INSU : Institut national des sciences de l'Univers

Un sc�nario sans collision pour le basculement d'Uranus

Tue, 9 Feb 2010 00:00:00 +0100

Uranus est une planète très particulière du Système solaire : son axe de rotation sur elle-même est presque dans le plan de son orbite autour du Soleil, au lieu d'en être quasi perpendiculaire, comme pour les autres planètes. Deux astronomes de l'Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides (IMCCE : INSU-CNRS, Observatoire de Paris) proposent un mécanisme de résonance avec un satellite, aujourd'hui disparu, qui aurait fait basculer l'axe de rotation d'Uranus, lors de la formation du Système solaire.

Premi�re localisation de l'eau dans un syst�me plan�taire

Mon, 8 Feb 2010 00:00:00 +0100

Pour la première fois, des astronomes ont pu localiser de l'eau dans un disque protoplanétaire autour d'une jeune étoile de type solaire. Ces disques, au sein desquels l'on pense que les planètes se forment, sont constitués de gaz et de poussières. Deux chercheurs de l'Université de Bonn, du Leyden Observatory et du Max Planck Institute for extraterrestrial Physics, viennent de détecter la présence d'eau autour de la jeune étoile NGC 1333 IRAS4B. Cette vapeur d'eau se situe à environ 25 unités astronomiques de l'étoile centrale, soit environ la distance Soleil-Neptune et sa masse est équivalente à cent fois celle de l'ensemble des océans terrestres. Cette découverte a été réalisée grâce à l'interféromètre du Plateau de Bure dans le Dévoluy, l'un des observatoires radiomillimétriques les plus sensibles au monde.

La neige arctique : une source biologique d'oxydes d'azote au coeur m�me de l'hiver polaire ?

Fri, 5 Feb 2010 00:00:00 +0100

Jusqu'à présent, les scientifiques pensaient que le manteau neigeux arctique sec (température inférieure à 0�C) était biologiquement inactif et donc que durant l'hiver polaire, en l'absence de lumière, il n'émettait aucun composé. Or, une équipe franco-italienne, constituée de chercheurs du Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE), du Laboratoire d'écologie alpine (LECA) et du CNR de Rome, vient de mettre en évidence que même en l'absence d'eau liquide la neige est un réacteur biologique très actif. Cette activité métabolique se traduit par des émissions d'oxydes d'azote durant l'hiver polaire, ce qui pourrait représenter une nouvelle source de ces oxydes à ces hautes latitudes.

Les scientifiques ont longtemps considéré le manteau neigeux comme un milieu chimiquement et biologiquement inerte. Il y a une dizaine d'années, ils se sont aper�us que des réactions photochimiques(1) avaient lieu dans la neige. En résumé, la photolyse des ions nitrate (NO₃^-), impureté présente dans la neige à des concentrations micromolaires, produit des oxydes d'azote (NO et NO₂), de l'acide nitreux (HONO) et d'autres composés gazeux réactifs, qui tous diffusent ensuite dans l'atmosphère polaire, modifiant considérablement la chimie dont elle est le siège, au point par exemple que durant l'été la teneur en molécules oxydantes (notamment le radical OH) au Pôle Sud est du même ordre qu'à l'équateur. Une autre illustration marquante de l'impact de cette photochimie est qu'au printemps, l'atmosphère est aussi polluée au-dessus de certains glaciers himalayens que dans les mégalopoles asiatiques, à cause d'interactions chimiques entre les produits de la photolyse du nitrate et les aérosols organiques provenant du subcontinent indien et déposés sur la neige de ces glaciers, ces réactions produisant comme dans les centres-villes des oxydes d'azote, de l'ozone et des polluants organiques.

Outre diverses impuretés chimiques, la neige contient aussi de nombreux microorganismes (bactéries, archées, levures et algues), dont le métabolisme modifie la composition chimique de la neige et conduit à des échanges de composés entre l'atmosphère et la neige. Cependant, l'activité de ces microorganismes se révèle surtout à la fonte du manteau neigeux, lors de l'apparition d'eau liquide favorable à la vie, de telle sorte que le manteau neigeux sec (température inférieure à 0�C) était jusqu'à présent considéré comme biologiquement inactif, à quelques rares exceptions près.

Vue depuis le site d'étude à Ny-Ålesund, Svalbard : la lueur polaire hivernale éclaire le Kongsfjord et les montagnes qui l'entourent. � LGGEOr, une campagne franco-italienne au Svalbard (Arctique européen, 79 �N) dont l'objectif initial était l'étude des réactions chimiques dans le manteau neigeux, a récemment mis en évidence, dans un manteau neigeux froid et donc en l'absence d'eau liquide, l'existence d'un métabolisme de ces microorganismes impliquant l'azote.
L'élément qui a permis de suspecter cette activité métabolique a été la détection par les instruments de l'équipe italienne d'émissions par la neige de NO, NO₂ et HONO pendant l'hiver polaire, donc en l'absence totale de lumière. L'origine photochimique de ces émissions devant être exclue, l'équipe s'est tournée vers la piste biologique. Une analyse chimique de la neige a montré la présence d'ions nitrite (NO₂^-), à des concentrations micromolaires, alors que cet ion est rarement détecté dans la neige. Ceci étayait l'hypothèse biologique, car les réactions de nitrification et dénitrification des microorganismes transforment respectivement l'ammonium (NH₄⁺) et le nitrate en nitrite.
La preuve incontestable d'un métabolisme impliquant l'azote dans la neige sèche a été apportée par l'analyse isotopique, effectuée au LGGE, du nitrate et du nitrite présents dans la neige. Alors qu'habituellement ces ions proviennent uniquement d'apports atmosphériques, ces analyses ont montré qu'une partie d'entre eux avaient été produits in situ dans le manteau neigeux. Comme aucune réaction abiotique(2) connue ne permet de les former dans la neige en l'absence de lumière, force était d'admettre qu'ils sont produits par des microorganismes actifs. L'analyse isotopique a alors permis de tracer leur origine : ils proviennent de la nitrification de l'ion ammonium issu des argiles contenues dans les moraines affleurant à proximité et apportées dans la neige par le vent.

Interprétation des processus non photochimiques observés dans le manteau neigeux. Les flèches de couleur indiquent des réactions biologiques décrites pour des bactéries du sol.

Les émissions par la neige de NO, NO₂ et HONO pendant l'hiver polaire s'expliquent alors très bien car les réactions métaboliques de dénitrification produisent du NO à partir du nitrite, dont une partie diffuse dans l'atmosphère o� il a été détecté et une autre partie réagit avec l'ozone contenu dans l'air interstitiel du manteau neigeux, produisant du NO₂ qui diffuse dans l'atmosphère o� il a lui aussi été détecté. Quant au HONO, il est issu de la protonation du nitrite, une réaction qui se produit dans des microenvironnements légèrement acides, fréquents dans la neige.

Même en l'absence d'eau liquide, la neige se révèle donc être non seulement un réacteur photochimique, mais également un écosystème actif capable d'influencer toute l'année la chimie de la neige et de l'atmosphère ainsi que les cycles biogéochimiques. L'impact de cette l'activité biologique reste à quantifier, mais il est possible de spéculer qu'elle représente une nouvelle source d'oxydes d'azote dans des régions et à des périodes o� il en existe très peu. Il est également probable que ce métabolisme microbien émette du N₂O (étape suivante de la dénitrification). Or, le N₂O est un puissant gaz à effet de serre à très longue durée de vie, dont le bilan planétaire des sources et puits connus ne permet pas d'expliquer précisément la concentration troposphérique. La découverte de nouvelles sources, comme peut-être celle dont il est question ici, ferait donc progresser les connaissances sur ce sujet.

Note(s)

Une réaction photochimique est une réaction chimique qui se produit sous l'action de la lumière. La lumière peut intervenir de diverses manières, notamment en décomposant une entité chimique, c'est-à-dire en coupant une ou plusieurs de ses liaisons chimiques : on parle alors de photolyse
Une réaction abiotique est une réaction non biologique

Source: Amoroso et al., Microorganisms in dry polar snow are involved in the exchanges of reactive nitrogen species with the atmosphere. Environmental Science and Technology, 44 (2010), 714-719

Contact(s)

Florent Domine, LGGE/OSUG
Jean-Marc Bonneville, LECA

L'origine des galaxies spirales actuelles

Thu, 4 Feb 2010 00:00:00 +0100

En utilisant les données du Télescope spatial Hubble (NASA-ESA), une équipe européenne d'astronomes incluant six chercheurs de l'Observatoire de Paris et du CNRS a pour la première fois établi un recensement exhaustif des galaxies, par type morphologique, depuis l'époque actuelle jusqu'à une période se situant avant la formation du système solaire. Ils démontrent que plus de la moitié des galaxies spirales actuelles avaient des formes particulièrement étranges, il y a 6 milliards d'années. Si ce résultat est confirmé cela implique que les phénomènes de collisions et de fusions entre galaxies jouent un grand rôle dans le passé récent de ces objets. Par contre, notre Galaxie, la Voie Lactée, aurait échappé à ces fusions durant les derniers milliards d'années.

Les spinosaures �taient bel et bien des dinosaures semi-aquatiques

Mon, 1 Feb 2010 00:00:00 +0100

Les spinosaures, un groupe énigmatique de dinosaures carnivores ayant vécu durant une partie du Mésozo�que (- 150 à - 90 millions d'années), avaient un mode de vie semiaquatique, similaire à celui des crocodiles ou des hippopotames actuels. C'est ce que montrent des chercheurs des laboratoires PaléoEnvironnements & PaléobioSphère (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1) et Géologie de l'�cole Normale Supérieure (CNRS/Ecole Normale Supérieure de Paris) ainsi que leurs homologues de l'Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology de Pékin. C'est la composition isotopique de l'oxygène contenu dans les restes fossilisés de ces dinosaures qui a permis de résoudre ce problème écologique qui tracassait jusqu'à présent les paléontologues. Ces résultats sont publiés dans la revue Geology de février 2010.

Les spinosaures qui vivaient sur trois continents, l'Amérique du Sud, l'Afrique et l'Eurasie, entre la fin du Jurassique et le milieu du Crétacé (-150 à -90 millions d'années environ) constituent un groupe de dinosaures carnivores dont certaines espèces atteignaient de très grandes tailles. On estime en effet qu'ils pouvaient mesurer jusqu'à 16-18 mètres de long, pour un poids de 11 tonnes, ce qui fait d'eux les plus grands dinosaures carnivores et les plus grands prédateurs terrestres ayant existé. En plus de posséder de longues épines osseuses prolongeant leurs vertèbres et formant un voile dorsal très caractéristique, ces animaux avaient un crâne au museau très allongé garni de dents coniques très similaires à celles de certains crocodiles et d'énormes griffes terminant les doigts de leurs membres antérieurs. De telles spécialisations avaient été interprétées par les paléontologues comme étant une adaptation à un régime piscivore (à base de poisson), similaire à celle de certains crocodiles. Des preuves directes comme des contenus stomacaux ou des traces de prédation avaient déjà confirmé que les spinosaures se nourrissaient de poisson, mais pas exclusivement car les ptérosaures et d'autres dinosaures figuraient également à leur menu. La question de leur possible mode de vie aquatique s'est donc naturellement posée, mais jusqu'à présent aucun indice ne permettait de le supposer.

Afin d'aborder ce problème écologique, une collaboration internationale entre des chercheurs fran�ais, chinois, anglais, tha�landais, marocains et brésiliens a permis de rassembler des dents de spinosaures provenant de tous les continents ayant livré des restes de ces dinosaures. Les chercheurs ont ensuite analysé la composition isotopique de l'oxygène présent dans ces dents fossilisées, partant du principe que la composition isotopique de l'oxygène des dents des vertébrés terrestres actuels est différente de celle de leurs contemporains aquatiques (comme les crocodiles ou les hippopotames). De telles différences de composition isotopique résulte en effet de différences d'évaporation transcutanée et de quantité d'eau ingérée et excrétée entre animaux terrestres et aquatiques.

Considérant que des différences de physiologie similaires pouvaient exister chez les animaux du passé, ils ont donc comparé, au sein de chaque gisement, la composition isotopique de l'oxygène Les spinosaures étaient bel et bien des dinosaures semi-aquatiques desdes restes de spinosaures avec celle de restes d'animaux aquatiques (crocodiles, tortues) et terrestres (autres dinosaures) qui coexistaient avec les spinosaures. Ils ont pu observer un écart significatif entre les spinosaures et les autres dinosaures carnivores mais une similitude avec les crocodiles et tortues aquatiques. Ce constat leur a permis de conclure que les spinosaures étaient adaptés physiologiquement à passer une grande partie de leur temps dans l'eau comme le font aujourd'hui les hippopotames alors que leur squelette ne montre pas d'adaptation poussée à un mode de vie aquatique.

Ainsi, du fait de leur adaptation à un mode de vie semi-aquatique, exceptionnelle chez ces grands prédateurs, les spinosaures exploitaient d'autres ressources naturelles que les autres dinosaures carnivores terrestres, limitant ainsi les compétitions pour la nourriture ou le territoire.

Source: Oxygen isotope evidence for semi-aquatic habits among spinosaurid theropods. Geology, 38, 139-142.(2010)
Amiot, R., Buffetaut, E., Lécuyer, C., Wang, X., Boudad, L., Ding, Z., Fourel, F., Hutt, S.,Martineau, F., Medeiros, A., Mo, J., Simon, L., Suteethorn, V., Sweetman, S., Tong, H., Zhang, F.and Zhou, Z.,

Contact(s)

Romain Amiot, Paléoenvironnements et Paléobiosphère (CNRS INSU INEE Univ Lyon 1
Eric Buffetaut
Christophe Lecuyer, Paléoenvironnements et Paléobiosphère (CNRS INSU INEE Univ Lyon 1

Cristallisation hors norme dans les disques protoplan�taires

Wed, 27 Jan 2010 00:00:00 +0100

Pour élucider le mystère de la présence de forstérite (minéraux silicatés riche en magnésium) dans une région froide des disques protoplanétaires, révélée en 2009 par le satellite Sptizer, des chercheurs de Lille * ont entrepris la synthèse de silicates dans des conditions analogues aux conditions astrophysiques. Il apparaît que dans ces conditions, ce n'est pas la température qui conditionne la nature des minéraux, mais la concentration en ions (Mg²⁺) aptes à migrer à l'intérieur de la structure silicatée rigide à l'échelle atomique. Une publication parue dans la revue The Astrophysical Journal.

Comment des minéraux se forment-ils dans l'espace ?

Après leur condensation autour des étoiles en fin de vie, notamment les géantes rouges, les poussières de silicates transitent dans le milieu interstellaire. C'est dans les régions denses de ce milieu interstellaire, les nuages de gaz et de poussières (nébuleuses), que se forment les nouvelles étoiles. Le gaz et la poussière alimentent l'étoile en formation mais une partie reste en périphérie pour former les disques protoplanétaires. Cette matière donne ensuite naissance aux planètes, comme celles de notre Système Solaire, il y a 4,5 milliards d'années.

Alors qu'elles sont majoritairement amorphes dans le milieu interstellaire, ces poussières sont sous forme cristalline, dans la zone la plus interne du disque protoplanétaire. La raison en est que la température et la pression de gaz augmente progressivement alors que les poussières migrent vers le centre du disque, aux abords de l'étoile en formation. Les température et pression y sont telles, que les poussières s'évaporent puis se condensent sous la forme de minéraux réfractaires (minéraux formés et résistants aux très hautes températures). Parmi eux, l'olivine (forstérite Mg2SiO4) est de loin le silicate majoritaire. Cette zone est relativement bien comprise et de nombreux modèles théoriques et expérimentaux rendent compte de la formation de la forstérite dans les environnements chauds.

En revanche, la structure des disques à leur périphérie restait très mal documentée avant la mise en orbite du satellite Spitzer. Les données de spectroscopie infrarouge qu'il a apportées depuis début 2009 révèlent une structure inattendue : au-delà de la zone d'évaporation-condensation, dans la zone externe et plus froide, on observe d'abord localement une zone riche en pyroxène (l'enstatite principalement -MgSiO3) puis, l'olivine (forstérite) semble de nouveau dominer la minéralogie. Comment expliquer et que traduit cette zonation paradoxale qui conduit le minéral réfractaire à dominer à la fois la minéralogie des zones les plus chaudes et des zones les plus froides du disque ?

Synthèse en laboratoire

Des expériences en laboratoire, conduites aux laboratoires Unité Matériaux et Transformations et Unité de catalyse chimique (CNRS-Université de Lille 1), ont récemment fourni une interprétation. La cristallisation à basse température des silicates amorphes serait dominée par les effets cinétiques plutôt que par les traditionnels contrôles thermodynamiques (pression et température). Ceci affecte les mécanismes de cristallisation des minéraux et conduit à la formation de phases enrichies en magnésium par rapport aux compositions chimiques normalement attendues. Sur l'ensemble du gradient thermique régnant au sein des disques protoplanétaires, l'étude porte sur l'intervalle de température 700-1000�C. Ce domaine est important car il correspond à des températures de cristallisation très basses, rarement étudiées sur des matériaux naturels, et pourtant pertinents dans les environnements astrophysiques.

En effet, vers 750�C, les silicates magnésiens amorphes subissent une transition importante. Au-dessous de cette température de transition vitreuse (T_g), ce sont des solides qui réagissent très lentement voire pas du tout sous les effets de sollicitations extérieures. En revanche, au-dessus, ce sont des liquides dans lesquels les phénomènes diffusifs se produisent rapidement. Il est donc traditionnellement admis qu'au-dessous de T_g des transformations majeures, comme le passage de l'amorphe au cristal, ne se produisent pas.

Les expériences ont été effectuées sur des analogues amorphes reproduisant les principales propriétés des poussières naturelles (diamètres inférieures à la dizaine de micromètres, composition initialement riche en magnésium...). Après plusieurs semaines de recuit au-dessous de T_g, la cristallisation se produit bel et bien sur ces analogues. Plus inattendu encore, seule l'olivine (forstérite) apparaît, même lorsque le minéral théoriquement attendu est un pyroxène.

A l'inverse, au-dessus de la température de transition vitreuse (T_g), les expériences conduisent à la cristallisation du pyroxène. Les observations paradoxales des astrophysiciens semblent donc reproduites en laboratoire. Mais comment expliquer ce changement de comportement au-dessous et au-dessus de cette température critique? Pour comprendre cela, il faut considérer l'échelle atomique, celle des propriétés intimes de la matière, en particulier la mobilité des ions constituants ces silicates. Si au-dessous de la température de transition vitreuse, le silicate se comporte comme un solide, c'est parce que son architecture principale, constituée de silicium, est déjà très rigide. En revanche, les ions comme Na⁺, Ca²⁺ et Mg²⁺ conservent une forte mobilité au sein de cette architecture, même au-dessous de cette température. Les minéraux les plus riches en ces ions peuvent alors se former plus rapidement que ceux riches en silice. Ce découplage de mobilité, s'atténuant rapidement au-dessus de Tg
, pourrait donc être à l'origine des observations astrophysiques. Cette étude permet d'expliquer à la fois la présence majoritaire de pyroxène dans les zones 'tièdes' et de forstérite dans les zones plus froides. Cette dernière ne serait pas directement reliée au caractère réfractaire de ce minéral mais à sa forte teneur en magnésium. Le paradoxe ne serait donc qu'apparent. Finalement ce travail met en lumière, de manière simple, comment la zonation minéralogique des disques à l'échelle des unités astronomiques est contrôlée par la réactivité de la matière condensée à l'échelle atomique.

Pour en savoir plus: Les observations du satellite Spitzer http://www.insu.cnrs.fr/co/node/1677/view

Source: Surface temperature of protoplanetary disks probed bay annealing experiments reflecting spitzer observations - the Astrophysical Journal (707:L174-L178, 2009 December 20)
*Mathieu Roskosz¹, Jessy Gillot¹, Frédéric Capet², Pascal Roussel², and Hugues Leroux¹
1 Unité Matériaux et Transformations (CNRS-Université de Lille1)
2 Unité de Catalyse et de Chimie du Solide, (CNRS-Université de Lille1)

Contact(s): Mathieu Roskosz, Unité matériaux et transformations (CNRS-Université de Lille 1)

Un t�lescope naturel r�v�le un tout petit berceau d'�toiles dans l'Univers primitif

Mon, 25 Jan 2010 00:00:00 +0100

Une équipe d'astronomes dirigée par Jean-Paul Kneib et Kirsten Kraiberg Knudsen, a identifié une galaxie poussiéreuse, véritable nurserie d'étoiles alors que l'Univers avait seulement 1,5 milliards d'années. Parmi les galaxies primordiales produisant massivement de nouvelles étoiles c'est la galaxie la plus lointaine et la plus petite connue à ce jour.

Ann�e mondiale de l'Astronomie, AMA09 : un succ�s global, menant � des actions p�rennes

Fri, 22 Jan 2010 00:00:00 +0100

Faire partager la passion de la découverte astronomique, la valeur des méthodes scientifiques et le plaisir qu'il y a à mieux comprendre l'Univers et la place que nous y occupons, tels étaient les objectifs de l'Année Mondiale de l'Astronomie. Pour les actions fran�aises, celle-ci s'est conclue le mardi 19 janvier 2010 lors d'une cérémonie de clôture, réunissant 120 personnes à Paris, parmi les acteurs essentiels d'AMA09 en France.

Les g�ocroiseurs en ligne de mire

Thu, 21 Jan 2010 00:00:00 +0100

En général, la surface des petits corps sans atmosphère du système solaire est vieillie par le milieu interplanétaire qu'ils traversent. Les astéro�des qui croisent l'orbite de la Terre par contre, nous apparaissent avec une surface rajeunie, différente de ceux de la ceinture principale. Une équipe franco-américaine, comprenant des chercheurs appartenant à des équipes INSU-CNRS, émettent l'hypothèse que les forces de marée induites par le passage proche de la Terre sont capables de réarranger les roches et ainsi rajeunir la surface de l'astéro�de. L'astéro�de 99942 Apophis, qui passera à environ 42 000 km de la Terre en 2029 permettra de confirmer ou d'infirmer cette hypothèse.

