grand barrage du monde. Haut de près de 185 mètres et s'étendant sur plus de 2 kilomètres, cette immense construction a été conçue pour retenir 39 milliards de m3 d'eau. Sa production annuelle, de près de 100 milliards de kilowattheures, peut alimenter en électricité des millions de foyers chinois.  ...Ralentit la vitesse de rotation de la Terre  On conçoit que ce barrage hors normes puisse influencer la rotation de la Terre. En effet, cette énorme masse d'eau, équivalente à 42 milliards de tonnes, semble infléchir la vitesse de rotation de notre planète, estimée à quelque 1 670 km/h. Bien sûr, elle ne le fait pas de manière très marquée. Cette influence est même infime, mais elle existe. En effet, les scientifiques estiment que la présence de ce gigantesque barrage ralentit bien la rotation de la Terre. Du fait que cette rotation s'effectue, comme on sait, en 24 heures, ce ralentissement tend à rallonger nos journées. Pas de manière perceptible bien sûr. Si l'on en croit les scientifiques, la modification de la vitesse de rotation liée à la présence du barrage des Trois-Gorges ajouterait 0,06 microseconde à nos journées. Rappelons qu'une microseconde vaut un millionième de seconde. Un laps de temps supplémentaire dont personne ne pourra profiter. Ajouté à la fonte des glaces, aux pôles, la présence de cet immense barrage entraîne un certain déséquilibre, avec davantage de poids à l'équateur. Un phénomène qui finit donc par influer sur la rotation de la Terre. Selon les scientifiques, il faudra le prendre en compte, notamment en modifiant la durée des minutes. Tous les 4 ans, en effet, l'une d'entre elles ne durerait que 59 secondes au lieu de 60. 

Les Hommes préhistoriques n'avaient ni dentifrice ni brosse à dents. Et pourtant ils avaient beaucoup moins de caries que nous. L'étude de molaires récemment découvertes en Irlande, et datant du début du deuxième millénaire avant notre ère, nous en apprend davantage à cet égard. L'analyse de ces dents remontant à l'âge du bronze a révélé la présence, en grande quantité, de la bactérie responsable des caries dentaires. Une découverte assez insolite, car on la retrouve rarement sur des dents aussi anciennes. Ce qui a surtout frappé les chercheurs, c'est l'aspect de l'émail dentaire. En effet, il paraissait intact. Aux yeux des scientifiques, cet émail inentamé prouve que la bactérie n'agissait pas de la même façon qu'aujourd'hui sur les dents. Au fil du temps, elle serait devenus beaucoup plus active. Cette plus grande virulence s'expliquerait surtout par la transformation de notre régime alimentaire. Aux légumes, viandes et céréales non raffinées consommés par nos ancêtres auraient succédé des aliments transformés et du sucre raffiné, qui aurait pris une place toujours plus grande dans notre alimentation. Or, c'est ce sucre qu'utilisent les bactéries pour produire les acides qui s'attaquent à l'émail des dents. Cette alimentation de plus en plus sucrée est donc responsable, en grande partie, de la formation des caries dentaires. Par ailleurs, la flore buccale des hommes préhistoriques semble avoir été plus diversifiée. Cet appauvrissement du microbiome buccal nous rendrait plus vulnérables aux infections. La comparaison de ces dents préhistoriques avec les nôtres ouvre de nouvelles perspectives de recherche sur la santé dentaire. De fait, cette analyse comparative pourrait déboucher sur de réelles améliorations en la matière. En partant des pratiques alimentaires de nos lointains ancêtres, on pourrait mettre au point un régime moins propice au développement des caries. Sur le modèle des probiotiques améliorant le confort digestif, on pourrait également en développer d'autres, propres à la flore buccale. Autant de stratégies qui naissent de l'étude du régime alimentaire et de l'hygiène bucco-dentaire de ces hommes de l'âge du bronze.