Le réchauffement climatique fait

verdir la Terre

Cette image des Bahamas a été obtenue grâce à l'instrument Modis à bord du satellite Terra permettant d'étudier l'évolution de la couverture végétale de la Terre. © Nasa

Le physicien Freeman Dyson caresse l’espoir que les progrès de la génétique au XXI^e siècle vont permettre de créer des espèces végétales particulièrement gourmandes en dioxyde de carbone. En gérant intelligemment la couverture végétale de la Terre, ainsi que ces OGM, il pense qu’il est peut-être possible de limiter, voire de résoudre, le réchauffement climatique en créant un important puits de carbone. Il n’est nullement évident qu'une telle opération soit possible et, surtout, qu'elle soit réalisable suffisamment rapidement pour éviter une acidification des océans, difficilement réversible passé un certain point.

Même sans cela, on peut se demander s’il ne va pas se produire une sorte de fertilisation de la Terre avec une augmentation naturelle de la biomasse végétale qui prospérera mieux avec une atmosphère enrichie en CO₂. Ce point n’a évidemment pas échappé aux climatosceptiques ou plus exactement à ceux qui pensent qu’il ne faut pas gaspiller de l’argent pour lutter contre le réchauffement climatique, que ce soit avec la séquestration du carbone ou éventuellement la géoingénierie à grande échelle ou plus simplement en développant le solaire et l’éolien. Pour eux, cela aurait au moins le mérite de permettre une production de nourriture plus importante et peut-être même, à la longue, de limiter les effets du réchauffement, qu’il soit d’origine humaine ou non.

Les forêts jouent un grand rôle dans le cycle du carbone. Les processus d'échange de carbone entre l'atmosphère, la végétation et le sol sont la photosynthèse, la respiration autotrophe et la respiration hétérotrophe. La photosynthèse permet à la végétation d'absorber le CO₂ de l'atmosphère. © douaireg, Flickr, by sa 2.0

Les effets secondaires d'un changement du climat

L’argumentation semble ne pas tenir car certains pays sont et seront frappés par la montée des eaux, la diminution de la pluviosité et l’augmentation des températures, de sorte qu'il paraît probable qu'apparaîtront des centaines de millions de réfugiés climatiques manquant d’eau et de nourriture si les objectifs de la COP21 ne sont pas atteints.

Clairement, les effets négatifs du réchauffement ne seront pas compensés par une plus grande quantité de végétation et, comme l’explique Jean-Marc Jancovici, dans une de ses conférences, ces effets comprennent des guerres qui deviendront de plus en plus difficilement évitables dans certaines régions du Globe si l’on ne fait rien.

Mais il reste néanmoins tout à fait exact que la couverture végétale globale de la Terre est en train d’augmenter, comme le prouve un article paru dans Nature Climate Change et provenant d’une équipe internationale de 32 chercheurs.

L'augmentation de la couverture végétale pour une surface donnée est montrée sur ce schéma. On voit qu'elle croit presque partout depuis une trentaine d'années. © Boston University

La surface végétale aurait augmenté de 25 à 50 %

La surveillance de cette couverture est possible grâce à des instruments comme les spectromètres Modis (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer) équipant les satellites Aqua et Terra de laNasa. Ils font partie du programme international EOS (Earth Observing System, système d’observation de la Terre). Avec eux et d’autres engins sont surveillés les paramètres clés du climat, mais aussi l’océan et les activités humaines. Une visite sur le site de l’EOS vaut le détour, même pour les non-anglophones.

Les chercheurs ont ainsi découvert en utilisant les données satellitaires collectées depuis 33 ans que le gaz carbonique injecté par l’humanité dans l’atmosphère avait étendu la végétation sur l’équivalent du double de la surface des États-Unis. Au total, l'indice de surface foliaire (LAI, Leaf Area Index) aurait augmenté de 25 à 50 % à l'échelle de la Terre. Cet indice donne la surface totale des feuilles rapportée à la surface au sol. La capacité d'absorption du dioxyde de carbone et d'émission d'oxygène a donc augmenté. Une belle illustration (mieux compréhensible, encore une fois, par les anglophones) est visible sur cette vidéo du centre Goddard, de la Nasa. Toutefois, toujours selon les chercheurs, les plantes s’adaptent à l’augmentation du gaz carbonique et son effet fertilisant devrait diminuer à l’avenir.

Le phénomène a bien été pris en compte de longue date dans les modélisations du Giec mais il reste certaines incertitudes à son sujet.

À découvrir en vidéo autour de ce sujet :

La limite des 2 °C a été fixée en 2009 lors du sommet de Copenhague, entre les états participants et la communauté scientifique. L’idée étant de limiter les dégâts du réchauffement climatique au maximum. Dunod a interviewé Jean Jouzel, vice-président du groupe scientifique du Giec, et Olivier Nouaillas, journaliste à l'hebdomadaire La Vie, à propos de leur livre traitant du sujet : Quel climat pour demain ?

Des nanorobots au graphène pourraient

dépolluer l'eau

Modélisation numérique d'un feuillet de graphène d’une seule épaisseur d’atomes de carbone organisés en nid d’abeilles. © Pasieka, SPL/Cosmos-Cnrs

Parmi les chantres de la nanotechnologie, certains nous promettent des miracles dans quelques décennies. Des essaims de nanorobots maîtriseraient la matière atome par atome et renforceraient notre corps, au point que des transhumains auront un jour les capacités imaginées dans le court-métrage de l’Esa réalisé à l’occasion de la mission Rosetta.