La suie dans l'atmosph�re : une substance plus polluante que pr�vue

Thu, 21 Jan 2010 00:00:00 +0100

Alors que la communauté scientifique s'accorde depuis 20 ans sur le faible impact de la suie sur la composition atmosphérique gazeuse en zone urbaine, une équipe internationale pilotée par l'Institut de la catalyse et l'environnement de Lyon (CNRS / Université de Lyon 1) vient a contrario de mettre en évidence une réactivité très importante, amorcée par la lumière et soutenue dans le temps, de la suie dans l'atmosphère. Cette réactivité conduit à une augmentation des concentrations diurnes globales d'ozone et à une modification de leur répartition temporelle, ainsi qu'au déplacement sur de longues distances de cette pollution majeure à basse altitude. Ces résultats sont parus dans la revue PNAS.

Cliché de microscopie électronique de suie. � IRCELYON / France SimonetL'atmosphère n'est pas uniquement constituée de gaz, elle contient également de la matière condensée en suspension dans l'air sous forme liquide ou solide, les aérosols, qui peuvent être d'origine naturel ou anthropique. La suie notamment, cet important polluant urbain, est un aérosol solide. Formée d'un ensemble de composés chimiques, elle est issue de la combustion incomplète de combustibles fossiles (essence, gazole, fioul, kérosène) ou de biomasse (bois, végétaux).
Les aérosols ont un grand impact sur la visibilité, le climat, la santé publique et l'agriculture à l'échelle globale. Il en est ainsi notamment du Nuage Brun Asiatique (de l'anglais "Asian Brown Cloud")(1), cette immense masse d'aérosols carbonés, principalement de la suie, due aux émissions chinoises et indiennes et qui plane sur l'océan Indien avec des effets potentiels de grande envergure sur toute la population vivant sur le pourtour de cet océan (soit plus d'un milliard d'habitants).

Cependant, on pensait jusqu'à présent que la réactivité de la suie était rapidement inhibée par le caractère naturellement oxydant de l'atmosphère et donc que son impact sur la composition atmosphérique était faible. Or, les chercheurs d'une équipe internationale pilotée par l'Institut de la catalyse et l'environnement de Lyon viennent de montrer qu'il n'en est rien. Sous l'action directe de la lumière solaire, la réactivité des particules de suie change et surtout s'accroît de manière très marquée. � tel point que des réactions jusque-là jugées sans intérêt ont lieu de manière très efficace.

Ainsi, sous irradiation solaire, le dioxyde d'azote, un des polluants à l'origine de la production photochimique d'ozone, réagit avec la suie sur des temps très longs, produisant efficacement de l'acide nitreux (HNO₂). Or, en zone urbaine, ce dernier est le précurseur principal du radical hydroxyle (OH), surnommé le détergent atmosphérique car il est à l'origine de la dégradation de presque tous les polluants primaires, mais qui, ce faisant, conduit néanmoins à la formation d'oxydes d'azote, précurseurs d'ozone. In fine, cette chaîne réactionnelle va donc augmenter la concentration globale diurne de l'ozone et en modifier la distribution au cours de la journée. En revanche, toute cette chimie est inhibée quelques dizaines de minutes après la tombée de la nuit.

L'impact de cette photochimie des suies ne s'arrête pas là. En effet, sous l'effet de la lumière, les oxydes d'azote de l'atmosphère vont également réagir avec les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des constituants de la suie, pour former des nitro-HAP, des composés connus pour être extrêmement toxiques pour la santé mais instables sous irradiation lumineuse et qui libèrent donc assez rapidement les oxydes d'azote qu'ils avaient emprisonnés à la surface de la suie. Cependant, là encore, ces réactions s'arrêtent à la tombée de la nuit. Les nitro-HAP encore présents à la surface de la suie, et véritables "pièges" à oxydes d'azote, vont donc subsister toute la nuit, durant laquelle ils pourront voyager sur de longue distance par le jeu des déplacements de masses d'air, avant de libérer sous l'effet de la lumière du jour les oxydes d'azote qui produiront alors de l'ozone dans des zones initialement non polluées.

Note(s)

L'impact du Nuage Brun Asiatique

Contact(s): Christian George, IRCELYON

L'ouest des �tats-Unis pollu� par des �missions asiatiques

Wed, 20 Jan 2010 00:00:00 +0100

Alors que l'Asie reste une région en forte expansion économique, démographique et industrielle, se pose la question de l'impact à grande échelle des émissions entraînant la pollution de l'air. Menée par la NOAA (National oceanic and atmospheric administration)(1), une étude montre pour la première fois que l'augmentation sur la partie ouest des �tats-Unis de l'ozone troposphérique, un polluant nocif pour l'homme, est due à des émissions venues d'Asie. Par le jeu de conditions météorologiques, celles-ci ont été transportées vers l'est à travers le Pacifique. Cette étude repose sur l'exploitation croisée, couplant les transports des masses d'air à un inventaire des émissions, de nombreuses données obtenues entre 1984 et 2008 à l'aide de différents outils d'observation, dont des avions de ligne du Service d'observation MOZAIC(2) de l'INSU-CNRS qui ont apporté plus de la moitié des données. Cette étude parait dans la revue Nature du 21 janvier 2010.

L'ozone "troposphérique", situé entre 0 et 12 km d'altitude, est l'un des principaux gaz à effet de serre participant à l'équilibre climatique terrestre, mais également un polluant qui affecte la qualité de l'air. Une forte concentration d'ozone peut avoir de nombreuses conséquences physiologiques, comme le ralentissement du taux de croissance de la végétation ou les affections pulmonaires. Ce polluant, qui découle des émissions dues à l'activité humaine(3), est globalement en augmentation depuis le début de l'ère industrielle. L'Asie est un fort producteur d'émissions productrices d'ozone et au printemps particulièrement, les conditions météorologiques favorisent l'export de la pollution vers l'est à travers le Pacifique. Jusqu'à présent, aucune étude suffisamment solide n'avait pu faire le lien entre la croissance de l'ozone résultant des émissions asiatiques et une augmentation d'ozone sur la partie ouest des �tats-Unis.

L'étude montre que l'ozone troposphérique a continuellement augmenté depuis le début des années 1980 sur la partie ouest des �tats-Unis (de 30 % par rapport à des mesures de 1984) . En se basant sur les régimes météorologiques de transport à longue distance, l'étude montre également que les plus fortes augmentations observées au cours des 15 dernières années sont associées aux masses d'air influencées par les émissions sur la Chine, l'Inde et les pays de l'Asie du Sud-Est. Pour cette étude, une base de données a été établie à partir des mesures réalisées sur la période 1984-2008 à l'aide de différents outils�: le réseau international de ballon-sondes, les stations de télédétection par laser, les campagnes de recherche organisées par la NOAA et la NASA et les avions de ligne instrumentés du programme MOZAIC. Chaque mesure d'ozone a fait l'objet d'un calcul de trajectoire arrière pour déterminer le cheminement passé de la masse d'air. Trois milliards neuf cent millions rétro-trajectoires de masses d'air sur 15 jours ont ainsi été calculées avec un modèle de dispersion lagrangienne. Les observations d'ozone ont ensuite été filtrées (afin d'exclure celles marquées par une influence des émissions continentales américaines) et triées suivant les différentes trajectoires de masses d'air.

� gauche : Distribution de l'ozone par classe de percentile dans la moyenne troposphère (3-8 km et PV < 1.5 pvu) au printemps, pour 1984 et 1995-2008, incluant le nombre de données pour chaque année.
� droite : Moyenne sur 1984-2008 des temps de résidence des particules au cours des 15 jours précédant la mesure, dans toute la colonne troposphérique (b, c, et d) ou sous forme d'empreinte au sol (masses d'air ayant eu une altitude inférieure à 300 m au cours des 15 derniers jours) (e, f, g), pour trois classes d'ozone différentes : 0-33% (b et e), 34-66% (c et f) et 67-99% (d et g).
� Valérie Thouret

Du point de vue de la qualité de l'air, cette augmentation de la concentration moyenne d'ozone à grande échelle est inquiétante. Or, contrôler une croissance issue d'une migration est bien plus difficile que de contrôler des concentrations régionales dépendant de sources locales. Si cette augmentation continue, mettre en conformité la qualité de l'air à la législation actuelle deviendra impossible pour certaines régions des �tats-Unis.

L'étude montre le rôle déterminant d'un programme d'observations de routine comme MOZAIC. La signification statistique des résultats vient en effet en majeure partie des mesures MOZAIC qui constituent 54 % de la base de données constituée à l'occasion. Ce résultat a bénéficié de la stratégie de mise en place par l'INSU-CNRS des Systèmes d'observation et d'expérimentation de la recherche en environnement (SOERE) dont fait partie MOZAIC.

Note(s)

Agence américaine responsable de l'étude de l'océan et de l'atmosphère
Le programme MOZAIC (Measurements of ozone, water vapour, carbon monoxide, and nitrogen oxides by airbus in-service aircraft) est coordonné par des chercheurs du Laboratoire d'aérologie de Toulouse (CNRS)
L'ozone n'est pas directement produit par les activités humaines. C'est un polluant secondaire, issu de réactions photochimiques (activées par le soleil) impliquant, entre autres, les oxydes d'azote et le monoxyde de carbone.

Source: O. R. Cooper, D. D. Parrish, A. Stohl, M. Trainer, P. Nédélec, V. Thouret, J. P. Cammas, S. J. Oltmans, B. J. Johnson, D. Tarasick, T. Leblanc, I. S. McDermid, D. Jaffe, R. Gao, J. Stith, T. Ryerson, K. Aikin, T. Campos, A. Weinheimer et M. A. Avery, Increasing springtime ozone mixing ratios in the free troposphere over western North America, Nature 21 janvier 2010

Contact(s): Valérie Thouret, LA/OMP

S�isme de Ha�ti du 12 janvier 2010

Tue, 19 Jan 2010 00:00:00 +0100

Les chercheurs fran�ais font le point sur leurs connaissances actuelles des caractéristiques du séisme de Ha�ti du 12 janvier 2010, ainsi que de son contexte géodynamique. Des mesures GPS effectuées à partir de 2003 avaient révélé que les failles actives étaient bloquées et qu'une déformation élastique s'accumulait. Une intervention scientifique post-sismique devrait être prochainement annoncée.

Simulation de la déformation associée au séisme du 12 janvier. Les flèches en noir indiquent la direction et l'amplitude du mouvement du sol qui devrait être mesurées par les stations GPS (petits carrés noirs). Les franges de couleur indiquent le mouvement du sol dans la direction pointant vers le satellite qui devrait être mesuré par interférométrie radar (InSAR). La zone couverte par les franges correspond à la région o� le sol est supposé avoir subi la déformation la plus notable. La coupe indique l'intensité du glissement associé au séisme sur le plan de faille. (Communication personnelle d'E. Calais)
© E. Calais Purdue University/Geosciences Azur

Le séisme de Ha�ti, qui s'est produit le 12 janvier 2010 à 16H56 heure locale, a atteint une magnitude (Mw) de 7 à 7,3. De relativement faible profondeur (entre 10 et 13 km), il est d� au jeu en mouvement décrochant (mouvement horizontal de deux blocs de la cro�te terrestre l'un par rapport à l'autre) de la faille Enriquillo-Plaintain Garden qui passe à seulement 5 kilomètres au sud de la capitale de Port-au-Prince. La rupture du séisme elle-même serait située très près de la capitale, atteignant probablement localement la surface. On suppose actuellement que la rupture a environ 70 km de long avec un glissement cosismique de 1 à 2 m en moyenne. Ces caractéristiques associées à la proximité d'une capitale très vulnérable expliquent l'ampleur de la catastrophe.

Même si cette faille n'avait pas produit de séisme important au cours de ces dernières décennies, elle a probablement été la source des séismes historiques de 1751 et 1770 qui, d'après les écrits d'époque de l'historien Moreau de Saint Méry, auraient tous deux détruit la ville de Port-au-Prince. Longue de 300 km, de direction est-ouest, on peut suivre cette faille depuis le lac d'Enriquillo en République Dominicaine jusqu'à l'extrémité ouest de la presqu'ile de Tiburon. Elle n'a été rompue par cet événement que sur environ un tiers de sa longueur et il est à craindre que d'autres séismes de magnitude supérieure à 7 se produisent dans d'autres secteurs dans les décennies ou siècles à venir. Depuis le choc majeur, les réseaux sismiques ont enregistré de nombreuses répliques, certaines approchant la magnitude 6. Ces répliques sont localisées surtout à la terminaison ouest de la section de faille qui a rompu. Leur nombre et leur magnitude moyenne devrait diminuer progressivement dans les semaines à venir, sans que l'on puisse exclure l'occurrence de répliques d'assez forte magnitude, donc susceptibles de provoquer de nouveaux dégâts.

Le contexte géodynamique

Carte des principales failles régionales. Epicentres des séismes majeurs connus (étoiles rouges), dont celui du 12 janvier (étoile la plus grande). Le mouvement associé à ce dernier est indiqué par la flèche jaune (déplacement du bloc sud vers l'Est).
© B. Mercier de Lepinay GéoazurCette région est à la frontière de la plaque Cara�be qui coulisse vers l'Est par rapport à la plaque Nord Américaine à la vitesse de 2 cm/an. Le mouvement entre les deux plaques est réparti sur plusieurs failles dont deux systèmes de failles décrochantes majeures : la faille septentrionale au nord d'Ha�ti et la faille Enriquillo Plantain-Garden au sud. La première absorbe environ 10 mm/an de déplacement, la seconde 7 mm/an. L'île de Saint Domingue (Hispaniola), dont Ha�ti est la partie ouest, fait partie des grandes Antilles. Elle est située entre Porto Rico et Cuba.

Carte de la sismicité de la plaque Cara�be et de ses abords.
© E.Calais et al.La plaque Cara�be est une petite plaque entourée de 4 grandes. Ses frontières sont décrochantes et convergentes, avec des transitions convergence-décrochement complexes et des séismes affectent des zones relativement larges. Toutefois, en dehors des séismes importants (magnitude supérieure à 5), l'activité sismique est mal connue du fait de l'absence de réseau sismologique pour localiser les petits séismes. Le seul séisme majeur des 50 dernières années s'est produit au nord-est de la République Dominicaine. Il y a eu des séismes destructeurs dans les temps historiques, mais ils ont été effacés des mémoires en une génération ce qui d'une part donne une fausse impression de sécurité et d'autre part rend leur localisation et leur quantification difficiles, informations pourtant capitales pour que les scientifiques puissent quantifier l'aléas. Un préliminaire pour que les autorités puissent travailler à la diminution de la vulnérabilité.

Sismicité historique en Hispaniola (avant 1960). La localisation est approximative sauf pour la séquence 1946-1953.
© E.Calais et al.Sur l'île d'Hispaniola, chacun des siècles passés a été marqué par au moins un séisme majeur : destruction de Port-au-Prince en 1751 et 1771, destruction de Cap Ha�tien en 1842, séismes de 1887 et 1904 dans le nord du pays avec dégâts majeurs à Port de Paix et Cap Ha�tien, séisme de 1946 dans le nord-est de la République Dominicaine accompagné d'un tsunami dans la région de Nagua.

Des mesures GPS avaient révélé que les failles actives étaient bloquées et qu'une déformation élastique s'accumulait

Soucieux de mieux évaluer le risque sismique dans cette île, des chercheurs fran�ais et américains avaient installé un réseau GPS de 26 stations à partir de 2003 (1) dans le sud de Ha�ti. L'objectif était de mesurer la vitesse à laquelle l'énergie élastique, susceptible d'être libérée lors de séismes à venir, s'accumule au voisinage de la faille. Le système GPS permet, sous certaines conditions, de déterminer des positions avec une précision de l'ordre de 1 à 2 mm. La cro�te terrestre dans les régions soumises à l'aléa sismique se déforme à des vitesses de l'ordre de quelques millimètres à plusieurs centimètres par an, le système GPS a donc la précision nécessaire pour assurer le suivi de ces mouvements au cours du temps.

Les mesures avaient révélé que les failles actives étaient bloquées et qu'une déformation élastique s'accumulait alentours. C'est à dire que l'île d'Hispaniola subissait un cisaillement à la vitesse d'environ 17 mm/an, dont 7 mm/an le long de la faille d'Enriquillo-Plantain Garden. Le dernier séisme majeur dans sur cette faille dans la région de Port au Prince ayant eu lieu en 1751, elle avait donc accumulé un déficit de mouvement total d'environ 1,8 mètres (7 mm/an pendant 250 ans) depuis ce séisme. Il avait été estimé que si ce déficit était rattrapé par un séisme, cela correspondrait à un événement de magnitude de l'ordre de 7.2.

En effet, si le mouvement des plaques est continu dans le temps, celui des failles, lui, est discontinu car elles offrent une résistance mécanique au mouvement des plaques. Comme le mouvement des plaques se poursuit inexorablement, il arrive nécessairement un moment o� les forces accumulées dépassent la résistance mécanique d'une faille, un mouvement soudain se produit alors : c'est un séisme.

Préparation d'une intervention scientifique post-sismique

L'événement tragique survenu le 12 janvier ne met pas la région à l'abri d'une nouvelle rupture. Pour mieux évaluer les risques, des observations sismologiques, géophysiques, tectoniques post-sismiques sont nécessaires. Les laboratoires se mobilisent pour échanger informations et analyses au sein de la cellule d'intervention post-sismique du CNRS-INSU, et pour décider des actions possibles. Une annonce devrait être faite dans les prochains jours.

Contact(s): Bertrand Delouis, laboratoire Geoazur, Responsable de la cellule post-sismique du CNRS-INSU

Note(s)

Les glaciers fondent en Alaska, mais moins vite que pr�vu

Sun, 17 Jan 2010 00:00:00 +0100

Des glaciologues du Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS) (CNRS/CNES/IRD/Université Toulouse 3) et leurs collègues canadiens(1) montrent que les pertes de masse des glaciers d'Alaska depuis 40 ans ont été largement surestimées, remettant en cause des résultats publiés en 2002. Des données récentes issues des satellites SPOT 5 et ASTER ont permis aux chercheurs de cartographier presque intégralement les pertes d'épaisseur de ces glaciers qui ont contribué à la hausse du niveau de la mer entre 1962 et 2006 à hauteur de 0.12 mm/an et non pas de 0.17 mm/an comme avancé précédemment.

Sur la surface du globe, les glaciers de montagne couvrent de 500 000 à 600 000 km² (environ la taille de la France), ce qui est peu par rapport à la superficie des calottes groenlandaise (1.6 millions de km²) ou antarctique (12.3 millions de km²). Malgré leur petite taille, ils jouent un rôle majeur dans la hausse récente du niveau marin du fait de leur fonte rapide en réponse au réchauffement climatique global.

� M. J...." longdesc="image3667,campagne-terrain-glaciers-saint-elias-alaska-territoire-yukon-m-j-hambrey-aberystwyth-university.html" title="" />
Campagne de terrain sur les glaciers des Saint Elias (Alaska et Territoire du Yukon).
� M. J. Hambrey (Aberystwyth University)Parmi les différentes régions englacées du globe, c'est en Alaska et au nord du Canada, o� les glaciers occupent 90 000 km², que les pertes sont les plus importantes. Les nouveaux résultats des glaciologues du LEGOS et de leurs collègues canadiens publiés le 17 janvier 2010 sur le site de la revue Nature Geoscience concluent à une contribution de 0.12 mm/an de ces glaciers à la hausse du niveau marin pour la période 1962-2006, et non de 0,17 mm/an comme précédemment avancé par l'équipe du Geophysical institute de l'Université d'Alaska (Fairbanks). Pour arriver à cette conclusion, l'équipe franco-canadienne a comparé des topographies récentes, déduites des images des satellites Spot 5-HRS (projet SPIRIT(2) financé par le CNES) et ASTER (projet GLIMS/NASA), avec les cartes des années 1950-60. Ils ont pu ainsi mesurer les pertes des trois quarts des glaciers d'Alaska.

Comment l'équipe du Geophysical institute de l'Université d'Alaska avait-elle pu évaluer à 0.17 mm/an la contribution de ces glaciers à la hausse du niveau de la mer ?
Les chercheurs avaient mesuré en 1995 puis en 2001 l'altitude de la surface de 67 glaciers avec un laser aéroporté le long de profils longitudinaux. Ils l'avaient ensuite comparée à celle cartographiée dans les années 1950-60. Les chercheurs en avaient ainsi déduit leurs variations d'épaisseur avant de les extrapoler aux autres glaciers. Leurs résultats, publiés dans Science(3) indiquaient une contribution importante pour la période 1950-1995 (0.14 mm/an du niveau marin) qui doublait pour la période récente (après 1995).

Le glacier Barnard, au coeur de la chaîne de montagne des Saint Elias (Alaska). Cette vue en relief, déduite des données du satellite SPOT 5, souligne l'importance des débris qui recouvrent les parties basses des glaciers.
� CNES 2007 / Distribution Spot Image / Traitement LEGOSPourquoi ont-ils surestimé de 50 % les pertes de ces glaciers ?
L'impact des débris rocheux qui recouvrent certaines langues glaciaires(4) et les protègent de la radiation solaire (et donc de la fonte) n'avait pas été pris en compte dans ces travaux antérieurs. De plus, leur échantillonnage était limité à des profils longitudinaux au centre de quelques glaciers ce qui a induit une surestimation des pertes d'épaisseur car c'est au coeur du glacier qu'elles sont les plus importantes.

Cette nouvelle étude confirme que l'amincissement des glaciers d'Alaska est très hétérogène et démontre qu'il est difficile d'échantillonner ces structures spatiales complexes à partir de quelques mesures de terrain ou profils altimétriques. Grâce à leur couverture régionale, les données satellitaires permettent une meilleure observation de la réponse glaciaire aux changements climatiques et de préciser leur contribution à la hausse du niveau marin.

Les pertes des glaciers d'Alaska depuis 1962 sont certes plus faibles que ce que l'on pensait. Mais l'amincissement (parfois plus de 10 m/an comme pour le glacier Columbia) et le recul de ces glaciers demeurent importants. De plus, l'accélération spectaculaire des pertes de masse depuis les années 1990, correspondant à une contribution de 0.25 mm/an à la hausse du niveau marin, n'est pas remise en cause et s'avère un signe inquiétant pour la hausse future du niveau marin.

Note(s)

issus de deux universités de Colombie Britannique (University of British Columbia et University of northern British Columbia)
Lors de la 4ème année polaire internationale (2007-2009), les glaciologues ont eu librement accès aux données SPOT 5-HRS grâce au projet SPIRIT (SPOT 5 stereoscopic survey of Polar Ice: Reference Images and Topographies). Les images haute résolution de ce satellite permettent de reconstituer précisément la topographie des glaces polaires et donc d'étudier leurs évolutions passées et futures en réponse aux fluctuations climatiques. Le LEGOS est le coordinateur scientifique de ce projet mis en oeuvre avec le CNES, Spot Image et IGN Espace.
Arendt et al, Rapid wastage of Alaska glaciers and their contribution to rising sea level, Science 297, 382-386 (2002)
Parties basses du glacier qui descend dans la vallée.

Pour en savoir plus: Galerie d'images du projet SPIRIT

Source: Berthier, E., Schiefer, E., Clarke, G.K.C., Menounos, B., & Remy, F. (in press). Contribution of Alaskan glaciers to sea level rise derived from satellite imagery. Nature Geoscience.

Contact(s): Étienne Berthier, LEGOS/OMP

Pal�oclimat des Andes, quand lacs et glaciers �taient connect�s

Thu, 14 Jan 2010 00:00:00 +0100

Alors qu'il est bien établi que les grandes calottes continentales (Antarctique, Scandinavo-sibérienne et Laurentide) ont atteint leur taille maximale il y a environ 21 000 ans, le comportement des petits glaciers de montagne est beaucoup plus contrasté et complexe. Certains peuvent ainsi avoir atteints leur avancée maximale plusieurs milliers d'années après le dernier maximum glaciaire global, comme vient de le confirmer une étude récente publiée par des chercheurs du CRPG (CNRS-INSU). Ces résultats sont présentés dans la revue Quaternary Science Reviews, et sont le fruit d'une collaboration avec des scientifiques de l'Institut de Recherche pour le Développement (Unice, France), du Caltech (Etats-Unis) et de l'Universidad Mayor de San Andrés (Bolivie). L'article présente une nouvelle chronologie des fluctuations glaciaires qui se sont développées sur les flancs du volcan éteint Tunupa, qui est localisé à proximité du Salar de Uyuni dans l'Altiplano central (Amérique latine).

La technique de datation mise en oeuvre repose sur l'analyse de l'3He cosmogénique, un isotope rare qui s'accumule à la surface de la Terre et peut ainsi être utilisé comme un chronomètre très sensible et précis pour dater les objets géomorphologiques et les anciennes formations glaciaires (blocs erratiques, moraines, roches striées). Dans cette étude, la datation a ainsi été réalisée en mesurant l'3He cosmogénique contenu dans les pyroxènes prélevés sur les moraines du volcan Tunupa. La mesure de l'3He a été réalisée grâce à un spectromètre de masse spécifiquement con�u pour l'analyse des gaz rares.

Ces nouvelles données géochronologiques ont permis de mettre en évidence que les glaciers situés au centre de l'Altiplano ont très probablement persisté dans leur position maximale jusqu'à 15 000 ans BP* (i.e. -13 000 ans av. J.C.), alors que, dans le même temps, un immense paléolac, le lac Tauca, atteignait dans la même zone son niveau maximum ; il couvrait alors plus de 50 000 km2, soit une superficie supérieure à celle de la Suisse. La chronologie glaciaire proposée par les auteurs suggère de plus que ces glaciers de l'Altiplano central ont brutalement reculé après 15 000 ans, en phase avec la disparition du lac Tauca. Les auteurs de l'étude ont tiré profit de ce synchronisme entre les maxima lacustres et glaciaires en combinant la modélisation du bilan de masse de ces anciens glaciers avec un modèle hydrique contraignant les conditions d'équilibre du paléolac Tauca.

En effet, comme les glaciers et les niveaux de lacs ont des sensibilités très contrastées aux précipitations et aux températures, cette méthode originale de modélisation conjointe a permis de reconstituer avec précision les conditions paléoclimatiques de cette région. Grâce à cette approche, les auteurs proposent ainsi que, pendant la phase dite Heinrich 1 (entre 17 000 et 15 000 ans BP), la température annuelle moyenne de l'Altiplano central (entre 4000 et 5000 m) était de 6 à 7�C en dessous de la température actuelle, alors que dans le même temps les précipitations moyennes étaient entre 2 et 3 fois supérieures à celles observés aujourd'hui dans cette région. Cette approche basée sur la modélisation couplée de ces deux objets de l'hydrosphère s'avère donc être une méthode efficace et prometteuse pour reconstituer les conditions paléoclimatiques continentales.

Deux implications majeures - Cette nouvelle étude propose un retrait tardif (15 000 ans) des glaciers situés a proximité du Salar de Uyuni boliviens, alors que d'autres auteurs, comme Smith et al. (Science, 2005) ont au contraire observé que, dans certaines zones des Andes péruviennes, certains glaciers ont commencé à reculer de leur position maximum il y a environ 30 000 ans. Ce contraste s'explique sans doute par des histoires paléoclimatiques différentes entre ces deux régions, et très probablement un subtil contrôle de la répartition spatiale des précipitations. Ceci souligne combien il est important de tenir compte des conditions paléoclimatiques locales avant d'interpréter les fluctuations passées d'un glacier en terme de signal climatique global.

- Ce résultat suggère aussi que le climat des Andes tropicales était en partie influencé par le climat de l'Atlantique tropical et de l'Atlantique Nord, via des connections atmosphériques à grande échelle. En effet, d'autres données paléoclimatiques indiquent que l'Antarctique et le Pacifique Sud s'étaient déjà sensiblement réchauffés entre 17 et 15 000 ans. La persistance de certains glaciers andins à la faveur d'une période humide et froide pendant l'événement Heinrich 1 a ainsi pu être engendrée par une migration vers le sud de la zone de convergence intertropicale, un mécanisme qui a déjà été suggéré par certains modèles climatiques. Les oscillations abruptes des lacs et des glaciers qui se sont poursuivies entre 15 et 12 000 ans semblent de plus en faveur d'un lien étroit entre la dynamique atlantique et le climat des Andes tropicales. De nouvelles études demeurent néanmoins nécessaires pour préciser la nature des mécanismes et des éventuelles rétroactions mis en jeu.

* BP = Before Present.

Source: Late local glacial maximum in the Central Altiplano triggered by cold and locally-wet conditions during the paleolake Tauca épisode (17-15 ka, Heinrich 1).
P.H. Blard, J. Lavé, K.A. Farley, M. Fornari, N. Jimenez, V. Ramirez.Quaternary ; Science Reviews volume 28 décembre 2009

Contact(s): Pierre-Henri Blard, CRPG (INSU-CNRS)

La serpentine r�v�l�e par ses propri�t�s sismiques et son anisotropie

Thu, 14 Jan 2010 00:00:00 +0100

Quand les roches du manteau supérieur sont altérées par des infiltrations d'eau, il se forme de la serpentine. Ce minéral a des propriétés rhéologiques qui font que les zones riches en roches altérées (serpentinites) dans les zones de subduction sont moins sismogènes. Il est donc utile de pouvoir les localiser pour mieux comprendre la répartition des tremblements de terre. Des chercheurs de Lyon (Laboratoire de sciences de la Terre INSU-CNRS/ENS) en collaboration avec des chercheurs du Department of Geology, University of Illinois, (USA) et de l'Institute for Mineralogy and Petrology, ETH Zurich, (Suisse) ont étudié en laboratoire la propagation des ondes sismiques dans le minéral suivant diverses orientations. Les propriétés de la serpentine la rendent facilement détectable par l'imagerie sismique (tomographie). Cette étude est publiée dans Earth and Planetary Science Letters.

Affleurement de serpentinites d'une ancienne zone de subduction dans la péninsule de Vizcaino (Baja California Sud, Mexico). Les serpentinites sont les roches grisâtres qui font ici une épaisseur d'environ 3 km depuis le sommet de la montagne jusqu'au premier plan.
© Laboratoire de Sciences de la Terre (INSU-CNRS/ENS)

Les serpentinites sont des roches qui se forment par interaction entre l'eau de mer et les roches du manteau à des profondeurs allant jusqu'à environ 200 km dans les zones de subduction. Le minéral constituant majoritairement ces roches est un silicate en feuillets voisin des micas et du talc, une variété de serpentine appelée antigorite. Il possède une viscosité très faible et a la propriété de limiter la zone de propagation des séismes : là o� il y a des corps de serpentinites épais, il y a moins de séismes qu'ailleurs. D'o� l'intérêt d'utiliser les méthodes de tomographie sismique pour la recherche des zones serpentineuses et la localisation de serpentine.

Figure schématique d'une zone de subduction montrant la zone serpentineuse en vert foncé et la déformation en grands plis qui l'affecte. La serpentine se forme par l'interaction entre l'eau libérée par la plaque en subduction (flèches bleues). Le pointillé vert indique la limite de stabilité de l'antogorite.
© Laboratoire de Sciences de la Terre (INSU-CNRS/ENS)

On sait depuis longtemps que les serpentinites présentent des faibles vitesses sismiques, mais les mesures effectuées jusqu'à présent sur des roches de la lithosphère océanique ne permettaient pas de prendre en compte un paramètre important : l'anisotropie. L'anisotropie décrit la variation de vitesse des ondes sismiques (la vitesse du son) dans ce minéral en fonction de la direction de propagation. Les auteurs ont montré grâce à des mesures par spectroscopie Brillouin que la serpentine est très anisotrope. Comme les grains de serpentine sont orientés par les fortes déformations typiques des zones de subduction, les serpentinites y sont aussi très anisotropes.

Pour la serpentinite, le résultat est étonnant. Regardée par la tranche (parallèlement à la foliation pour un géologue), la serpentinite a les mêmes propriétés que le manteau terrestre et sera invisible. Regardée perpendiculairement, elle a des vitesses sismiques très faibles et apparaîtra très clairement. On peut ainsi détecter la serpentinite, mais aussi sa déformation en utilisant des ondes sismiques d'orientation variée.

L'analyse des données sismiques à la lumière de ces nouveaux résultats suggère une structure complexe de zones serpentineuses des zones de subduction, en réponse à des déformations importantes, et renforce l'idée que la présence de serpentine réduit nettement la séismicité liée à la subduction des fonds océaniques.Bruno Reynard, Laboratoire de Sciences de la Terre (INSU-CNRS/ENS LYON)

Source: Elasticity of antigorite, seismic detection of serpentinites, and anisotropy in subduction zones - Lucile Bezacier a,⁎, Bruno Reynard a, Jay D. Bass b, Carmen Sanchez-Valle b,c, Bertrand Van de Moortèle a - Earth and Planetary Science Letters 289 (2010) 198-208 a Université de Lyon, Laboratoire de Sciences de la Terre, INSU-CNRS, Ecole Normale Supérieure de Lyon b Department of Geology, University of Illinois, USA c Institute for Mineralogy and Petrology, ETH Zurich, Switzerland

Contact(s): Bruno Reynard, Laboratoire de Sciences de la Terre (INSU-CNRS/ENS LYON)
Lucile Bezacier, Laboratoire de Sciences de la Terre (INSU-CNRS/ENS LYON)

Une nouvelle fen�tre pour l'observation de la croissance des grains interstellaires dans les nuages mol�culaires

Mon, 11 Jan 2010 00:00:00 +0100

Une équipe internationale menée par un chercheur du Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA : INSU-CNRS, Observatoire de Paris, Universités de Paris 6 et de Cergy-Pontoise, Ecole Normale Supérieure) vient de montrer pour la première fois que l'on pouvait observer directement les grains les plus gros dans un nuage interstellaire grâce à leur capacité à diffuser la lumière dans l'infrarouge moyen. Ce phénomène, spectaculaire dans le cas présent, est aussi visible dans d'autres nuages et va donc permettre d'ouvrir une nouvelle fenêtre pour l'étude de ces poussières et au-delà, pour la formation des étoiles et des planètes.

Le r�le des marges continentales dans les apports d'�l�ments chimiques � l'oc�an : ce que nous apprend le n�odyme

Mon, 21 Dec 2009 00:00:00 +0100

Une�modélisation originale du cycle océanique du néodyme a permis de mettre en évidence l'importance des marges continentales comme pourvoyeurs de cet élément, et probablement d'autres éléments chimiques, à l'océan. Cette étude est le fruit d'une collaboration pluridisciplinaire entre géochimistes (LEGOS/OMP) et modélisateurs (LSCE/IPSL et LPO/IUEM) et a été menée dans le cadre de la thèse de Thomas Arsouze, récemment couronnée du prix de l'Académie des Sciences et des Belles Lettres de Toulouse (2009). Ces résultats sont essentiels pour la compréhension, en lien avec le climat, des cycles des éléments chimiques dans le système Terre. Ils sont publiés dans la revue Biogeosciences.

La marge continentale se compose du plateau continental et du talus continental. La profondeur moyenne du pied du talus est d'environ 3000 m. Image provenant de http://gsc.nrcan.gc.ca/org/atlantic/atl_f.phpOn désigne sous le terme de "marge continentale" la région sous-marine qui s'étend de la côte au pied du talus continental (entre 0 et environ 3000 m de fond) et fait l'interface entre le continent et les abysses. Bien qu'une quantité importante de matériel issu de l'érosion des continents se dépose sur ces marges grâce aux décharges des fleuves et au ruissellement, le rôle qu'elles jouent dans le cycle des éléments géochimiques marins est encore largement méconnu, les concentrations en éléments dissous dans l'océan au voisinage des marges ne variant que peu ou pas.

C'était sans compter sur le néodyme (Nd), un élément peu connu, mais qui, grâce à ses isotopes, s'avère très intéressant comme traceur géochimique�! En effet, lors de travaux antérieurs basés sur des études ponctuelles de terrain, l'équipe de géochimie marine du LEGOS (GEOMAR) a mis en évidence que les signatures isotopiques du néodyme, exprimées à l'aide d'un paramètre appelé ε_Nd, variaient énormément entre les océans Atlantique, Indien et Pacifique, un fait qui implique des apports continentaux significatifs de cet élément. Cette étude suggérait donc que les marges continentales pouvaient jouer un rôle important comme pourvoyeur de néodyme à l'océan dans certaines régions du globe.
Pourtant ces apports ne s'accompagnent pas d'une augmentation significative et simultanée des concentrations océaniques de néodyme. D'o� vient cette apparente contradiction�? C'est ce qu'il fallait essayer de comprendre.

Afin de réconcilier le budget océanique des concentrations de néodyme avec celui de sa composition isotopique et d'identifier l'importance des différentes sources, une équipe constituée de géochimistes du LEGOS et de modélisateurs du LSCE et du LPO a modélisé le cycle océanique global de cet élément, en se basant sur un modèle couplant la circulation générale océanique (NEMO), la biogéochimie marine (PISCES) et la dynamique des particules océaniques.

Ce travail a permis de montrer que la distribution effective du néodyme dans les différents bassins océaniques ne peut être simulée par le modèle utilisé que si l'on considère qu'environ 3�% du sédiment déposé sur les marges se dissout au sein de l'océan. Cela signifie que les marges pourvoiraient via ce mécanisme... à 95�% de l'apport total de néodyme à l'océan�!

Nd obtenues par simulation à l'aide du modèle NEMO/PISCES..." longdesc="image3627,valeurs-parametre-epsilon-nd-obtenues-par-simulation-aide-modele-nemo-pisces-couleur-fond-mesurees-milieu-marin-cercles-colores-moyennees-colonne-eau-une.html" title="" />
Valeurs du paramètre ε_Nd obtenues par simulation à l'aide du modèle NEMO/PISCES (couleur de fond) et mesurées dans le milieu marin (cercles colorés), moyennées sur la colonne d'eau, d'une part en l'absence d'apport des marges continentales (à gauche) et d'autre part en présence d'un fort apport (à droite). La comparaison des couleurs, dont les échelles sont les mêmes pour modèle et données, montre qu'un bon accord modèle/données n'est obtenu qu'en introduisant dans le modèle un fort apport de néodyme de la part des marges océaniques. � LEGOS

Mais alors que se passe-t-il exactement près de ces marges�?
L'hypothèse avancée par les chercheurs est qu'une "altération chimique sous-marine" accompagnée d'une dissolution d'une petite fraction du sédiment apporté par l'érosion des continents, et "marqué" par une composition isotopique du néodyme différente de celle de l'eau de mer, se produirait peu de temps après son dépôt sur la marge, conduisant à une modification du rapport isotopique du néodyme dans l'océan. Puis une quantité de néodyme équivalente à une fraction importante de celle ainsi libérée dans l'océan serait assez vite soustraite de la colonne d'eau par des réactions physicochimiques conduisant à sa sédimentation, sans toutefois gommer l'"empreinte isotopique" du néodyme apporté à l'eau.

Ces résultats confirment l'importance des marges continentales, au niveau global, pour l'apport de ce traceur à l'océan, invitant en cela à reprendre les calculs de bilans apport/départ de cet élément dans lesquels jusqu'à présent seuls les apports dissous des rivières et ceux liés aux poussières atmosphériques avaient été pris en compte.
En outre, si l'hypothèse précédente est démontrée, il est fort probable que d'autres éléments chimiques sont libérés avec le néodyme, en particulier certains éléments essentiels pour les systèmes biologiques marins comme le fer, ce qui amènerait à reconsidérer totalement non seulement le budget océanique du néodyme mais aussi celui de ces éléments.

Source: T. Arsouze, J.-C. Dutay, F. Lacan, and C. Jeandel, Reconstructing the Nd oceanic cycle using a coupled dynamical-biogeochemical model, Biogeosciences, 6, 2829-2846, 2009

Contact(s)

Thomas Arsouze, LEGOS/OMP
Catherine Jeandel, LEGOS/OMP

Un mod�le plus performant pour la mar�e du plateau amazonien

Mon, 21 Dec 2009 00:00:00 +0100

Dans le cadre du programme Amandes, l'équipe de modélisation du LEGOS a développé une modélisation originale de la marée du plateau amazonien. Ce modèle va permettre de réaliser un atlas performant des marées de la région et de représenter les phénomènes dynamiques de transport, dans lesquels seront injectés à terme les flux de matière et d'éléments chimiques. Ces résultats seront publiés prochainement dans la revue Ocean Modelling.

� la frontière entre les continents et les océans, les marges continentales sont le lieu de la grande majorité des apports de matière (dissoute et solide, organique et inorganique) d'origine continentale vers l'océan. Elles sont aussi directement en contact avec les masses d'eaux océaniques, avec lesquelles elles échangent de la matière et des éléments.

Le projet Amandes (Amazone-Andes), auquel participent des équipes de recherche du LEGOS, du LMTG et du CEREGE, a pour objectif d'étudier le transport de matière et d'éléments chimiques depuis les montagnes andines jusque dans l'océan Atlantique au travers du système Amazone. Une telle étude nécessite un important effort de modélisation, c'est-à-dire de représentation numérique des différents processus dont cette région est le siège, notamment au niveau de l'estuaire de l'Amazone, qu'il s'agisse des processus dynamiques de déplacement des masses d'eau ou des processus physicochimiques affectant la matière. L'une des difficultés est qu'un tel modèle devra couvrir toute la zone soumise à l'impact de ce transport, soit plusieurs centaines de kilomètres, et être capable de prendre en compte des changements d'échelles géographiques importants, de l'océan au fond des mangroves.
Dans cette zone particulière, les mécanismes dynamiques principaux qui ont un impact sur le transport sont la marée et le débit du fleuve.

L'équipe de modélisation du LEGOS s'est penchée sur la partie dynamique de ce problème en cherchant dans un premier temps à développer un nouveau modèle océanique de la marée. Cette zone présente en effet de très faibles profondeurs loin des côtes et sur de grandes étendues : l'isobathe 20 m est ainsi par endroit distante de 100 km des côtes. Or, la marée étant de forte amplitude dans cette région, elle est très sensible à cette faible bathymétrie et au frottement de fond.
Détail de la grille utilisée pour l'estuaire de l'Amazone. � LEGOS

Pour réaliser leur modèle, les chercheurs se sont basés sur le modèle à grilles non-structurées T-UGOm (Toulouse unstructered grid ocean model), l'une des caractéristiques des grilles non-structurées étant qu'elles peuvent s'adapter à diverses échelles, une même grille pouvant avoir une maille lâche dans certaines zones et au contraire beaucoup plus fine dans d'autres, propriété particulièrement utile dans le cas de l'estuaire de l'Amazone.
Puis ils ont effectué une modélisation en utilisant la bathymétrie digitale globale Gebco (General bathymetric chart of the oceans) et obtenu ainsi un écart type de 53,9 cm entre les mesures (observations satellites et relevés in situ des stations marégraphiques) et la modélisation, dans le cas de l'onde de marée M2 : d'origine lunaire, celle-ci représente la principale contribution à la marée dans cette zone. � l'aide de cartes marines plus précises et de nouvelles données collectées pendant les campagnes de mesure du projet Amandes, ils ont ensuite pu affiner la bathymétrie Gebco et abaisser l'écart type à 29,5 cm.
Ils ont enfin étudié les profils des vitesses et la couche turbulente (couche d'eau au contact du fond de l'océan o� se produisent des phénomènes de turbulence) afin de développer une nouvelle paramétrisation du frottement de fond, ce qui leur a permis de diminuer encore l'écart type à 27,5 cm.

� gauche, image satellite de l'extension du panache de l'Amazone que l'on repère par la remise en suspension des particules (couleur marron) (MODIS Land Rapid Response Team). � NASA/GSFC.
� droite, énergie dissipée au m² par le frottement de fond (en W/m²), d'autant plus importante (vers les bleus) que le frottement a de l'influence sur la marée. � LEGOS.
Les similitudes entre l'extension du panache de l'Amazone et la répartition géographique du travail du frottement de fond suggèrent que ce dernier joue un rôle essentiel dans le devenir des eaux de l'Amazone.

La comparaison entre ces résultats et ceux déjà publiés indique une amélioration sensible de la modélisation de la marée dans cette zone. La prochaine étape consistera à modéliser la dynamique des eaux de l'Amazone et son panache dans l'estuaire, un travail qui ouvrira alors la voie à une modélisation plus précise du transport de matière par le fleuve Amazone.

Pour en savoir plus: Site de l'équipe échanges côte - large

Source: Yoann Le Bars, Florent Lyard, Catherine Jeandel et Leonardo Dardengo, The AMANDES tidal model for the Amazon estuary and shelf, Ocean Modelling, 31 (3-4), p 132-149, 2010, doi :10.1016/j.ocemod.2009.11.001

Contact(s): Yoann Le Bars, LEGOS/OMP

La diminution des concentrations atmosph�riques du mercure, un nouvel exemple de l'efficacit� de r�glementations environnementales

Mon, 21 Dec 2009 00:00:00 +0100

Le mercure est un polluant toxique dont la forme gazeuse joue un rôle central dans la propagation de cette pollution. Grâce à l'analyse d'échantillons d'air prélevés dans le névé polaire de Summit au centre du Groenland, des chercheurs fran�ais du LGGE(1), en collaboration avec plusieurs équipes américaines(2) et italienne(3), ont pu estimer l'évolution, depuis la fin de la seconde guerre mondiale, des concentrations atmosphériques du mercure gazeux des moyennes et hautes latitudes Nord. Leurs travaux révèlent une forte décroissance de ces concentrations dans les années 80, qui correspond à la mise en place des premières réglementations visant à réduire les émissions de mercure. Ces résultats sont publiés dans la revue américaine Proceedings of the National Academy of Sciences.

Le mercure est un polluant "global" car on le retrouve sous toutes les latitudes et au sein de tous les écosystèmes, aussi bien terrestres que marins : dans la végétation, les sols, les zones humides, les neiges ou encore les océans.
Plusieurs formes chimiques du mercure coexistent dans l'environnement : le mercure élémentaire gazeux (Hg⁰), le mercure divalent (Hg(II)) sous diverses associations et le méthyle mercure, une espèce organométallique extrêmement toxique. Sa forme gazeuse joue un rôle central dans sa propagation car sa stabilité chimique lui donne le temps de se disperser par voie atmosphérique sur toute la surface du globe, depuis les latitudes tempérées o� se concentrent ses sources anthropiques. Il est ensuite transformé chimiquement, jusqu'à atteindre sa forme polluante de méthyle mercure qui a la particularité de se transmettre à la chaîne alimentaire, puis de se concentrer progressivement le long de cette chaîne. Cette pollution affecte tout particulièrement les populations dont l'alimentation repose largement sur la pèche, notamment en Arctique, le méthyle mercure devenant dangereux pour l'homme dès que sa concentration dans le sang dépasse 100 μg/l(4).
Aujourd'hui, les émissions de mercure liées aux activités humaines (production de chlore, combustion de charbon ou de pétrole, incinération des déchets) comptent pour environ la moitié de son bilan global.

Préparation du manchon gonflable nécessaire au pompage de l'air du névé en profondeur dans le trou de forage. � LGGE, Xavier Fa�nPour reconstruire l'évolution temporelle de cette pollution, des chercheurs du LGGE, en collaboration avec des collègues américains et italiens, se sont intéressés à l'air contenu dans les névés polaires. La neige qui se dépose à la surface des calottes polaires (Groenland et Antarctique) se transforme en effet progressivement en névé puis en glace au cours du tassement progressif des couches successives. Or, le névé est un milieu poreux o� les gaz atmosphériques peuvent circuler lentement, avant leur piégeage définitif sous forme de bulles dans la glace. L'air contenu dans un névé constitue donc une archive naturelle unique pour la reconstruction de la composition récente de l'atmosphère.
En juin 2006, les chercheurs ont prélevé des échantillons d'air le long des 80 mètres d'épaisseur du névé de Summit (point culminant du Groenland, à 3200 m d'altitude) et ont analysé son contenu en mercure élémentaire gazeux (Hg⁰).

Ces mesures ont permis de reconstruire pour la première fois l'évolution du mercure atmosphérique au cours des dernières décennies, les premières mesures directes et continues du mercure atmosphérique n'ayant débuté que dans les années 1990.
Bien que reconstruit au Groenland, ce signal porte la signature des émissions nord-américaines et européennes. Les chercheurs ont ainsi pu mettre en évidence un pic de concentration correspondant à des niveaux quasiment doubles des teneurs actuelles dans les années 70, suivi d'une forte décroissance dans les années 80, laquelle reflète la conséquence positive des premières réglementations encadrant les rejets industriels de mercure vers l'atmosphère, notamment le Clean Air Act américain mis en place en 1970 et ses amendements de 1977. Conduites loin des sources de pollution, ces analyses "sentinelles" témoignent donc de l'efficacité des réglementations sur un polluant majeur.

Le développement rapide des économies des pays émergents permettra-t-il de maintenir cette tendance à la baisse du mercure élémentaire gazeux ? De fait, l'enregistrement atmosphérique que viennent de publier ces chercheurs encourage l'initiative prochaine de négociations aux Nations Unies pour la mise en place d'une régulation au niveau international des émissions anthropiques de mercure.

Cette étude a été financée en France par le programme ACI Jeune chercheur du Ministère de l'enseignement supérieur et de la recherche et par le LGGE. Le travail de terrain était soutenu par la NSF (National Science Foundation) américaine.

Note(s)

Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (CNRS et UJF)
CRREL, Bowdoin College, Scripps Institution of oceanography
Université de Venise
Seuil défini par l'Organisation mondiale de la santé

Pour en savoir plus: Groupe Mercure au LGGE

Source: Fa�n, X., C. P. Ferrari, A. Dommergue, M. Albert, M. Battle, J. Severinghaus, L. Arnaud, J. M. Barnola, W. Cairns, C. Barbante et C. Boutron, Polar firn air reveals large-scale impact of anthropogenic mercury emissions during the 1970s, Proceedings of the National Academy of Sciences, 106, (38), 16114-16119, 2009

Contact(s)

Xavier Fain
Aurélien Dommergue, LGGE/OSUG

Une super-Terre, mais avec une atmosph�re inhospitali�re

Wed, 16 Dec 2009 00:00:00 +0100

Le mercure est un polluant toxique dont la forme gazeuse joue un r�le central dans la propagation de cette pollution. Gr�ce � l'analyse d'�chantillons d'air pr�lev�s dans le n�v� polaire de Summit au centre du Groenland, des chercheurs fran�ais du LGGE, en collaboration avec plusieurs �quipes...

Un appel � l'action contre l'acidification de l'oc�an (EPOCA)

Thu, 10 Dec 2009 00:00:00 +0100

Une réduction importante et immédiate des émissions de dioxyde de carbone (CO₂) est nécessaire pour limiter significativement l'acidification des océans et empêcher l'extinction d'espèces marines, des risques sur la sécurité alimentaire et des conséquences socio-économiques significatives. Voilà ce qu'énoncent de nombreux experts, dont les membres du projet européen EPOCA, dans un guide intitulé "L'acidification de l'océan - Les faits" qui vient d'être publié dans le cadre de la conférence des Nations Unies sur le climat à Copenhague.

Transmis aujourd'hui aux décideurs participant à la Conférence des Nations Unies sur le climat à Copenhague, le guide "L'acidification de l'océan - Les faits" prend acte des dernières avancées scientifiques sur l'acidification des océans et décrit les étapes qui seront nécessaires à l'arrêt de son accélération. Ce guide introductif est destiné aux conseillers et décideurs politiques. Il a été con�u par le Groupe d'utilisateurs(1) sur l'acidification de l'océan, partie intégrante du projet européen EPOCA, et validé par des scientifiques du projet. Sa réalisation a été financée par Natural England et EPOCA. Il est disponible en cinq langues (anglais, fran�ais, espagnol, arabe et chinois).

Télécharger le guide dans la langue de votre choix

Chercheurs d'EPOCA durant la campagne de mai 2009 au Spitzberg qui regroupait une quinzaine de participants de 5 institutions partenaires. Des organismes vivant au fond de l'océan Arctique ont été récoltés pour être ensuite soumis progressivement en laboratoire à des niveaux d'acidité correspondant à ceux attendus pour la fin du siècle.
� CNRS-INSU, Marie-Dominique Pizay
"L'acidification des océans est "le problème jumeau" du changement climatique dans la mesure o� tous deux sont la conséquence de l'augmentation des émissions de CO₂" déclare Dan Laffoley, vice président de la Commission mondiale de l'IUCN (International union for conservation of nature) sur les aires marines protégées et responsable éditorial du guide. "Nous avons employé le mode du récit pour peindre un tableau des nombreux mécanismes par lesquels l'acidification de l'océan peut altérer la manière dont l'océan fonctionne. Compte tenu des conséquences de grande envergure possibles, nous espérons que ce guide aura un impact auprès des décideurs et qu'ils placeront l'océan au centre des discussions sur le climat".

Ce que ce guide dit en substance :

Environ le quart du CO₂ émis par les activités humaines (25 millions de tonnes par jour). Cette absorption, qui va croissant compte tenu de la croissance des émissions, rend l'eau de mer de plus en plus acide, mena�ant écosystèmes et espèces importantes pour l'alimentation et l'économie. En outre, cette augmentation de l'acidité de l'océan tend à réduire sa capacité à absorber le CO₂ et donc à réguler le climat.
L'acidité de l'eau de mer a augmentée de 30 % depuis le début de la période industrielle, il y a 250 ans. Si, comme il est prévu, ce phénomène s'accélère au cours des 4 prochaines décennies, elle pourrait augmenter de 120 % d'ici à 2060, soit un niveau supérieur à ceux qu'a connu notre planète au cours des 21 derniers millions d'années.
Les précédents épisodes d'acidification de l'océan ont donné lieu à des extinctions massives d'espèces.
Certaines régions atteignent déjà un niveau d'acidité qui empêche la survie de larves d'espèces commerciales (moules et huîtres).
De nombreux organismes fabriquant un squelette ou une coquille calcaire sont déjà affectés, ce qui réduit leur rôle de producteurs primaires et de constructeurs de récifs.
D'ici 2050, les récifs coralliens vont se trouver dans des eaux inhospitalières (plus chaudes et plus acides), qui menaceront leur rôle de protection contre les effets destructeurs de la houle et des tempêtes. D'ici 2100, 70 % des coraux profonds seront dans des eaux corrosives pour leur squelette.

Seuls une réduction immédiate et substantielle des émissions de CO₂ et le développement de technologies permettant son élimination permettront de limiter l'acidification des océans et son effet sur les écosystèmes marins.
Selon Jean-Pierre Gattuso, coordonnateur d'EPOCA et océanographe au Laboratoire d'océanographie de Villefranche (CNRS, UPMC), "Le problème de l'acidification de l'océan n'est contesté par personne, même si l'ampleur de ses effets sur les organismes marins et de son impact socio-économique restent mal connus. Ce guide a pour objet de faire comprendre aux décideurs que les négociations sur les émissions futures de CO₂ doivent prendre en compte non seulement le changement climatique mais aussi le problème de l'acidification des océans."

EPOCA (European project on ocean acidification)
Le projet européen (FP 7) EPOCA a été lancé en mai 2008 et pour 4 ans afin de combler les nombreuses lacunes dans la compréhension de l'acidification de l'océan et de ses conséquences. Il rassemble plus de 100 chercheurs issus de 27 instituts, parmi lesquels le CNRS et le CEA, répartis sur 9 pays européens.

IUCN (International Union for Conservation of Nature)
L'IUCN est l'organisation environnementale globale la plus ancienne et la plus importante, avec plus de 1000 gouvernements et membres d'ONG et près de 11000 experts volontaires d'environ 160 pays. Elle a pour objectif d'identifier des solutions pragmatiques aux défis environnementaux et de développement les plus pressants et de soutenir la recherche scientifique, dans les domaines de la biodiversité, du changement climatique, de l'énergie, des modes de vie et de la sensibilisation à l'environnement.

Note(s)

Ce groupe est constitué de décideurs politiques, d'industriels, d'ONG...

Contact(s): Jean-Pierre Gattuso, LOV/OOV

Fermi d�tecte l'�ruption la plus intense jamais observ�e en rayons gamma

Wed, 9 Dec 2009 00:00:00 +0100

Variations du niveau de la mer : le cas d'�cole de la marge du New Jersey.

Wed, 9 Dec 2009 00:00:00 +0100

L'étude préliminaire des sédiments prélevés par forage lors de la campagne océanographique « New Jersey Shallow Shelf » du programme IODP* (30 avril-17juillet 2009), s'est déroulée dans les laboratoires de la carothèque d'IODP à l'Université de Brême (Allemagne) du 6 novembre au 5 décembre 2009. Elle a rassemblé 25 scientifiques de 11 pays autour Gregory Mountain (Rutgers University, New Jersey, USA) et Jean-No�l Proust (Géosciences Rennes, INSU-CNRS/Univ. Rennes 1), co-chefs de mission.
Une dizaine de cycles de montée et baisse du niveau de la mer a été identifiée entre 14 et 35 millions d'années, à l'orée de notre période froide, et un niveau d'eau douce particulièrement inattendu a été repéré à 400 mètres de profondeur. Ces données sont particulièrement importantes pour comprendre la réponse du système Terre à des variations climatiques proches de celles que nous connaissons aujourd'hui.

Carte de localisation des sites de forages durant la campagne New Jersey Shallow Shelf, 2009. (Mountain, G.S., Proust, J.-N., and McInroy, D., 2009. IODP Sci. Prosp., 313.)La campagne de forages s'est déroulée au large des côtes est-américaines du New-Jersey avec comme objectif d'analyser les variations passées du niveau des mers enregistrées par les sédiments côtiers. Au total, environ 1,3 km de carottes ont été prélevés en différents sites situés entre 45 et 60 kilomètres des côtes. Le forage le plus long a atteint 756 m. Ces prélèvements fournissent un enregistrement continu, exceptionnel, des variations des environnements du passé qui seront analysés en détails au cours des prochains mois.

Ces carottes sédimentaires vont permettre
- d'une part de déterminer l'amplitude, l'âge et la fréquence des variations globales du niveau des mers à un moment d'évolution importante de la calotte de glace Antarctique,
- et d'autre part de mesurer l'impact des variations du niveau de la mer sur la position des littoraux, les transferts de nutriments et de sédiments entre la terre et la mer. L'équipe scientifique a, d'ores et déjà, pu repérer plusieurs niveaux de silts argileux du large, de sables littoraux (plages) et de sols continentaux signifiant des changements du niveau de l'océan pouvant atteindre 100 mètres. Une dizaine de cycles ont ainsi été identifiés entre 14 et 35 millions d'années, ils ont été accompagnés d'importantes phases d'avancée du trait de côte vers la mer, ou de retrait vers le continent.

Une surprise est venue de la présence de nappes d'eau douce, observées dans tous les sites jusqu'à une profondeur de 400 mètres sous le fond de la mer. Cette eau douce remplit les micro-espaces laissés entre des particules sédimentaires, et fait particulièrement surprenant, sa présence est notée sur plus d'une centaine de mètres d'épaisseur. Les responsables du projet pensent que cette eau douce, actuellement à plus de 50 km des côtes, date de plus de 12 000 ans, lorsqu'au cours du dernier âge glaciaire le niveau de la mer était périodiquement beaucoup plus bas et que la côte était donc occasionnellement plus au large que les sites forés.

Les sédiments côtiers du New-Jersey sont particulièrement bien adaptés à une étude paléoclimatique et paléoenvironnementale. Deux rivières majeures ont déposé de grandes quantités de sédiments dans l'océan Atlantique, ce processus fournissant de archives détaillées des variations globales du niveau marin ayant marqué l'histoire de la Terre. Cette région est tectoniquement stable, ce qui garantit que les variations observées sont bien dues aux variations du niveau de la mer. Les sédiments sont très fossilifères (microplancton, pollen, mollusques...) permettant d'appuyer les interprétations paléoenvironnementales et de préciser l'âge des sédiments. Enfin, la position des sites de forages, au milieu du plateau continental offre la certitude d'enregistrer les deux extrêmes de chaque cycle (les niveaux les plus hauts et les plus bas).

Au cours de cette seconde phase du projet, environ 14 000 échantillons ont été prélevés. Ils seront analysés lors des prochains mois dans les laboratoires des différentes équipes participant à la campagne.

Note(s)

* La campagne New Jersey Shallow Shelf (NJSS) est une contribution de l'European Consortium for Ocean Research Drilling (ECORD) au programme IODP (Integrated Ocean Drilling Program) qui regroupe 24 pays dont 16 sont européens. L'expédition a bénéficié du soutien du programme international de forages continentaux ICDP (International Continental Scientific Drilling Programme).

Pour en savoir plus

Contact(s): Jean-Noël Proust, Géosciences Rennes (INSU-CNRS, Rennes 1)

Les r�pliques de tremblement de terre permettront-elles un jour d'aider � la pr�vention des s�ismes?

Thu, 3 Dec 2009 00:00:00 +0100

Un tremblement de terre est habituellement suivi par une séquence de plus petits séismes appelés répliques. Un régime de décroissance régulier du nombre de répliques se met en place après un court laps de temps. A partir de l'analyse statistique des catalogues de sismicité américains et japonais, une équipe de chercheurs Fran�ais, Russe et Américain (1,2,3,4) a observé que ce délai temporel varie en fonction du contexte tectonique local. Cette observation pourrait permettre de développer de nouvelles méthodes d'évaluation de l'aléa sismique en caractérisant mieux l'état de contrainte des zones de failles.

Les failles actives sont des zones de l'écorce terrestre o� se localisent les déformations induites par le mouvement des plaques tectoniques. Pour accommoder ces déformations, les failles peuvent produire des séismes dont les caractéristiques de glissement dépendent du contexte géologique. Ainsi, les failles dites normales sont associées à de l'extension, les failles décrochantes à du cisaillement, et les failles inverses à de la compression.

L'analyse des ondes enregistrées lors de chaque séisme permet aux sismologues d'identifier le régime tectonique local à partir de l'orientation du glissement correspondant. Ces informations sont transcrites depuis de nombreuses années dans les catalogues de sismicité, quel que soit le lieu et l'importance du séisme, si bien que les spécialistes disposent maintenant de données considérables qui permettent de nouvelles études statistiques.

Les sismologues ont pu ainsi caractériser la manière dont les séismes se distribuent dans le temps. Deux grandes propriétés émergent : il y a plus de petits tremblements de terre que de gros (la loi de Gutenberg-Richter) ; chaque événement est suivi d'une séquence de répliques dont l'activité décroit avec le temps (la loi d'Omori).

Fréquence des répliques (à droite) et la distribution fréquence-magnitude (à gauche) en fonction du mécanisme des tremblements de terre (au centre). Pour les séquences de répliques, le régime de décroissance en loi puissance (ligne noire) met plus de temps à s'établir (ligne pointillée verticale) pour des séismes de failles normales que pour des séismes de failles inverses, prenant une valeur intermédiaire le long des décrochements. De même, la pente de la relation fréquence magnitude est supérieur à 1 pour les séismes de failles normale, inférieure à 1 pour des séismes de failles inverse, prenant une fois de plus une valeur intermédiaire pour des séismes décrochants (les lignes noires indiquent une pente de 1).
© IPGP, INSU-CNRS

Au cours de cette étude, les auteurs ont observé que l'orientation du glissement le long des failles contrôle les propriétés statistiques des tremblements de terre. Ainsi, le laps de temps qui précède la décroissance régulière du nombre de répliques est le plus court pour les failles inverses (compression), moins court pour les failles décrochantes (cisaillement), et plus long encore pour les failles normales (extension).

De même, pour l'ensemble des séismes, le rapport entre le nombre de petits et de gros tremblements de terre est plus important pour les failles normales que pour les failles inverses, les failles décrochantes prenant une fois de plus une valeur intermédiaire. Ces similitudes entre le comportement des séquences de répliques et la distribution en taille des tremblements de terre suggèrent que les mêmes processus physiques contrôlent les mécanismes de relaxation post-sismiques et la propagation du front de rupture.

Etudier les petits tremblements de terre afin de mieux prévoir les gros : les différents types de tremblement de terre étant associés à différents niveaux de contraintes, ces résultats peuvent aussi avoir de fortes implications dans l'évaluation de l'aléa sismique. L'omniprésence des répliques pourraient en effet permettre de quantifier des variations de l'état de contrainte du sous-sol tout au long du cycle sismique et donc d'identifier les zones susceptibles d'être affecter par un séisme de forte magnitude.

Note(s)

Source: Common dependence on stress for the two fundamental laws of statistical seismology. Nature , 03 décembre 2009, Vol-462, p 642 - 645
Clément Narteau1, Svetlana Byrdina1,2, Peter Shebalin1,3 & Danijel Schorlemmer4

Contact(s): Clément Narteau, IPGP (INSU-CNRS, Paris Diderot)

Mesure du CO2 oc�anique : vers une meilleure �valuation du bilan de carbone plan�taire

Thu, 3 Dec 2009 00:00:00 +0100

Une équipe internationale, à laquelle participent des chercheurs fran�ais du CNRS et de l'UPMC, a mis au point une approche synthétique destinée à évaluer l'absorption du CO₂ par l'océan. Pour la première fois, les scientifiques ont ainsi pu cartographier les quantités de CO₂ absorbées par tout l'Atlantique Nord. Cette étude améliore notre compréhension des "puits de carbone océanique" et permet de prédire le changement climatique de fa�on plus fiable. Elle pourrait déboucher sur la mise au point d'un système d'alerte précoce de détection de tout affaiblissement de la capacité des océans à absorber le CO₂, considérée par certains scientifiques comme le premier signal d'une accélération du changement climatique. Cette étude parait dans la revue Science du 4 décembre 2009.

L'océan est un "puits de carbone" car il absorbe une partie du CO₂ présent dans l'atmosphère. Il atténue ainsi l'augmentation de l'effet de serre d� au CO₂ émis par les activités humaines et joue donc un rôle important dans la limitation du changement climatique. Cependant, les quantités de CO₂ échangées entre l'atmosphère et l'océan, leurs variations d'une saison à l'autre, d'une année à l'autre, restent incertaines en raison notamment d'un manque d'observations régulières à l'échelle de l'océan mondial.

Distribution des observations internationales de CO2 dans les eaux de surface de l'Atlantique Nord (années 2000-2007).Nicolas Metzl, chargé de recherche au CNRS, et son équipe du laboratoire LOCEAN (UPMC/CNRS/MNHN/IRD)(1) ont participé à une étude européenne visant à cartographier l'absorption du CO₂ atmosphérique par les océans(2). Pour ce faire, les scientifiques ont utilisé des mesures de CO₂ océanique réalisées à bord d'un réseau de navires marchands qui naviguent régulièrement dans l'océan Atlantique Nord. En combinant ces données à d'autres, telles que les observations de température de surface de la mer par satellite, ils ont cartographié l'absorption de CO₂ par l'ensemble de l'océan Atlantique Nord avec une précision de 20 % environ. Leurs résultats suggèrent que le puits de CO₂ dans l'Atlantique Nord varie considérablement d'une année sur l'autre et que ces échanges de gaz sont sensibles aux variations climatiques régionales, comme le réchauffement des eaux de surface.

Des mesures semblables pourraient être réalisées dans d'autres grands bassins océaniques bien couverts par la navigation (navires marchands, de logistique et de recherche). Elles permettraient de mieux évaluer le puits de CO₂ dans la plupart des régions océaniques et d'en détecter un éventuel affaiblissement, lequel entraînerait une accélération du changement climatique.

Côté fran�ais, cette étude a été réalisée avec le soutien de l'Institut national des sciences de l'Univers du CNRS et de l'Institut Paul Emile Victor.

Note(s)

Laboratoire d'océanographie et du climat : expérimentations et approches numériques (UPMC/CNRS/MNHN/IRD) du l'Institut Pierre Simon Laplace
Dans le cadre du programme européen CARBOOCEAN

Source: Tracking the Variable North Atlantic Sink for Atmospheric CO₂, by A.J. Watson et al., Science, 4 décembre 2009.

Contact(s): Nicolas Metzl, LOCEAN/IPSL

Un m�canisme d'�volution explique la vari�t� observ�e des formes des ast�ro�des

Wed, 2 Dec 2009 00:00:00 +0100

Une nouvelle vision générale expliquant les origines des formes des astéro�des a été trouvée à travers un ré-examen des théories classiques à l'aide de simulations numériques. En supposant que de petites collisions et autres sollicitations de faible amplitude peuvent remodeler les astéro�des qui sont déjà partiellement fragmentés, une collaboration dirigée par Paolo Tanga du laboratoire Cassiopée (INSU-CNRS, Université Nice-Sophia Antipolis, Observatoire de la Côte d'Azur) a montré que le résultat de ce processus est une famille de formes correspondant à l'échantillon observé. Ce résultat est publié dans Astrophysical Journal Letters.

Influence des oscillations climatiques d�cennales des bassins oc�aniques sur le phytoplancton

Wed, 2 Dec 2009 00:00:00 +0100

Disposant d'observations satellitaires de la chlorophylle et de la température de surface s'étalant sur plus de 20 ans, une équipe de chercheurs du Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV/OOV) vient de mettre en évidence que l'abondance en phytoplancton dépend des oscillations océaniques décennales de l'océan Pacifique et de l'océan Atlantique, démontrant ainsi la nécessité de prendre en compte ces oscillations dans les modèles afin d'améliorer les prévisions d'évolution future du phytoplancton. Ces résultats sont publiés dans la revue Science du 27 novembre.

Le phytoplancton est constitué des algues unicellulaires qui peuplent la couche de surface de l'océan. Ayant besoin de dioxyde de carbone pour croître, il en affecte les niveaux dans l'océan et l'atmosphère, jouant ainsi un rôle essentiel dans le cycle du carbone au niveau planétaire.
C'est pourquoi il est important de pouvoir estimer la concentration du phytoplancton au niveau mondial et de comprendre la manière dont son abondance et sa distribution sont affectées par les variations océaniques. Les océans sont en effet le siège de cycles climatiques décennaux qui résultent de processus physiques (circulation océanique, bilans de chaleur, conditions atmosphériques à la surface des océans...) se produisant sur une variété d'échelles temporelles�: l'interdécennal aux échelles des bassins ou de la planète, l'interannuel et le saisonnier et probablement la tendance centenaire du réchauffement global anthropogénique.
Le meilleur moyen pour mesurer la concentration en phytoplancton à l'échelle globale est de mesurer la chlorophylle à l'aide de radiomètres embarqués sur les satellites d'observation de la Terre. Mise en place depuis environ 30 ans, cette méthode appelée télédétection de la «�couleur de l'océan�» a permis d'obtenir de longues séries temporelles de la concentration en chlorophylle à l'échelle globale. Pourtant, la compréhension des changements induits par les cycles décennaux des océans sur le phytoplancton reste encore incertaine.

�volution de la couleur de l'océan (en haut, données CZCS et SeaWiFS) et de la température de surface (en bas, données ERSST) entre les périodes (1979-1983) et (1998-2002).
La couleur est d'autant plus chaude que la concentration en chlorophylle ou la température ont augmenté. La ligne noire correspond à une différence nulle de température de surface.
� LOV/OOVLes chercheurs du LOV se sont intéressés aux séries temporelles de couleur de l'océan, de 5 années chacune, fournies à 20 ans d'intervalle par les deux missions satellites CZCS (1979-1983) et SeaWiFS (1998-2002) et reconstruites en 2005 par l'un des auteurs pour les rendre homogènes. Le recours à une analyse statistique de ces données et de données de température de surface leur a permis d'examiner les variabilités relatives des signaux temporels et spatiaux de la chlorophylle et de la température de surface.
Ils ont ainsi pu confirmer un résultat observé en 2006 par d'autres chercheurs sur la période 1997-2005, à savoir que sur 75% des bassins océaniques examinés la chlorophylle et la température de surface sont liées par une relation inverse (quand l'une augmente, l'autre diminue et inversement), avec cependant un sens d'évolution de cette relation différent entre les 2 études (voir encart). Ils ont surtout mis en évidence que la variabilité de la chlorophylle est directement liée dans l'océan Pacifique à celle de l'Oscillation décennale du Pacifique(1) (PDO) et dans l'océan Atlantique à celle de l'Oscillation multidécennale de l'Atlantique(2) (AMO).

Mais d'o� vient cette corrélation entre chlorophylle et température de surface�?
Pour se développer, le phytoplancton à besoin de lumière, d'o� sa présence dans les eaux de surface (la couche euphotique), mais aussi de nutriments. Or, aux latitudes considérées dans cette étude (entre 50�N et 50�S), ces derniers sont présents dans des couches plus profondes de l'océan. Ils peuvent cependant être apportés vers la surface via la variabilité saisonnière de la profondeur soit de la couche de mélange(3), soit de la nutricline(4). Une analyse de données issues de sorties de modèles semble indiquer que, suivant les régions du globe, l'approfondissement ou la remontée de la nutricline est probablement le mécanisme à l'origine de cette corrélation aux échelles de temps considérées.

Ces résultats fournissent un cadre nouveau pour l'interprétation des changements contemporains du phytoplancton global, tout en démontrant combien il est important de représenter les oscillations décennales dans les modèles océaniques globaux, si l'on veut améliorer leurs prédictions de réponse des écosystèmes au réchauffement climatique. Ils montrent enfin que l'effort de construction de séries de données satellitaires de «�qualité climatique�», seules à même d'apporter à l'avenir une réponse sans ambig�ité sur l'impact du changement climatique global sur l'évolution des écosystèmes océaniques, doit absolument être poursuivi.

Relation inverse entre la chlorophylle et la température de surface

Représentation des zones géographiques correspondant aux différents sens de variation relative de la chlorophylle et de la température de surface, observés soit entre 1999 et 2004 (à gauche, les données ont été moyennées dans le temps sur chacune des années 1999 et 2004), soit entre les périodes CZCS (1979-1983) et SeaWiFS (1998-2002) (à droite, les données ont été moyennées dans le temps sur chacune des périodes (1979-1983) et (1998-2002)). � LOV/OOV

Les zones o� la relation chlorophylle - température de surface est inverse sont prépondérantes dans les deux cas. Mais la relation inverse n'a pas le même sens selon que l'on se place à l'échelle inter-annuelle (travaux de 2006) ou à l'échelle multidécennale (travaux actuels). Cette contradiction apparente provient des changements de régimes des océans, le Pacifique étant passé d'un régime chaud à un régime froid dans les années 80 puis revenu à un régime chaud en 2002 et l'Atlantique étant passé d'un régime froid à un régime chaud au milieu des années 80. Ces résultats montrent qu'il est hasardeux d'interpréter des évolutions court terme (< 10 ans) de la biomasse phytoplanctonique comme des tendances à long terme.

Note(s)

La signature en surface de l'Oscillation décennale du Pacifique est une fluctuation de la température du Pacifique dont la période est de 20 à 30 ans.
La signature en surface de l'Oscillation multidécennale de l'Atlantique est une variation de la température de l'Atlantique dans l'hémisphère nord qui s'étend sur plusieurs décennies, de 40 à 70 ans.
La couche de mélange océanique est la couche de surface homogène en température. Elle se situe au dessus de la thermocline (zone de fort gradient de température), qui fait la transition entre les eaux chaudes de surface et les eaux froides du fond de l'océan. L'hiver, le niveau inférieur de la couche de mélange descend aux profondeurs o� se trouvent les nutriments, lesquels sont entraînés vers la surface quand il fait plus chaud et que la couche de mélange remonte.
La nutricline est une couche d'eau caractérisée par un fort gradient de concentration en nutriments, au-dessus de laquelle il y a peu de nutriments et dont la profondeur varie entre autre en fonction de la circulation océanique profonde.

Source

Martinez, E., D. Antoine, F. D'Ortenzio, B. Gentili (2009). Climate-Driven Basin-Scale Decadal Oscillations of Oceanic Phytoplankton. Science 326, 1253; DOI: 10.1126/science.1177012
Antoine, D., Morel, A., Gordon, H.R., Banzon, V.F. and R.H. Evans (2005). Bridging ocean color observations of the 1980's and 2000's in search of long-term trends. Journal of Geophysical Research, VOL. 110, C06009, doi:10.1029/2004JC002620.

Contact(s): Élodie Martinez

Des fosses oc�aniques qui reculent puis avancent en vieillissant

Mon, 30 Nov 2009 00:00:00 +0100

Les fosses océaniques formées par la subduction de plaques plongeant dans le manteau sont-elles immuables? Dans une étude à paraître dans Earth and planetary Science Letters, une équipe de chercheurs Italiens, Fran�ais et Britanniques montre que la fosse d'Izu-Bonin-Mariannes, située dans le Pacifique, est un exemple emblématique de fosse qui progresse vers les îles, après avoir été en recul pendant plusieurs millions d'années. Ce résultat conduit à réviser notre conception de la dynamique des fosses de subduction à l'échelle de la planète.

Les fosses de subduction sont formées par la flexion des plaques océaniques qui sombrent dans le manteau terrestre. Au cours du temps, un plaque océanique devient plus épaisse, plus lourde si bien qu'elle doit, en quelque sorte, sombrer plus rapidement en vieillissant, ce qui revient à dire que la charnière liée au ploiement et donc la fosse doivent reculer au cours du temps (processus appelé rollback). Or, en 2005 puis en 2008, sur la base de données cinématiques, des chercheurs (dont certains auteurs de l'article) ont montré que cette idée selon laquelle les fosses océaniques étaient ainsi condamnées à reculer sous l'effet du poids de la plaque en subduction devait être révisée (voir brève de l'INSU du 15-07-08).

En effet, en estimant par GPS depuis la côte la position des fosses par rapport à un référentiel profond comme par exemple un groupe de volcans de points chauds, on observe aujourd'hui que 20 à 50% des fosses avancent par rapport au manteau profond au lieu de reculer. Ce qui revient à dire que la plaque en subduction se déroule devant elle dans le sens de son déplacement. Les subductions à l'Ouest du Pacifique en sont une parfaite illustration, et en particulier les fosses de la Sonde, des Tonga ou Izu-Bonin-Mariannes au sud du Japon (cf figure). Les flèches représentent les mouvements absolus des fosses suivant deux référentiels extrêmes : les points chauds Pacifique en gris et les points chauds indo-atlantiques en blanc. On voit ainsi que les fosses de la Sonde, des Tonga ou Izu-Bonin-Mariannes au Sud du Japon, sont toutes en avancée à des vitesses parfois supérieures à 5 cm/an.

Comment expliquer qu'une plaque dense coulant dans le manteau voit sa charnière animée d'un mouvement prograde vers la plaque supérieure ? Pour répondre à cette question, Claudio Faccenna et ses collaborateurs (EPSL, sous presse) se sont intéressés à la fosse Izu-Bonin-Mariannes qui borde la plaque Philippines à l'Est et qui a la particularité d'avoir subit ces derniers millions d'années un changement majeur de sa cinématique depuis un mouvement rétrograde (rollback) depuis sa naissance il y a 55 Ma, jusqu'à un mouvement prograde durant les 5 derniers Ma.

D'après les données paléomagnétiques, utilisées pour la datation du plancher océanique et le suivi de sa cinématique, cette plaque (Philippines) est née près de l'Equateur à l'Eocène (vers 55 millions d'années) et n'a cessé depuis lors de croître par extension arrière-arc (1) en subissant une rotation horaire tout en dérivant vers le nord jusqu'à sa position actuelle. C'est seulement très récemment qu'elle s'est mise à pivoter de manière antihoraire comme l'indiquent les données GPS. Les auteurs se sont aper�us qu'en reconstruisant l'âge de la plaque Pacifique en subduction au niveau de la fosse IBM au cours du temps, celui-ci n'a fait qu'augmenter jusqu'à aujourd'hui depuis un âge moyen de 50 Ma à l'Eocène jusqu'à 140 Ma de nos jours. En d'autres termes, la fosse Izu-Bonin-Mariannes a reculé tant que l'âge de la plaque en subduction était inférieur à 100-120 millions d'années et s'est mise à avancer lorsque l'âge a dépassé cette valeur. Ils ont mis en évidence que le changement de mouvement s'était produit depuis le Sud vers le Nord au cours du temps en suivant la distribution de l'âge de la plaque le long de la fosse.

L'observation selon laquelle l'âge croissant de la plaque en subduction est d'abord accompagné d'un régime cinématique rétrograde de la fosse puis prograde à partir d'un certain seuil, confirme les expériences analogiques menées par Nicolas Bellahsen et collaborateurs (2005), le rôle central de la résistance au pliage pour des plaques âgées mis en évidence par Serge Lallemand et collaborateurs (2008) et les modèles numériques réalisés par Erika di Giuseppe et collaborateurs (2009). Jamais par le passé, les plaques océaniques n'ont été aussi âgées en moyenne à leur périphérie, ce qui pourrait signifier que jamais par le passé la proportion de fosses en avancées n'a été aussi grande. Ce constat est extrêmement important dans l'exploration de l'évolution de la dynamique interne de la Terre.

Note(s)

1) Extension arrière arc. Lorsque qu'une subduction se met en place loin d'un continent, un chapelet (arc) d'îles volcaniques apparaît. La région située derrière l'arc au dessus de la plaque en subduction peut subir un étirement avec formation d'une dorsale et production de cro�te océanique. C'est le cas au sein de la plaque Philippines. On parle alors de bassin arrière arc.

Source: Consequence of seafloor ageing on the Izu-Bonin-Mariana trench migration; Earth Planet. Sci. Lett., doi:10.1016/j.epsl.2009.09.042, en ligne.
Faccenna C., Di Giuseppe E., Funiciello F., (Università A Roma TREA, Dipartimento Scienze Geologiche, Rome, Italie)
Lallemand S. (Geosciences Montpellier, INSU-CNRS, Univ de Montpellier)
Van Hunen J (Department of Earth Sciences, Durham University, GB)

Contact(s): Serge Lallemand, Géosciences Montpellier (CNRS/Université Montpellier 2)

Un quasar surpris au moment o� il donne naissance � une galaxie

Mon, 30 Nov 2009 00:00:00 +0100

Les fosses oc�aniques form�es par la subduction de plaques plongeant dans le manteau sont-elles immuables? Dans une �tude � para�tre dans Earth and planetary Science Letters, une �quipe de chercheurs Italiens, Fran�ais et Britanniques montre que la fosse d'Izu-Bonin-Mariannes, situ�e dans le...

Un microquasar �metteur gamma d�couvert dans notre Galaxie

Thu, 26 Nov 2009 00:00:00 +0100

Quand les nuages d�placent les montagnes

Wed, 25 Nov 2009 00:00:00 +0100

Par une étude expérimentale en laboratoire, Stéphane Bonnet maître de conférences, chercheur au laboratoire Géosciences Rennes (INSU-CNRS/Rennes 1) vient de montrer comment le climat peut contrôler l'évolution du relief des chaînes de montagnes. Dans un article qui paraît cette semaine dans la revue Nature Geoscience, il montre comment, lorsque des contrastes climatiques et pluviométriques importants existent de part et d'autre d'une chaîne de montagnes (appelé effet orographique), la ligne de crête peut migrer et comment cette migration contrôle la géométrie des bassins versants et des réseaux hydrographiques associés. Par la définition de critères inédits qui permettent d'étudier le déplacement des lignes de crête, ces résultats ouvrent des perspectives de recherche majeures dans l'étude de l'influence du climat sur l'évolution tectonique des chaînes de montagnes.

L'idée que le climat, qui contrôle l'efficacité des processus d'érosion, puisse contrôler en partie la dynamique interne de la Terre et en particulier la structure et l'évolution tectonique des chaînes de montagnes, agite la communauté des Sciences de la Terre depuis plus d'une décennie. Les modélisations numériques de déformation de la cro�te continentale montrent en effet que des variations spatiales de l'efficacité de l'érosion à la surface terrestre peuvent modifier la géométrie et la cinématique des structures tectoniques qui forment les chaînes de montagnes ainsi que la remontée des roches métamorphiques d'origine profonde vers la surface terrestre.

Les chaînes de montagnes perpendiculaires aux vents dominants et d'altitude suffisamment élevées pour perturber les circulations atmosphérique sont le siège, par effet dit orographique, de très fortes variations spatiales de climat, et en particulier de taux de précipitation. Le climat est humide du côté exposé aux vents, o� l'ascension et le refroidissement des masses d'air sont à l'origine de précipitations élevées. Du fait de cet effet de barrière, un climat aride prévaut du côté sous le vent, en raison de l'assèchement des masses d'air après qu'elles aient franchi la crête de la montagne.

La croissance des chaînes de montagnes s'accompagne ainsi généralement du développement d'une très forte variation spatiale du climat, au fur et à mesure qu'elles font barrière aux circulations atmosphériques. Dans ce contexte, les crêtes qui constituent la ligne de partage des eaux d'un relief sont un élément physiographique majeur à prendre en compte dans l'étude des relations entre climat, érosion et tectonique. La ligne de partage des eaux contrôle en effet la répartition des eaux issues des précipitations entre les bassins versants qui drainent les deux flancs opposés d'un relief. Associée à un effet orographique, elle délimite alors deux domaines ou les différences de précipitation et de régimes hydrologiques peuvent influencer directement la nature et la vitesse des processus d'érosion et de transport de matière. C'est via des contrastes de vitesse d'érosion de ce type que le climat pourrait jouer un rôle sur l'évolution tectonique des chaînes de montagnes. Comprendre le devenir des lignes de crête dans les chaînes de montagnes s'avère donc fondamental pour comprendre les interactions possibles entre géodynamique interne et externe.

Les modélisations numériques suggèrent que les lignes de partage des eaux des reliefs migrent spatialement au cours du temps lorsque l'érosion d'un relief est contrôlée par un gradient de pluviométrie. Cette migration continue des lignes de crête est cependant très difficile à documenter dans les reliefs naturels, faute jusqu'à présent de marqueurs connus de cette migration.

Stéphane Bonnet a abordé ce problème par l'étude de l'érosion de mini-reliefs synthétiques en laboratoire. Dans ces expériences les reliefs sont créés par le ruissellement d'eau issue de précipitations très fines produites artificiellement, alors que l'équivalent d'un soulèvement « tectonique » est appliqué au modèle. Il en résulte la formation de reliefs d'aspect très réaliste, dont il est possible de suivre et de quantifier l'évolution au cours du temps. Lorsqu'un gradient de pluviométrie est appliqué à une expérience de ce type, une migration continue de la crête principale du modèle en direction du côté le plus aride du relief est observée, en accord avec les prédictions théoriques. Cette étude montre que de ce côté de la chaîne de montagnes, les bassins versants dont la taille diminue progressivement du fait de la migration de la ligne de partage des eaux (shrinking) se subdivisent progressivement en deux bassins versants indépendants suivant un mécanisme décrit ici pour la première fois (splitting). Cette réorganisation des réseaux de rivières se traduit dans la topographie par une série de stades évolutifs, qui peuvent ainsi servir de critères pour mettre en évidence et caractériser la migration de la ligne de crête d'une chaîne de montagnes.

Stéphane Bonnet montre que toutes les étapes de cette évolution, observées expérimentalement, peuvent être décrites dans la topographie de la Sierra Aconquija, relief tectoniquement actif du front Est des Andes, qui fait barrière aux masses nuageuses humides issues de l'Atlantique. Cette étude montre ainsi que la ligne de partage des eaux de cette montagne a migré à une vitesse de l'ordre du mm/an depuis que son altitude est suffisante pour perturber les circulations atmosphériques, soit depuis près de 3 millions d'années. Il est ainsi démontré que le climat peut induire le déplacement des lignes de crête des chaines de montagnes à une vitesse qui est du même ordre de grandeur que les vitesses de leur soulèvement liées à la tectonique des plaques.

Il est donc possible de caractériser la migration des lignes de crête des chaines de montagnes à partir de l'étude géomorphologique des bassins versants et des réseaux de rivière associés... et de constater que les nuages déplacent les montagnes.

Source: Shrinking and splitting of drainage basins in orogenic landscapes from the migration of the main drainage divide. Stéphane Bonnet, Nature Geoscience, 2, 766-771, 2009.

Contact(s): Stéphane Bonnet, Géosciences Rennes (INSU-CNRS/Rennes 1)

Premi�res franges d'ALMA, le plus grand projet d'interf�rom�tre millim�trique/submillim�trique astronomique au monde

Mon, 23 Nov 2009 00:00:00 +0100

Une équipe d'astronomes et d'ingénieurs travaillant au développement du projet de grand interféromètre millimétrique et submillimétrique ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) vient d'obtenir le premier signal sur site.

La gestion intensive des sols laisse l'Europe sans puits de carbone

Mon, 23 Nov 2009 00:00:00 +0100

Une étude internationale associant des chercheurs du Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (CEA, CNRS et Université Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines) montre que le pourcentage des émissions anthropiques de CO₂ stocké par les prairies et les forêts européennes est compensé par les sources d'autres gaz à effet de serre issues de la gestion des sols et des pratiques agricoles. La diminution de ces dernières apparaît donc comme une priorité dans la lutte contre le réchauffement climatique. Ces résultats ont été publiés en ligne par la revue Nature Geoscience le 22 novembre 2009.

Près de la moitié des émissions de gaz carbonique (CO₂) résultant de l'activité humaine s'accumule dans l'atmosphère et contribue ainsi au réchauffement climatique. Le reste est stocké dans les océans et les écosystèmes terrestres tels que les forêts ou les prairies. "Les écosystèmes terrestres et aquatiques nous offrent ainsi un rabais de 50% sur le réchauffement climatique et leur gestion constitue l'un des principaux outils pour atténuer l'évolution du climat", explique Philippe Ciais, directeur adjoint du LSCE. "Cependant, l'inventaire détaillé des puits et sources des trois principaux gaz à effet de serre (CO₂, méthane et oxyde nitreux) révèle que, pour le continent européen, ce rabais n'est peut-être pas aussi important que cela". Bas : Somme de toutes les sources et puits de gaz à effet..." longdesc="image3571,haut-flux-total-co2-europe-bas-somme-toutes-sources-puits-gaz-effet-serre-europe-co2-ch4-n2o-rapportee-equivalent-co2-lsce.html" title="" />
Haut : Flux total de CO2 en Europe.
Bas : Somme de toutes les sources et puits de gaz à effet de serre en Europe (CO2, CH4 et N2O) rapportée en équivalent CO2. � LSCE

En effet, une étude réalisée par une équipe internationale, comprenant plusieurs chercheurs du LSCE, fournit le premier bilan des flux de gaz à effet de serre échangés entre l'atmosphère et le continent européen. Cette équipe a été capable d'améliorer des bilans précédents en produisant deux estimations indépendantes. La première est basée sur des mesures directes des flux de gaz à effet de serre à l'échelle de parcelles, qui sont ensuite combinées à des modèles de fonctionnement de la biosphère. La seconde, qualifiée d'approche inverse, consiste à déduire les emplacements de puits et de sources de carbone des différences entre les concentrations mesurées en des points distincts du globe. Ce nouvel inventaire confirme l'existence d'un important puits de carbone dans les forêts et prairies européennes capable de compenser environ 15% des émissions associées à la combustion d'énergies fossiles.

"Cependant, l'ensemble des écosystèmes européens étant géré, ils émettent de l'oxyde nitreux via la fertilisation des prairies et des cultures ainsi que du méthane provenant des tourbières ou de la fermentation entérique des ruminants", poursuit Philippe Ciais.
L'inventaire réalisé révèle que les émissions de méthane et d'oxyde nitreux compensent presque entièrement le puits biosphérique de CO₂, laissant aux écosystèmes terrestres d'Europe la capacité d'absorber seulement l'équivalent de 2% des émissions domestiques, industrielles et dues au transport.

"Nos recherches suggèrent que la réduction des émissions de méthane et d'oxyde nitreux liées à la gestion des terres doit être une priorité si l'on veut que les écosystèmes terrestres d'Europe contribuent davantage à atténuer le réchauffement climatique", conclut Philippe Ciais.

Source: Schulze et al., Importance of methane and nitrous oxide for Europe's terrestrial greenhouse-gas balance, Nature Geoscience, 2, December 2009

Contact(s): Philippe Ciais, LSCE/IPSL

La mousson sud-est asiatique s�vissait �galement en p�riode glaciaire

Sat, 21 Nov 2009 00:00:00 +0100

Après avoir charrié une dizaine de tonnes de sédiments issus de la séquence loessique de Luachan en Chine, une équipe franco-chinoise issue du Laboratoire de météorologie dynamique et de�l'Institut de géologie et géophysique de l'Académie des sciences à Pékin ont procédé à leur analyse en utilisant les escargots terrestres comme indicateur climatique. Cette étude publiée dans�Climate of the Past met en évidence une amplification "anormale" du régime de la mousson sud-est asiatique d'été durant des périodes glaciaires.

Aper�u de la séquence loessique de Luochuan. L'épaisseur totale des dépôts quaternaires (derniers 2,6 millions d'années) représentés sur cette photo fait 132 m. � LMD, Denis-Didier RousseauLes loess de Chine présentent les plus grandes séquences(1) climatiques continentales au monde, dans lesquelles notamment toute l'histoire du Quaternaire, les derniers 2,4 Ma, a été consignée. Ces séquences sont interprétées comme un enregistrement fiable des variations passées du régime de mousson sud-est asiatique via l'alternance de loess et paléosols représentant respectivement les moussons hivernales et estivales.
Différents indicateurs, principalement géophysiques, géochimiques ou sédimentologiques sont généralement utilisés pour interpréter ces séquences. Toutefois les mollusques terrestres, très souvent conservés en grand nombre dans les dépôts loessiques, sont également un indicateur fiable des conditions environnementales passées car ce sont les mêmes espèces que l'on rencontre actuellement en Chine et elles sont donc bien connues.

Depuis 1994, la séquence de référence de Luochuan est ainsi étudiée par le biais des coquilles de mollusques terrestres, dans le cadre d'une coopération entre des chercheurs fran�ais et chinois. Dans un premier temps, l'équipe pluridisciplinaire a mis en évidence des variations de la composition de la faune de mollusques en relation avec les oscillations climatiques des derniers 130 000 ans observées par ailleurs dans des enregistrements continentaux et marins. En utilisant les exigences écologiques des espèces identifiées, les chercheurs ont alors défini deux grands groupes de mollusques, l'un caractérisant des conditions froides et arides, représentatives des conditions de la mousson hivernale, et l'autre des conditions plus humides et chaudes, typiques de la mousson estivale.

Suite à ces travaux pionniers, la même équipe a échantillonné en partie les cinq derniers cycles climatiques, soit environ les derniers 470 000 ans. D'énormes quantités de sédiment ont ainsi été charriées pour préparer les parois du ravin en bordure du hameau de Potou et plus de 5 tonnes ont été ensuite prélevées puis tamisées sur place. Les chercheurs ont ensuite analysé le contenu en mollusques terrestres de ces sédiments.

Les résultats montrent que pour presque toutes les espèces, les effectifs de mollusques sont les plus élevés dans les dépôts les plus anciens traduisant des conditions environnementales plus clémentes. Le groupe écologique "froid et aride" caractérisant le régime de la mousson d'hiver sud-est asiatique n'est observé que durant les périodes glaciaires, quand la poussière se dépose.
En revanche, si le groupe "chaud et humide" indicateur de la mousson d'été sud-est asiatique est principalement rencontré au cours de périodes interstadiaires ou interglaciaires, favorables à la formation des sols, il présente aussi une très grande abondance durant trois événements particuliers enregistrés au cours des périodes glaciaires dénommées L5, L4 et L2, et situées à environ - 470 000, - 360 000 et - 170 000 ans respectivement, et plus particulièrement durant L4 et L5. Des variations similaires et aux mêmes périodes ont également été identifiées dans une autre séquence de loess à Xifeng, assez éloignée de Luochuan, ainsi que plus au nord dans le lac Ba�kal ou encore à la marge méridionale du plateau central du loess chinois dans des concrétions stalagmitiques, démontrant que ce phénomène n'est pas local mais au moins régional.
Cette observation nouvelle d'indicateurs de mousson d'été durant des intervalles glaciaires implique un renforcement du régime de la mousson sud-est asiatique d'été durant des périodes réputées froides. Ce que confirme le fait que les événements chauds et humides observés durant L2 et L5 sont contemporains d'une part de dépôts inorganiques en Méditerranée caractéristiques d'une forte mousson d'été en Afrique orientale (baptisés sapropèles S12 et S6) et d'autre part de phases de relativement faible salinité des eaux de surface de l'océan Indien et donc de fortes précipitations.

Ces changements dans le régime des précipitations pourraient être une réponse à une configuration astronomique particulière (basse obliquité, faible précession, solstice d'été en périhélie) conduisant à une augmentation du gradient d'insolation d'été entre les tropiques et les hautes latitudes et donc à un accroissement du transport atmosphérique de la vapeur d'eau des tropiques vers les plus hautes latitudes des continents africain et asiatique.
Toutefois, d'autres mécanismes climatiques durant ces périodes particulières, tels que la réorganisation des circulations atmosphériques et marines, la tectonique avec notamment la surrection (élévation) du plateau tibétain et l'extension variable des calottes glaciaires de l'hémisphère Nord, sont également envisagés. Ils ouvrent de nouvelles perspectives de recherche et de collaboration dans cette région.

Note(s)

Les séquences loessiques sont constituées d'une alternance de paléosols et de loess, dont la formation dépend notamment des conditions climatiques ayant régné dans le passé, les phases de réchauffement étant caractérisées par la formation de sols et celles de refroidissement par une sédimentation loessique.

Source: Rousseau DD, Wu N, Pei YP & Li F, Three exceptionally strong East-Asian summer monsoon events during glacial conditions in the past 470 kyr., Climate of the Past 5, 157-169.

Contact(s): Denis-Didier Rousseau, LMD/IPSL

Une sonde de nouvelle g�n�ration pour les sciences de la Terre et de l'Univers

Fri, 20 Nov 2009 00:00:00 +0100

Image en fausses couleurs du cratère d'impact du faisceau primaire de la sonde ionique dans un chondre de la météorite Semarkona
© CRPG (INSU-CNRS)Une sonde ionique aux performances inédites est inaugurée le 20 novembre 2009 au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques du CNRS (CRPG) à Nancy. En analysant les compositions isotopiques des minéraux avec une précision inégalée dans le monde, cette sonde va permettre aux scientifiques d'explorer de nouveaux domaines des sciences de la Terre et de l'Univers. Développé par la société fran�aise CAMECA suivant un cahier des charges réalisé par les responsables scientifiques du CRPG (Marc Chaussidon, Etienne Deloule et Claire Rollion-Bard), cet instrument national de l'Institut national des sciences de l'Univers du CNRS (INSU) sera opérationnel début 2010.

Comment le système solaire et la Terre se sont-ils formés ? Comment et pourquoi les climats de la Terre ont-ils varié dans le passé ? Que se passe-t-il à l'intérieur de la Terre ? Comment se diffusent certaines pollutions dans les sols, l'eau et l'air ? Ces questions trouveront sans doute un nouvel éclairage grâce aux performances de la sonde « IMS 1280 HR2 » (pour High Resolution - High Reproductibility). Ces 25 dernières années, les travaux menés au sein du CRPG dans le domaine des sciences de la Terre et de l'Univers ont amené à concevoir une sonde ionique de nouvelle génération avec une capacité d'analyse inégalée. La résolution atteinte par la sonde permet ainsi de mesurer « in situ » les différents isotopes des systèmes de datation Rubidium/Strontium et Potassium/Calcium. Jusqu'alors impossible, ce procédé pourra dater des minéraux formés à hautes pression et température. Grâce à ces développements, les chercheurs du CRPG pourront notamment continuer à postuler à l'analyse des échantillons extraterrestres ramenés par les missions spatiales des agences américaines, japonaises et européennes.

Dès que la sonde sera opérationnelle, une phase de développement associant le CRPG et CAMECA commencera alors pour 2 ans. En plus des chercheurs du CRPG et des collaborations internationales auxquelles le laboratoire fait partie, l'ensemble de communauté scientifique pourra bénéficié des performances de l'instrument. Le projet a été financé par l'Institut national des sciences de l'Univers du CNRS, le Ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche, le Fonds européen de développement régional (FEDER) et le Conseil régional de Lorraine

Marc Chaussidon, CRPG (INSU-CNRS)
Etienne Deloule, CRPG (INSU-CNRS)
Claire Rollion-Bard , CRPG (INSU-CNRS)

Un projet de radioastronomie unique pour quadriller le ciel avec une pr�cision extr�me

Wed, 18 Nov 2009 00:00:00 +0100

Des astronomes combinent la plus grande panoplie de radiotélescopes de la planète en un instrument unique pour améliorer la précision du système de référence utilisé pour mesurer les positions de tous les objets célestes. Le projet est co-organisé par le Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux (INSU-CNRS, Université de Bordeaux 1) et coordonné par le Service VLBI International pour la Géodésie et l'Astrométrie.

Toujours plus de CO2 dans l'atmosph�re en 2008

Wed, 18 Nov 2009 00:00:00 +0100

Une étude internationale associant des chercheurs du CEA, du CNRS et de l'Université Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ) conclut à l'accélération des émissions de CO₂ et à la diminution des puits de carbone au niveau mondial en 2008. En augmentation de 2%, les émissions de carbone liées à l'action de l'homme correspondent à 1,3 tonne de carbone par habitant et par an, soit 30 % de plus que dans les années 1990-2000. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature Geoscience du 17 novembre 2009.

Augmentation de la consommation de charbon et croissance du PIB

�missions de carbone liées à la combustion des énergies fossiles. La courbe noire en gras correspond à la réalité observée et les autres aux différents scénarios du GIEC (A1F1, A1B, A1T et B2, A2, B1).Cette étude, réalisée par un groupe d'experts appartenant au projet international "Global Carbon Project (GCP)", rassemblant plusieurs chercheurs(1) du CNRS, du CEA et de l'UVSQ, indique que l'accroissement des émissions est principalement lié à l'augmentation de la consommation de charbon alors qu'une très légère diminution des émissions liées à la consommation de pétrole et à la déforestation est observée.
Cet accroissement est par ailleurs fortement corrélé à la croissance du PIB. Les émissions liées à la combustion des énergies fossiles se sont accrues de 41 % depuis 1990, continuant ainsi à être proches du scénario de plus forte émission défini par le GIEC. La crise a provisoirement infléchi la tendance des émissions mais les émissions devraient repartir à la hausse dès la reprise économique si les efforts de réduction globale des émissions ne sont pas accentués.
Dans les pays en développement, l'augmentation des émissions est en partie liée à la production de produits manufacturés pour l'exportation. Ainsi, en Chine, 50 % de la croissance des émissions entre 2002 et 2005 correspond à la production de produits pour l'exportation.

Des puits de carbone vulnérables
L'étude indique que l'accroissement du CO₂ atmosphérique en 2008 a été de 4 milliards de tonnes de carbone et que sa concentration a atteint 385 parties par million, soit 38 % de plus que le niveau de l'ère préindustrielle.
L'étude montre également que les puits de carbone naturels, océan et biosphère continentale, qui jouent un rôle important dans la régulation des émissions anthropiques(2), n'ont pas été capables de suivre l'augmentation rapide des émissions.
Environ 45 % des émissions anthropiques s'accumulent dans l'atmosphère, le reste (55 %) étant absorbé par l'océan, les sols et la végétation. Cependant, la fraction des émissions restant dans l'atmosphère a tendance à augmenter depuis 50 ans. Les puits de carbone sont ainsi vulnérables à l'accélération des émissions de CO₂ et au changement climatique induit. Ils deviennent de moins en moins efficaces pour limiter l'impact des émissions.
Plus de trente experts des principaux laboratoires internationaux de recherche sur le climat et le cycle du carbone ont contribué à cette analyse du GCP.
Côté fran�ais, cette étude a bénéficié de récents travaux menés aux laboratoires LOCEAN et LSCE de l'IPSL. En particulier, les analyses de l'observatoire océanique S.O. OISO(3) ont été intégrées dans cette synthèse afin d'évaluer l'évolution du puits de carbone océanique. De nouvelles simulations du cycle du carbone océanique(4) et continental(5) ont été réalisées et ont contribué à cette analyse.

Note(s)

Issus du laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (LSCE/IPSL : CEA-CNRS-UVSQ) et du laboratoire d'océanographie du climat : expérimentation et approches numériques (LOCEAN/IPSL : CNRS-IRD-UPMC-MNHN)
Les émissions de CO₂ anthropiques sont les émissions de carbone liées aux activités humaines.
S.O. OISO : Océan Indien service d'observation (CNRS-INSU, IPSL, IPEV)
Modèle océanique NEMO-PISCES (Outil national, CNRS-INSU, IPSL)
Modèle continental ORCHIDEE (LSCE-IPSL)

Source: C. Le Quéré et al., Trends in the sources and sinks of carbon dioxide, Nature Geoscience, doi:10.1038/NGEO689

Contact(s): Laurent Bopp, LSCE/IPSL

Le r�le essentiel des volcans dans le refroidissement de la Terre au d�but du XIXe si�cle

Mon, 16 Nov 2009 00:00:00 +0100

En appliquant une nouvelle technique analytique très originale sur les retombées de sulfate d'origine volcanique dans les précipitations de neige en Antarctique et au Groenland, une équipe franco-américaine vient de démontrer que les basses températures de la décennie la plus froide des derniers 500 ans (1810-1819) résultaient de la succession, à quelques années d'intervalle, de deux éruptions volcaniques majeures, dont l'une n'avait encore jamais été considérée dans les reconstructions climatiques. Ces travaux sont publiés dans la revue Geophysical Research Letters dont ils bénéficient des "Editor's highlights".

Indépendamment du for�age à long terme des gaz à effet de serre d'origine humaine, la température moyenne de la Terre peut fluctuer largement aux échelles de temps de quelques années. Divers mécanismes peuvent être à l'origine de telles fluctuations�: variations de l'activité solaire, circulation océanique et événements de type El Nino ou La Nina dans l'océan Pacifique, éruptions volcaniques...
La Terre a ainsi connu des températures relativement froides durant la décennie 1810-1819, au point que cette décennie figure comme la plus froide des 500 dernières années selon les mesures instrumentales des derniers 150 ans et les reconstructions paléoclimatiques.
Une partie de ce refroidissement a été attribué à l'énorme éruption du volcan Tambora en Indonésie, en 1815. De telles éruptions cataclysmiques refroidissent en effet la planète car elles déversent d'importantes quantités de poussières et surtout de dioxyde de soufre dans la stratosphère (au-dessus de 15 km d'altitude). Alors que les poussières sont rapidement éliminées du fait de leur masse, à ces altitudes le dioxyde de soufre gazeux se transforme en gouttelettes d'acide sulfurique qui agissent comme un véritable parasol en réfléchissant la lumière solaire, i.e. en réduisant l'énergie re�ue au sol.
Cependant, si ce mécanisme permettait de justifier le coup de froid entre 1815 et 1819 par l'éruption du Tambora, il restait à expliquer le refroidissement terrestre observé à partir de 1810.

Station de recherche Summit, située au sommet de la calotte polaire du Groenland d'o� a été extraite l'une des carottes de glace analysées. � Jo�l Savarino, CNRS/LGGEAfin d'étudier cette question, une équipe franco-américaine(1) a mis au point une méthode d'analyse très originale des carottes de glace, qu'elle a appliquée aux strates datant du début du XIXe siècle de carottes forées au Groenland et en Antarctique.
Après avoir prélevé les quelques millionièmes de gramme de sulfate présents dans ces strates, les chercheurs ont réalisé une véritable microchirurgie moléculaire consistant à déterminer les proportions des quatre isotopes stables du soufre constituant le sulfate (soufre 32, 33, 34 et 36). Au sein des couches de glace datant de 1809-1810, ils ont observé une anomalie particulière dans les rapports de concentration entre ces isotopes. Or cette forme d'anomalie isotopique sur le soufre du sulfate ne peut résulter que de réactions chimiques se produisant au sein de la stratosphère après une éruption volcanique. Ils ont ainsi pu démontrer qu'une éruption volcanique cataclysmique, inconnue à ce jour, s'est produite au début de l'année 1809, probablement au niveau des Tropiques, et qu'elle a affecté le climat de manière globale.

Ces résultats confortent le rôle important joué par l'activité volcanique explosive dans la modulation du climat terrestre aux échelles de temps de quelques années. �tendues à des périodes de temps plus longues, ces mesures très innovantes vont permettre une nouvelle évaluation du for�age climatique d� aux volcans, notamment au cours du dernier millénaire, une information particulièrement importante comme donnée d'entrée des modèles climatiques, ceux-ci étant habituellement testés sur cette époque reculée.

Ces travaux ont bénéficié du soutien logistique et financier de la National Science Foundation américaine et de l'Institut Polaire Fran�ais Paul-Emile Victor (IPEV), ainsi que d'un soutien de l'INSU au travers de son programme LEFE.

Note(s)

Université de Dakota du Sud, Université de Californie à San Diego, Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE, CNRS - Université Joseph Fourier de Grenoble), Centre européen de recherche et enseignement en géosciences de l'environnement (CEREGE, CNRS - Collège de France - Université Paul Cézanne - Université de Provence - IRD)

Source: Jihong Cole-Dai, David Ferris, Alyson Lanciki, Jo�l Savarino, Mélanie Baroni et Mark H. Thiemens, Cold Decade (AD 1810-1819) Caused by Tambora (1815) and Another (1809) Stratospheric Volcanic Eruption, Geophysical Research Letters, sous presse.

Contact(s): Mélanie Baroni, CEREGE, en l'absence de Jo�l Savarino

Les c�phalopodes pr�dateurs de l'Ordovicien

Mon, 9 Nov 2009 00:00:00 +0100

Les requins sont les grands prédateurs de nos océans les mieux connus. Mais quels étaient ces prédateurs dans les temps géologiques? Une équipe internationale de chercheurs a étudié l'origine et l'évolution des céphalopodes, premiers grands prédateurs marins, qui occupaient des habitats pélagiques dès l'Ordovicien, il y a quelques 500 millions d'années. Ces travaux, réalisés dans le cadre d'un projet du laboratoire Géosystèmes (INSU-CNRS, Université de Lille 1) viennent d'être publiés dans Plos ONE.

Au cours des époques géologiques, les grands prédateurs marins les plus spectaculaires furent, entre autres, les sauriens avec les ichtyosaures et pliosaures qui peuplaient les océans du Mésozo�que. Mais les mollusques céphalopodes (dont font partie nos seiches, pieuvres, calmars et dont faisaient partie les ammonites) et les poissons les ont largement devancés. Leurs développement n'est pas indépendant de celui de l'ensemble des espèces qui constituent le réseau trophique (plus connu sous le terme de chaîne alimentaire).

Après l'explosion de la vie du Cambrien (-542 à -488 millions d'années) qui a vu apparaître la grande majorité des embranchements des animaux actuels, c'est à l'Ordovicien (-488 à -444 millions d'années) que des organismes marins se sont grandement diversifiés en nombre de familles, genres et espèces (voir Quand la vie se répand dans les océans, il y a -443 à -489 millions d'années ce site). Cette grande diversification est à relier au développement du phytoplancton qui forme la base du réseau trophique. C'est alors probablement produit une réaction en chaîne au cours de laquelle, le zooplancton se diversifiant, les invertébrés suspensivores se sont également diversifiés à leur tour. La présence du zooplancton dans les océans, a probablement permis le développement des animaux nageant librement et occupant toute la colonne d'eau (le pélagos) et donc les premiers prédateurs marins pélagiques.

Les premiers poissons, apparus à l'Ordovicien,ne nageaient que dans des eaux peu profondes et ne quittaient pas le fond des mers, ils étaient essentiellement nectobenthiques. Ce n'est qu'à partir de l'Ordovicien Supérieur que les poissons ont commencé à occuper les autres parties de la colonne d'eau pour devenir des prédateurs pélagiques, et c'est au Dévonien (-416 à -360 millions d'années), considéré comme l'« époque des poissons », que les poissons ont occupé une place prédominante au haut de la chaîne alimentaire marine.

Les mollusques céphalopodes marins sont un autre groupe de prédateurs marins. Parmi ceux-ci les ammonites, le groupe le mieux connu (et le plus collectionné) des animaux à coquilles enroulées et ornementées, ont vécu du Dévonien au Crétacé (soit de 416 à 71 millions d'années). Nous savons aujourd'hui que les premiers mollusques céphalopodes sont apparus au Cambrien terminal en Chine. Ces premiers céphalopodes étaient des organismes qui vivaient près du fond marin (dans des milieux néritiques), ne pouvant pas nager librement.

Les auteurs montrent que le passage vers des formes pouvant nager et occuper toute la colonne d'eau s'est fait graduellement au cours de l'Ordovicien. Parmi une grande variété de mollusques céphalopodes, ce sont les céphalopodes orthocérides (à coquille conique légèrement courbée) et lithuitides (à coquille conique et enroulée à l'extrémité) qui occupent les milieux pélagiques, devenant des nageurs libres. A côte des paramètres morphologiques (la forme du siphon, organe qui relie l'animal qui vit dans la dernière loge à l'extrémité de la coquille, et la forme de la coquille elle-même) c'est aussi la distribution paléoécologique des fossiles qui permet d'interpréter le mode et le milieu de vie des céphalopodes ordoviciens. Ainsi, dès l'Ordovicien Inférieur, les fossiles de céphalopodes apparentés au nautile (nautilo�des orthocones) sont présents dans les « black shales ». Ces sédiments sombres, riches en matière organique, se déposent le plus souvent au large, les fossiles qu'ils contiennent indiquent qu'il s'agit de prédateurs dans l'océan ouvert. Ainsi des nodules trouvés dans la Formation La Maurerie en Montagne Noire, illustrent la présence de ces céphalopodes pélagiques dans les océans dès l'Ordovicien Inférieur.

Initialement de petite taille (quelques centimètres), les céphalopodes deviennent de plus en plus grands pour atteindre plusieurs dizaines de centimètres à la fin de l'Ordovicien. A partir de l'Ordovicien terminal, les céphalopodes (et les poissons dans une moindre mesure d'abord) se partagent la place au sommet de la chaîne trophique et forment les prédateurs pélagiques.

Dans les océans actuels, les céphalopodes sont toujours très diversifiés, et des recherches montrent qu'ils peuvent atteindre des tailles gigantesques : des images de calmars ou pieuvres géantes font régulièrement le tour du monde pour illustrer la présence de « monstres des fonds des mers ».

Note(s)

Les céphalopodes sont des mollusques dont les tentacules sont réparties sur la tête , d'o� leur nom. Certains possédaient une coquille conique, d'autre une coquille enroulée. Au cours de sa croissance l'animal construit une nouvelle loge dans laquelle il habite, et délaisse la loge précédente, il s'éloigne ainsi de l'extrémité de sa coquille à laquelle il reste relié par un canal interne, le siphon. De nos jours, la nautile est le seul exemple d'animal à coquille enroulée. Pour les seiches, l'os de seiche est une version minimaliste de coquille conique.

Source: The Origin and Initial Rise of Pelagic Cephalopods in the Ordovician Bj�rn Kr�ger1*, Thomas Servais2, Yunbai Zhang3
1) Museum f�r Naturkunde, Leibniz Institute for Research on Evolution and Biodiversity at the Humboldt University Berlin, Berlin, Germany,
2) Géosystémes CNRS-INSU Université de Lille 1, , Villeneuve d' Ascq, France,
3) Nanjing Institute of Geology and Paleontology, Nanjing, China PLoS One. 2009; 4(9): e7262.

Thomas Servais, Géosystèmes (INSU-CNRS, Université de Lille 1)

D�couverte du plus ancien marsupial europ�en en Charente-Maritime

Tue, 3 Nov 2009 00:00:00 +0100

Les restes d'un des plus anciens marsupiaux connus dans le monde ont été découverts dans un gisement de Charente-Maritime par une équipe de scientifiques du Muséum, du CNRS (Intitut national des sciences de l'Univers), et de l'Université de Rennes 1. Cette découverte permet de proposer une nouvelle hypothèse des voies de migration des premiers mammifères marsupiaux. Les résultats sont publiés cette semaine dans la revue PNAS.

Pour les premiers mammifères de type moderne, les marsupiaux et placentaires, l'Europe semble avoir été une Terra incognita, aucun fossile n'est connu datant de 125 à 84 millions d'années (au Crétacé) , et très peu sont connus par la suite jusqu'à la limite Crétacé-Tertaire (65 millons d'années (ma)).

Arcantiodelphys marchandi, molaire supérieure du plus ancien mammifère de type moderne trouvé en Europe. L'espèce, encore mal connue, est documentée par un matériel très rare provenant d'un gisement fran�ais daté de 99 ma (Cénomanien).
© MNHN & CNRS/INSU-Rennes IAussi la découverte de l'équipe de scientifiques du Centre de recherche sur la paléobiodiversité et les paléoenvironnements (MNHN,CNRS,UPMC) et de Géosciences Rennes (INSU-CNRS/Université de Rennes 1) lève le voile sur cette page blanche de l'histoire européenne des premiers mammifères dans le Cénomanien (99 ma) de Charente-Maritime. Il s'agit de quelques dents d'un nouveau mammifère de taille minuscule (probablement environ 10 cm), appelé Arcantiodelphys marchandi, récoltées après lavage et tamisage de 5 tonnes de sédiments. Il représente l'un des marsupiaux les plus anciens et plus primitifs connus dans le monde. Il est aussi le plus ancien représentant des mammifères de type moderne connu en Europe .

Jusqu'à présent, des fossiles des premiers marsupiaux étaient essentiellement connus en Amérique du Nord. Aussi la découverte d'Arcantiodelphys marchandi renouvelle notre connaissance des premiers temps de l'histoire des marsupiaux. Sa découverte en Charente montre que l'Europe a joué un rôle méconnu dans l'origine et le tout début de l'évolution des marsupiaux. Elle conforte également d'anciennes relations entre l'Europe et l'Amérique du Nord. C'est à partir de ces marsupiaux archa�ques du Crétacé « euraméricain », que le groupe va coloniser les continents du sud, Amérique du Sud et surtout Australie o� ils sont aujourd'hui les plus diversifiés. Les opossums et les kangourous sont les représentants actuels de cette lointaine origine nordique des marsupiaux.

Cette découverte a été réalisée dans le cadre d'un programme de recherches et de fouilles de Géosciences Rennes sur les gisements à vertébrés du Crétacé des Charentes, auquel collabore le Muséum.

Source: Romain Vullo, Emmanuel Gheerbrant, Christian de Muizon, and Didier Néraudeau.
The oldest modern therian mammal from Europe an dits bearing on stem marsupial paleobiogeography. PNAS, nov 2009.

Contact(s): Emmanuel Gheerbrant - gheerbrant@mnhn.fr
Romain Vullo - vullo@gmail.com
Didier Néraudeau - didier.neraudeau@univ-rennes1.fr
Christian De Muizon - muizon@mnhn.fr

� BOB � observe les bulles pour surveiller la faille au sud d'Istanbul

Tue, 3 Nov 2009 00:00:00 +0100

La campagne océanographique MARMESONET, menée en mer de Marmara du 4 novembre au 14 décembre à bord du navire de l'Ifremer Le Suroît, codirigée par Louis Geli, chercheur à l'Ifremer et Pierre Henry, directeur de recherche au CNRS (CEREGE, CNRS-INSU), poursuit deux objectifs : déterminer s'il existe un lien entre la sismicité et les manifestations d'expulsion de fluides observées le long de la faille nord-anatolienne et réaliser, dans le cadre du réseau d'excellence ESONET , des études préalables à l'implantation d'observatoires sous-marins permanents destinés à la surveillance de l'activité sismique qui menace l'agglomération d'Istanbul, peuplée de plus de 12 millions d'habitants. C'est dans ce cadre que « BOB » (Bubbles OBservatory module), système de surveillance des sorties de bulles de gaz en fond de mer, sera déployé pour la première fois.

Etudier les relations entre sorties de fluides et sismicité en mer de Marmara Le long des failles actives, du gaz, principalement du méthane, s'échappe du sédiment. Sur ses 1600 km de longueur, la faille nord-anatolienne a déjà produit des séismes dévastateurs. Le segment de faille le plus dangereux aujourd'hui, le seul qui n'ait pas cassé depuis 1766, est situé au sud d'Istanbul, à moins de 20 km du rivage. Ce segment est le seul d'o� ne s'échappent pas de bulles de gaz. Lors du prochain séisme, les gaz piégés dans le sédiment seront expulsés. Toute la question est de savoir s'il y aura une amorce de dégazage juste avant la rupture...

Suite aux séismes d'Izmit et D�zce en 1999, une coopération franco-turque animée par l'INSU a notamment permis la réalisation de six campagnes , menées sur des navires fran�ais (Ifremer et IPEV ), visant à mieux caractériser le risque sismique en mer de Marmara. La campagne MARMESONET repose sur les résultats de ces campagnes. Ce projet associe principalement l'Ifremer, le CEREGE (CNRS/INSU, Université Aix-Marseille III, Collège de France), l'INGV (Rome), l'ISMAR (CNR, Bologne), l'Istanbul Technical University et l'Institute of Marine Science and Technology (Dokuz Eyul University, Izmir).

Plusieurs actions seront menées dans le cadre de la campagne MARMESONET : détection des sorties de fluide et micro-bathymétrie des différents sites étudiés à l'aide d'un AUV (engin sous-marin autonome) de l'Ifremer équipé d'un sondeur CNRS-INSU ; imagerie fine des conduits empruntés par les fluides jusqu'à la surface des sédiments ; sur chaque site, enregistrement couplé de la micro-sismicité, des pressions interstitielles et des débits à l'interface eau/sédiment pendant un an. Le module d'observation fond de mer « BOB » sera également installé dans le bassin de Cinarcik pour la surveillance acoustique des sorties de bulles de gaz.

Dans quelles conditions, et suivant quels processus, pourrait-il y avoir des sorties de fluides ou de gaz avant un séisme ? Les observatoires sous-marins multidisciplinaires permanents permettront de répondre à cette question. Les observatoires fond de mer pour mieux connaître les océans Les observatoires fond de mer sont comparables à des laboratoires placés au fond des océans. Equipés d'un ensemble d'instruments de mesure, ils sont capables d'enregistrer différents types de données servant à comprendre les phénomènes océaniques. Placés sur les sites sensibles de la planète comme les zones de formation des eaux profondes, les zones sismiques ou hydrothermales, ces instruments pluridisciplinaires permettront de surveiller la mer en temps réel, d'évaluer ou prévenir les risques naturels (liés aux séismes, instabilités des pentes et tsunamis), d'assurer le suivi à long terme des évolutions climatiques et de l'impact des changements globaux sur le milieu marin, en particulier sur les écosystèmes et la biodiversité.

Le réseau d'excellence ESONET, coordonné par l'Ifremer, vise à préparer la mise en oeuvre d'observatoires fond de mer pluridisciplinaires sur 12 sites en Europe, dont celui de Marmara Avec la campagne MARMESONET, un nouveau cap est franchi puisque cette mission va contribuer à l'implantation d'observatoires sous-marins permanents permettant de collecter des données sur le long terme, en particulier sur les interactions fluides-activité sismique. Les dimensions réduites de la Mer de Marmara, la proximité des côtes et les enjeux sociétaux (outre le risque sismique, les problèmes de pollution dans la région d'Istanbul nécessitent une surveillance continue de la qualité des eaux) sont tels que l'implantation d'observatoires multi-paramètres câblés sera une réalité dans les années à venir.

Sur les 12 sites ESONET, la participation fran�aise porte principalement sur 3 sites avec des perspectives spécifiques centrées sur le risque sismique pour le site de Marmara (site sous la responsabilité côté fran�ais de Pierre Henry et Louis Géli), sur les flux hydrothermaux et le volcanisme pour celui des A�ores (chantier MoMAR ) et sur les instabilités de pente et les flux sédimentaires et biogéochimiques pour celui de la mer Ligure.

Note(s)

1-European Seafloor Observatory Network : Réseau européen d'observatoires fond de mer 2-Institut Paul Emile Victor 3-Les trois sites étudiés se situent dans la partie orientale du bassin de Cinarcik au débouché du Golfe d'Izmit, dans le bassin de Tekirdag et sur la ride orientale. 4-« Monitoring the Mid-Atlantic Ridge » : surveiller la dorsale médio-atlantique,

Contact(s): Pierre Henry, CEREGE - College de France

Comment les coraux adaptent-ils les lois de la cristallographie?

Mon, 2 Nov 2009 00:00:00 +0100

Le squelette du corail rouge, qui prend des formes arborescentes variées, est constitué de briques élémentaires qui ne sont rien d'autres que des microcristaux de calcite magnésienne. Comment ces animaux gèrent-ils les lois de la cristallographie pour élaborer des formes aussi complexes ? Cette question qui relève du domaine de la biominéralisation connaît depuis quelques années un intérêt croissant du fait de nouveaux outils d'investigation, et du développement des recherches sur les matériaux biomimétiques et les nanoparticules. L'étude par microscopie électronique à balayage (MEB), diffraction d'électrons retrodiffusés (EBSD) et microscopie électronique à transmission (MET) du squelette du corail rouge de Méditerranée menée par une équipe du Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CNRS, Universités d'aix marseille) associée à des chercheurs de l'Insitut de Ciencies del mar (Barcelone) et du California Institute of Technology (EU) permet de comprendre l'agencement des cristaux de calcite qui aboutit aux formes libres du corail. De nouveaux concepts de structures cristallines sont discutés dans cet article à paraître dans l'American Mineralogist.

Dans cet article, les auteurs caractérisent la structure et l'ultra-structure cristallographique du squelette du corail rouge précieux de Méditerranée. Pour la première fois dans les biominéraux (minéraux synthétisés par des organismes vivants), on observe un ordre cristallographique à longue distance (de l'ordre de quelques mm) constitué par une organisation hiérarchique comprenant huit niveaux de modules cristallins. Chaque module est constitué de modules plus petits, et constitue lui-même un élément d'un plus gros module.

Ces modules sont orientés de fa�on similaire, mais pas strictement identique. Les études EBSD et MET indiquent que plus la taille du module est petite, plus l'ordre cristallographique se rapproche de la perfection. Le degré de désorientation augmente donc progressivement de l'échelle du nanomètre jusqu'à l'échelle millimétrique, o� l'on observe encore un ordre partiel.

Ces observations co�ncident avec l'émergence du concept de 'mesocristal', introduit au début des années 2000 (voir C�lfen et Antonietti, 2005). Un mésocristal désigne une superstructure résultant de l'auto-organisation tri-dimensionnelle de particules cristallines orientées de fa�on similaire. Les auteurs du travail sur le corail rouge complètent ici ce concept par la notion de 'modularité multi-niveaux', synonyme de structure auto-similaire hiérarchisée. Cette modularité permet de mieux comprendre l'apparition de formes complexes dans les biominéraux, en particulier la concavité, à partir de briques cristallines élémentaires.

L'existence de plusieurs niveaux cristallographiques avec la possibilité de faibles différences d'orientation entre chaque module conduit à l'émergence de formes complexes : les lois de la cristallographie régissent par un schéma simple la construction de chaque module, la présence d'interfaces permet l'écart du nouveau module par rapport à l'orientation du précédent. Cette modularité multi-niveaux explique l'apparente contradiction d'un ordre cristallographique à longue distance aboutissant à des objets aux formes complexes.

Une idée largement répandue dans la communauté des biominéralogistes est que l'apparition de formes complexes dans les biominéraux résulterait de l'existence dans bon nombre de biominéraux d'une phase amorphe de carbonate de calcium précoce pouvant être 'moulée' sous n'importe quelle forme (Weiner et al, 2005). Pour Daniel Vielzeuf, Nicole Floquet et leurs collègues, si une telle phase peut exister dans les stades précoces de cristallisation de nombreux biominéraux, elle ne joue pas de rôle majeur dans la morphologie finale des coraux de Méditerranée étudiés. Pour ces auteurs, au contraire, c'est l'association d'un ordre cristallographique et d'interfaces de faible désorientation à tous les niveaux qui permet une liberté de formes. C'est en jouant sur la taille des modules et la désorientation des interfaces que certains organismes élaborent des structures biominérales cristallisées aux formes complexes.

Le développement de nanomatériaux aux formes complexes est un défi actuel pour les sciences des matériaux. Il trouve des applications dans de nombreux domaines (microélectronique, capteurs chimiques et biologiques, catalyse, conversion et stockage d'énergie, cellules photovolta�ques, batteries, stockage d'hydrogène, matériaux luminescents, transport de principes actifs). Bien qu'il soit devenu possible depuis quelques années d'imiter quelques principes basiques de la biominéralisation, le contrôle subtil du processus de cristallisation et la synthèse de matériaux avec une structuration hiérarchique sur plusieurs ordres des grandeurs restent un défi. Il y a encore beaucoup à apprendre de la nature dans ce domaine (C�lfen, 2003). Les travaux présentés ici n'ont pas encore d'application en Science des Matériaux mais ils fournissent de nouvelles pistes pour l'élaboration de nouveaux matériaux cristallisés aux formes complexes et aux propriétés remarquables.

Source: Multilevel Modular Mesocrystalline Organization in Red Coral Daniel Vielzeuf, Nicole Floquet, Dominique Chatain, Fran�oise Bonneté, Daniel Ferry, Joaquim Garrabou, Edward M. Stolper American Mineralogist - Sous presse

Contact(s): Daniel Vielzeuf Nicole Floquet, CINaM-CNRS

Mise en orbite de SMOS : l'aboutissement de 20 ans de recherche

Mon, 2 Nov 2009 00:00:00 +0100

La mission "Soil Moisture and Ocean Salinity" (SMOS) a été mise sur orbite depuis la base de lancement de Plesetsk en Russie le 2 novembre 2009. Menée par l'ESA en collaboration avec la France et l'Espagne, cette mission effectuera la première cartographie à l'échelle planétaire de l'humidité des sols et de la salinité des océans. Le projet SMOS a été imaginé et conduit par le Centre d'études spatiales de la Biosphère (CESBIO - CNRS / Université Paul Sabatier / CNES / IRD). Mesurer et suivre l'humidité des sols des surfaces terrestres ainsi que la teneur en sel de tous les océans est un défi scientifique et technique majeur pour le suivi des changements climatiques.

SMOS en orbite ?« vue d'artiste. � CESBIOLe CESBIO (CNRS / Université Paul Sabatier / CNES / IRD) étudie le fonctionnement et la dynamique des grands écosystèmes terrestres en utilisant les outils spatiaux. "Pour effectuer de fa�on régulière et fréquente des mesures qui couvrent l'ensemble de la Terre, nous devions impérativement imaginer une solution pour pouvoir collecter des données depuis l'espace" explique Yann Kerr. Principal investigateur de la mission SMOS auprès de l'ESA, Yann Kerr dirige le CESBIO. Ce laboratoire toulousain a ainsi imaginé un ensemble de petites antennes disposées sur une structure en forme d'Y pour "capter" l'humidité des surfaces et la salinité des océans. Déployée en orbite, cette antenne de 8 mètres de large permettra d'obtenir des images tous les 3 jours avec une résolution d'environ 40 km.

Instiguée par le CESBIO dès 1988, cette aventure a nécessité la réalisation de maquettes instrumentales et de nombreuses campagnes de mesure pour valider l'instrument et les méthodes d'analyse. Ce travail a été accompli sur des écosystèmes variés (Australie, Afrique de l'ouest, sud de la France, Espagne, Danemark, Allemagne...) avec de nombreuses collaborations nationales et internationales. Durant le développement industriel de SMOS, le CESBIO a valorisé ce travail de recherche au travers de collaborations avec des industriels (CASA, EADS, Thales Alenia space), le laboratoire est intervenu également en support d'expertise et transfert de savoir-faire.

La connaissance de la salinité des océans et de son évolution permettra d'identifier et de suivre les courants marins qui jouent, à l'instar du Gulf Stream, un rôle primordial dans les changements climatiques. En étudiant l'humidité des surfaces, particulièrement les interactions entre l'humidité des sols et l'évolution du couvert végétal, SMOS fournira des données fondamentales pour améliorer la prévision météorologique et mieux anticiper des évènements extrêmes. SMOS est un outil au service du monde scientifique mais aussi des professionnels travaillant sur la question de la ressource en eau. La connaissance de l'humidité de surface intéresse les hydrologues (état des nappes, inondation, sécheresse), les agronomes (suivi et compréhension de la croissance de la végétation) mais aussi les aménageurs (gestion de la ressource en eau, paramètre d'alerte pour la désertification...).

La mission SMOS, pilotée par l'ESA, a bénéficié de l'important support du CNES tout au long du projet.

Pour en savoir plus

Contact(s): Yann Kerr, CESBIO/OMP

Nos oc�ans, mati�re extraterrestre

Thu, 29 Oct 2009 00:00:00 +0100

Contrairement aux idées re�ues, l'atmosphère et les océans n'ont pu se former à partir des vapeurs émises lors d'un volcanisme intense à l'aube de notre planète. Pour Francis Albarède du Laboratoire des sciences de la Terre (INSU-CNRS / ENS Lyon / Université Claude Bernard), l'eau ne fait pas partie de l'inventaire initial de la Terre mais provient de l'agitation entretenue dans le Système Solaire externe par les planètes géantes. Des astéro�des couverts de glace sont ainsi parvenus sur Terre une centaine de millions d'années après la naissance des planètes. L'eau serait donc extraterrestre, tardive, et sa présence aurait facilité la tectonique des plaques avant même l'apparition de la vie. Les conclusions de l'étude menée par Francis Albarède font l'objet d'un article publié le 29 octobre dans la revue Nature.

Les agences spatiales l'ont bien compris, qui parle de vie parle d'eau. Il y a 4,5 milliards d'années, la Terre a re�u en héritage suffisamment d'eau pour que des océans se forment et que la vie trouve les niches favorables dans les mers et sur les continents nés de la tectonique des plaques. En regard, la Lune et Mercure sont des déserts secs et mortellement froids, Mars s'est asséchée très vite et la surface de Venus est un enfer br�lant.

D'après nos livres scolaires, l'océan et l'atmosphère se sont formés à partir des gaz volcaniques et l'intérieur de la Terre est la source des éléments volatils. Or, les roches du manteau sont pauvres en eau (les géochimistes évaluent sa concentration à deux centièmes de pourcent). Il en est de même sur les planètes soeurs de la Terre (Vénus et Mars). Principale raison avancée par Francis Albarède, lors de la formation du Système Solaire, la température ne serait jamais descendue suffisamment bas entre le Soleil et l'orbite de Jupiter pour que les éléments volatils puissent se condenser avec le matériau planétaire. L'arrivée de l'eau sur Terre correspondrait donc à un épisode tardif de l'accrétion planétaire.

Il est admis que les planètes terrestres se forment en quelques millions d'années par agglomération d'astéro�des (de taille kilométriques) puis de proto-planètes (de la taille de Mars). L'arrivée du dernier de ces gros objets correspond à l'impact lunaire 30 millions d'années, après la formation du Système Solaire. Dans un premier temps, ce remue-ménage se fait entre objets planétaires localisés en de�à de la ligne de neige, c'est-à-dire entre le Soleil et la ceinture des astéro�des. Cet espace balayé par les vents électromagnétiques du jeune Soleil est alors trop chaud pour que l'eau et les éléments volatils s'y condensent.

Tentative de reconstruction chronologique de l'accrétion de la Terre. Les éléments indiqués en brun (U symbolise l'uranium, Pb le plomb, Hf l'hafnium, W le tungstène, I l'iode et Xe le xenon) sont utilisés pour dater précisément les événements. Une première phase (T Tauri phase) correspond à un épisode de fortes radiations électromagnétiques qui a interrompu l'accrétion des matériaux planétaires. Puis, l'arrivée de matière planétaire a permis l'accrétion de protoplanètes. Collisions après collisions, les planètes se sont ainsi formées avec leurs masses actuelles ; la dernière collision a donné naissance à la Terre et à la Lune (30 millions d'années après la formation du Système Solaire). Le chronomètre Hf-W date la séparation métal-silicate, c'est-à-dire la séparation noyau-manteau. Un apport tardif et lointain (au-delà de 2,5 unités astronomiques) d'astéro�des chondritique, entre 80 et 130 millions d'années après la formation du Système solaire, aurait notamment véhiculé des matériaux contenant de l'eau et des éléments volatils à partir desquels se seraient formés les océans.
© Albarède Nature 2009

La livraison majeure des éléments volatils sur notre planète correspondrait à un phénomène qui s'est déroulé quelques dizaines de millions d'années après l'impact lunaire : il s'agit du grand nettoyage du Système Solaire externe initiées par les planètes géantes. Du fait de leur très forte gravité, celles-ci envoient dans toutes les directions, y compris la nôtre, les derniers gravats planétaires couverts de glace. Pénétrant dans le manteau par la surface, l'eau aurait alors ramolli la Terre et réduit la tension à laquelle les matériaux se brisent. La tectonique des plaques débute alors, et avec elle, l'émergence des continents, conditions probablement nécessaires à l'apparition de la vie. Mars s'est asséchée avant que l'eau n'arrive à pénétrer en profondeur et, en ce qui concerne Vénus, personne ne sait quelles étaient les conditions avant le violent remodelage de sa surface, il y a 800 millions d'années, par un volcanisme intense.

� l'heure o� l'on commence à explorer sérieusement l'habitabilité des planètes extra-terrestres, comprendre ce qui a fait de la Terre le seul havre qui abrite la vie est une question primordiale.

Source: Volatile accretion history of the terrestrial planets and dynamic implications. Francis Albarède. Nature. 29 octobre 2009.

Contact(s): Francis Albarède, Laboratoire des Sciences de la Terre

Des chercheurs d�cryptent l'�ruption inattendue du Chait�n, Chili le premier mai 2008

Wed, 28 Oct 2009 00:00:00 +0100

Les magmas riches en silice, très visqueux, ont la réputation de donner lieu à des éruptions dont on peut détecter des semaines, des mois, voire des années auparavant les nombreux signes avant coureurs. Toute fois, le 1 ER mai 2008 le volcan Chaitén (Chili) surprît les spécialistes, comme la population, par la soudaineté de son éruption. Par une expérimentation en laboratoire des chercheurs de l'Institut des Sciences de la Terre d'Orléans (INSU-CNRS, Université d'Orléans-Tours), de l'Université de Munich (Allemagne) et du Smithsonian Institute (EU) ont pu déterminer certaines caractéristiques de l'éruption, en particulier la vitesse d'ascension rapide du magma pourtant visqueux, expliquant par là même l'absence de détection précoce. Un résultat paru récemment dans la revue Nature qui conduit à reconsidérer l'aléa lié au volcanisme des magmas riches en silice.

Il existe des éruptions volcaniques dévastatrices, appelées Ignimbrites, faites de magma riche en silice (rhyolitique) qui se répandent rapidement sur des étendues et des épaisseurs énormes. Connue des géologues, aucune n'a jamais été observée dans les temps historiques. L'éruption du Chaitén s'en apparente par la nature du magma siliceux et la rapidité de l'éruption.

Cette éruption f�t la première éruption rhyolitique qui ait jamais été observée par l'homme et enregistrée par des méthodes sismiques. Autre fait exceptionnel, les premiers signaux précurseurs, principalement des séismes liés à l'ascension du magma par fracturation de la cro�te, n'ont été détectés par la population locale mais également par les instruments géophysiques, à peine 24 heures avant le déclenchement du paroxysme éruptif lui-même. Cet intervalle, de temps très court entre séismes annonciateurs et éruption, a rendu très difficile la mise en place de tout plan d'évacuation de la zone aux alentours immédiats du volcan. L'absence de signaux précurseurs de l'éruption a, dans un premier temps, été attribuée à une couverture imparfaite du réseau géophysique de surveillance, étant donné l'éloignement de l'appareil volcanique de tout grand centre urbain mais également de l'absence d'activité récente. Un des facteurs essentiel contrôlant les régimes éruptifs, c'est-à-dire le type d'éruption volcanique, est la viscosité du magma, ou sa capacité à s'écouler plus ou moins facilement dans le conduit qui relie le réservoir profond au cratère sommital. La viscosité d'un magma dépend tout à la fois de : sa température, sa teneur en silice, sa teneur en eau dissoute, la quantité de cristaux et de bulles. Une augmentation de la température et de la teneur en eau rend le magma plus fluide, alors que l'augmentation de la silice et de la quantité en cristaux/bulles le rend plus visqueux, plus épais. Le dégazage, quant à lui produit des bulles de gaz qui rendent le magma plus léger, donc plus apte à monter vers la surface, mais ce même phénomène augmente sa viscosité ce qui ralentit sa vitesse d'ascension. La vitesse d'ascension d'un magma est donc le résultat d'un réglage subtil entre les effets contraires liés à sa densité et à sa viscosité, tous deux dépendant fortement de la teneur en éléments volatils dissous qui diminue quand la pression baisse.

Ainsi, il est de coutume de considérer que les magmas riches en silice, les rhyolites, sont très visqueux et montent lentement dans la cro�te vers la surface, tandis que les magmas pauvres en silice, les basaltes, se propagent vers la surface rapidement. Selon cette vision, les magmas rhyolitiques relâchent leur bulles de gaz soudainement et produisent généralement des éruptions explosives alors que leurs équivalents basaltiques forment des coulées de lave car leur faible viscosité permet aux bulles de s'échapper de fa�on plus ou moins continue et donc d'arriver en surface virtuellement dégazé avec un potentiel explosif amoindri ou nul.

Le point essentiel est que, du fait de leur viscosité élevée, l'ascension des magmas rhyolitiques dans la cro�te est annoncée par des signaux précurseurs, détectés notamment par la séismicité induite, plusieurs semaines, voire plusieurs mois avant l'éruption elle même. Ce schéma général opposant magmas rhyolitiques montant lentement dans la cro�te aux magmas basaltiques à mobilité élevée, est maintenant battu en brèche à la suite de l'éruption du volcan Chaitén de 2008. Jonathan Castro et ses collègues ont appliqué la méthodologie utilisée précédemment par d'autres chercheurs de l'ISTO pour reconstituer l'histoire éruptive du Vésuve (Scaillet et al., 2008, Nature). Il s'agit de reproduire en laboratoire, au moyen d'expériences hydrothermales, l'analogue des conditions de stockage pré-éruptif du magma. Cette approche permet de localiser le réservoir à l'aplomb du Chaitén à environ 5 km de profondeur, et la température du magma rhyolitique qu'il contenait à 800�20�C.

Dans un deuxième temps, les chercheurs ont réalisé des expériences simulant l'ascension du magma dans le conduit, expériences au cours desquelles la pression imposée dans l'autoclave est progressivement diminuée, selon des vitesses variables, afin d'induire ou non la formation de cristaux.

En effet, une vitesse d'ascension lente permet une cristallisation du magma, qui se traduit dans la roche volcanique par la plus ou moins grande abondance de petits cristaux de minéraux appelés microlithes. L'absence de ceux-ci dans les ponces volcaniques du Chaitén suggérait déjà des remontées rapides, en accord avec les observations sismiques, mais il n'y avait pas de données quantitatives disponibles.

Grâce aux simulations expérimentales, les auteurs ont pu montrer que l'absence de cristallisation du magma silicique du Chaitén pendant sa remontée signifiait des vitesses d'ascension de l'ordre du mètre par seconde. Ces vitesses sont deux ordres de grandeur supérieures à celles communément admises jusqu'ici pour les magmas rhyolitiques (de l'ordre du cm par seconde). A partir de ces expériences, le temps de transfert moyen entre le réservoir profond et le cratère sommital a été estimé à quelques heures au plus. Ces travaux démontrent l'intérêt de l'approche expérimentale, telle que l'ISTO l'a développée, pour la compréhension du phénomène magmatique, approche complémentaire des moyens géophysiques généralement mis en oeuvre pour la surveillance des volcans actifs.

Ces résultats apportent un nouvel éclairage, quelque peu inquiétant, sur la capacité ascensionnelle vigoureuse des magmas rhyolitiques, car ils remettent largement en cause l'idée selon laquelle le réveil d'un volcan dormant ayant émis des magmas rhyolitiques par le passé se déroulera sur plusieurs semaines voire plusieurs mois. Le Chaitèn en est la preuve, une journée, voire quelques heures, peuvent suffire.

Source: Castro, J.M. & Dingwell, B.B. (2009). Rapid ascent of rhyolitic magma at Chaitén volcano, Chile. Nature 461, 780-783, doi :10.1038/nature08458

Contact(s): Jonathan Castro, ISTO (INSU-CNRS, Univ Orléans-Tours)

CoRoT : le satellite chercheur d'exoplan�tes prolong� pour 3 ans

Mon, 26 Oct 2009 00:00:00 +0100

Le squelette du corail rouge, qui prend des formes arborescentes vari�es, est constitu� de briques �l�mentaires qui ne sont rien d'autres que des microcristaux de calcite magn�sienne. Comment ces animaux g�rent-ils les lois de la cristallographie pour �laborer des formes aussi complexes ? Cette...

32 nouvelles exoplan�tes d�couvertes

Mon, 19 Oct 2009 00:00:00 +0200

Aujourd'hui à Porto à l'occasion d'une conférence internationale ESO/CAUP sur les exoplanètes, l'ESO annonce la découverte de 32 nouvelles exoplanètes. C'est le consortium ayant construit le spectrographe HARPS, dont certaines personnes appartiennent à des équipes INSU-CNRS, qui annonce ce résultat. Une série de huit articles a été soumis à la revue Astronomy and Astrophysics.

�nergie noire : premi�res donn�es du projet Boss

Mon, 12 Oct 2009 00:00:00 +0200

Les premières données du sondage Boss (Baryon oscillation spectroscopic survey) ont été obtenues dans la nuit du 14 au 15 septembre. Cette expérience, dédiée à la recherche des oscillations de baryons, ouvre une nouvelle ère de recherche sur l'énergie noire et l'évolution de l'Univers. Elle implique notamment des équipes de l'INSU-CNRS, de l'IN2P3/CNRS et du CEA.

Des sylphes gigantesques observ�s depuis le Pic du Midi

Thu, 8 Oct 2009 00:00:00 +0200

Dans la nuit du 1^er au 2 septembre 2009, une équipe du Laboratoire d'aérologie de l'Observatoire Midi-Pyrénées a pu filmer le développement de plusieurs sylphes de très grande taille à l'aide d'une caméra très sensible installée au Pic du Midi.

Les sylphes (sprites en anglais) sont des phénomènes lumineux transitoires (TLE) assez spectaculaires, découverts "par hasard" en 1989 lors d'essais de nuit d'une caméra vidéo par une équipe de l'Université du Minnesota. Difficilement visibles à l'oeil nu, ils peuvent en effet apparaître sur des vidéos obtenues avec des caméras très sensibles, typiquement de l'ordre du millilux en noir et blanc. Ils se produisent la plupart du temps au-dessus des zones stratiformes d'orages de type méso-échelle, lorsque ceux-ci sont en fin de vie. Ce sont des décharges électriques qui se présentent sous diverses formes (colonnes, carottes, méduses...) et qui se développent dans la mésosphère.

Il existe d'autres types de TLE, les elfes, jets, halos et trolls, qui se distinguent les uns des autres par leur forme et par leurs conditions et régions de développement. Les sylphes sont produits quelques millisecondes à quelques dizaines de millisecondes après un éclair nuage-sol, celui-ci neutralisant une grande quantité de charge positive dans le nuage et créant ainsi à une certaine altitude, typiquement 70 km, les conditions nécessaires à une telle décharge. Les jets se développent à partir de sommets de nuages d'orage élevés et se présentent sous la forme de décharges lumineuses coniques bleues pouvant atteindre jusqu'à 35-40 km de hauteur. Les elfes, sortes de grands anneaux lumineux (100-300 km de diamètre) se formant à la base de l'ionosphère, sont dus à des impulsions électromagnétiques très brèves générées par l'arc en retour d'éclairs nuage-sol très puissants.

Depuis la découverte de leur existence, les TLE ont suscité des programmes d'étude un peu partout dans le monde et leur observation par des moyens au sol ou spatiaux est devenue courante. En France, le Laboratoire d'aérologie de l'Observatoire Midi-Pyrénées réalise des observations de TLE depuis quelques années dans le cadre des campagnes Eurosprite, notamment cette année avec une caméra installée au Pic du Midi et pilotée à distance par internet.

Image Météosat de l'orage producteur de sylphes dans le Golfe du Lion à 02h00 TU le 02/09/2009. � Météosat
Les conditions à réunir pour détecter ces phénomènes sont une bonne visibilité locale et un orage de taille suffisante se développant dans un rayon d'environ 700 km. Elles se retrouvent plusieurs fois par an pour un site donné et ce fut le cas au Pic du Midi dans la nuit du 1^er au 2 septembre. Un orage développé dans le nord-est de l'Espagne en début de nuit a pris une forme singulièrement circulaire vers 2h00 TU dans le Golfe du Lion (voir image méteosat). Plusieurs sylphes et halos ont alors été vus par la caméra, certains atteignant des développements verticaux rarement observés.

Deux des plus spectaculaires sylphes détectés le 1^er septembre 2009, l'un à 2h33min16s TU (à gauche) et l'autre à 3h07min43s TU (à droite) et montrant plusieurs éléments de type "carotte" produits quelques millisecondes après des éclairs positifs, avec des pics de courant de 153 kA et 86 kA respectivement.
Leur développement vertical est particulièrement élevé, de l'ordre de 70 km, pour une extension horizontale d'environ 80 km. Alors qu'en général les sylphes se propagent vers le bas sous la forme de streamers pouvant atteindre au maximum une altitude d'environ 40 km, ils sont "descendus" ce jour-là jusque dans la stratosphère, à moins de 30 km d'altitude, ce qui suggère des conditions particulièrement favorables.
Les vidéos, qui tournent en boucle, ont été ralenties par rapport à la réalité.

� partir de 2013, le microsatellite TARANIS (Tool for the analysis of radiation from lightning and sprites, programme MYRIADE du CNES) observera depuis l'espace tous ces types d'événements lumineux ainsi que l'ensemble des émissions qui leur sont lié, afin de mieux comprendre leur implication dans notre environnement.
Ces phénomènes sont en effet les témoins de transferts importants d'énergie entre la troposphère et les couches supérieures et peuvent de ce fait jouer un rôle dans le circuit électrique global du système Terre-atmosphère, avoir une action sur la chimie de la mésosphère en participant à la production d'oxyde d'azote ou encore être à l'origine d'émissions terrestres gamma très énergétiques (~ 20 MeV).

Pour en savoir plus: Site de TARANIS

Contact(s): Serge Soula, LA/OMP

D�couverte des plus grandes empreintes de dinosaure au monde, pr�s de Lyon

Tue, 6 Oct 2009 00:00:00 +0200

Des empreintes de dinosaures sauropodes, gigantesques herbivores au long cou, ont été découvertes dans la commune de Plagne (Ain), près de Lyon. Repérées par Marie-Hélène Marcaud et Patrice Landry, deux passionnés de nature, ces empreintes de dinosaures ont été authentifiées par Jean-Michel Mazin et Pierre Hantzpergue du laboratoire Paléoenvironnements et Paléobiosphères (CNRS / Université Claude Bernard Lyon 1). Selon la première approche des chercheurs, ces traces de dinosaures seraient les plus grandes connues à ce jour. De plus, les pistes formées par ces empreintes s'étendent sur des dizaines voire des centaines de mètres. Des fouilles plus importantes seront menées dans les prochaines années et pourraient révéler que le site de Plagne est l'un des plus vastes connus au monde.

Au sein de la Société des naturalistes d'Oyonnax (SDNO), Marie-Hélène Marcaud, Patrice Landry et d'autres membres de l'association sont, depuis plusieurs années, en quête de traces de dinosaures. Convaincus que la région abonde d'un important patrimoine paléontologique, ils ont ciblé des sites potentiels et les explorent de fa�on systématique. La SDNO est ainsi à l'origine de plusieurs découvertes.

C'est lors de l'une de ces explorations, le 5 avril 2009, que Marie-Hélène Marcaud et Patrice Landry ont découvert les traces exceptionnelles de Plagne. Ils ont ensuite contacté Jean-Michel Mazin et Pierre Hantzpergue, du laboratoire Paléoenvironnements et Paléobiosphères (CNRS / Université Claude Bernard Lyon 1). Les deux chercheurs ont confirmé la découverte : ils ont authentifié les pistes sur des critères morphologiques et sur l'origine des sédiments o� se trouvent les traces. Leur expertise montre que le site de Plagne correspond à une zone de passage de dinosaures sauropodes. Les empreintes des dinosaures de Plagne apparaissent sous la forme de dépressions circulaires entourées d'un important bourrelet de sédiment calcaire. Elles sont de très grande taille, pouvant atteindre 1,20 à 1,50 m de diamètre total, ce qui correspond à des animaux dépassant 30 ou 40 tonnes pour plus de 25 mètres de long. Le calcaire date du Tithonien basal (Jurassique supérieur, -150Ma), période pendant laquelle le secteur était recouvert par une mer chaude et peu profonde. La découverte de ces empreintes montre que les sauropodes se sont promenés pendant une phase d'émersion de la région, lors d'un abaissement du niveau marin.

Par la dimension des empreintes et le nombre de pistes observables et potentiellement à découvrir, le site de Plagne est exceptionnel. Les études géologiques et les travaux de fouilles sur une telle superficie nécessitent des moyens techniques et humains très importants sur plusieurs années. Ces opérations bénéficieront de la présence sur place des équipes du laboratoire du CNRS et de l'Université Claude Bernard Lyon 1, mais aussi de la SDNO.

Pour en savoir plus: Voir le dossier de presse : DP_DinoV4

Contact(s): Jean-Michel Mazin, Paléoenvironnements et Paléobiosphère (CNRS INSU INEE Univ Lyon 1
Pierre Hantzpergue, Paléoenvironnements et Paléobiosphère (CNRS INSU INEE Univ Lyon 1
Patrice Landry