Il est malheureusement difficile d’y voir autre chose que des espoirs condamnés à rester de la science-fiction. Toutefois, des microrobots sont sans doute en train de voir le jour et l’impact des nanosciences est bien réel. On peut s’en convaincre avec les travaux menés par une équipe internationale de chercheurs, et publiés dans un article de Nano letters. Ils affirment que des microrobots recouverts de graphène pourraient dépolluer efficacement des eaux contenant des métaux lourds. En l’occurrence, leurs travaux montrent qu’il est possible de retirer 95 % du plombcontenu dans l’eau en une heure.

La performance est intéressante car il faut se rappeler que la pollution par des métaux comme le mercure, le cadmium et le chrome, donc pas seulement le plomb, est un vrai problème avec des enjeux environnementaux importants. Elle peut provenir d'activités industrielles aussi importantes que l’exploitation minière, la fabrication de batteries ou l’électronique.

Une représentation d'artiste des microrobots propulsés par des bulles d'oxygène. Leur revêtement en oxyde de graphène capture efficacement le plomb dans l'eau. © American Chemical Society

Des tubes magnétiques recouverts de graphène et propulsés par l'oxygène

Pour répondre à ce défi, les chercheurs ont conçu et fabriqué des micro-objets cylindriques composés de trous couches. La plus interne constitue un tube creux en platine qui réagit avec de l’eau contenant du peroxyde d’hydrogène (l'eau oxygénée, H₂O₂). Des microbulles d’oxygène se forment alors dans le tube, dont elles sortent par une ouverture : voilà une propulsion par réaction. Le tube de platine est enrobé dans une couche de nickel ferromagnétique, de sorte que les tubes se comportent aussi comme des microaimants en mouvement. Il devient ainsi possible d'en diriger les trajectoires à l’aide de champs magnétiques variables. La couche externe entourant le nickel est faite d’oxyde de graphène et c’est elle qui capture efficacement les atomes de plomb.

L’utilisation des champs magnétiques permet aussi bien de déplacer ces micro-objets dans l’eau polluée que de les extraire une fois terminée la collecte des métaux. Traités avec une solution acide, ils relâchent les polluants et sont à nouveau prêts à l’emploi.

Les résultats obtenus laissent penser que le procédé peut aussi servir à extraire d’autres métaux des eaux polluées et avec un coût plus bas que les autres techniques utilisées jusqu’ici.

À découvrir en vidéo autour de ce sujet :

Le graphène est un matériau composé d’une seule couche d’atomes de carbone. Il a notamment des propriétés électriques étonnantes. Découvrez en vidéo, grâce à Tout Est Quantique, les secrets du graphène.

Tara : un long voyage pour – enfin –

comprendre la fragilité du corail

Après avoir été rafraîchie, la goélette Tara sera fin prête pour démarrer sa mission dans le Pacifique le mois prochain. On la voit ici à l'île Maurice. © S. Bollet, Tara Expéditions

Jamais une telle investigation scientifique sur le corail n'aura été menée dans l'océan Pacifique. L'animal, fixé, est certes facile à étudier mais l'ausculter sur 100.000 km demande d'importants moyens humains, techniques et financiers. Tara Expéditions, qui organise des missions scientifiques à but non lucratif depuis 2003, a trouvé la bonne équation. Entre 2009 et 2012, la goélette Tara avait passé plus de deux ans dans plusieurs océans et les biologistes du bord avait mené une vaste étude du plancton qui avait ramené « des trésors », comme nous l'avait expliqué Christian Sardet, grand spécialiste du domaine. Auparavant, l'expédition Tara Artic avait parcouru l'océan Arctique, où elle est retournée en 2013 (Tara a été imaginée par Jean-Louis Étienne, qui l'avait baptisée Antarctica). En Méditerranée, le navire était parti à la chasse des polluants en matière plastique.

Cette année, l'équipe lance Tara Pacific 2016-2018 depuis les côtes bretonnes. Objectif : étudier de manière originale et approfondie les récifs coralliens et leur évolution face aux variations climatiques et aux pressions anthropiques.

S'ils ne couvrent qu'une infime partie de la superficie des océans (moins de 0,16 %), les récifs coralliens réunissent près de 30 % de la biodiversité marine. « Leur santé est donc cruciale pour la diversité des espèces qu'ils abritent mais aussi pour l'humanité, expliquent les organisateurs.Étudier un tel écosystème à l'échelle de l'océan Pacifique devient une priorité alors qu'une grande partie des récifs coralliens – véritables indicateurs de la santé des océans – tend à disparaître ces dernières années... »

En cause, le réchauffement des températures des eaux de surface qui provoque un stress chez le corail et conduit à son blanchissement. « L’ampleur du phénomène et ses conséquences concrètes sur les récifs de la planète restent encore incertains », rappelle l'équipe. Sont également concernés des facteurs humains comme la pollution, l'acidification des océans, les méthodes de pêchedestructives, les dégradations dues au tourisme de masse, les rejets de sédiments, etc.

La précédente mission de Tara Expéditions visait l’étude du plastique en mer Méditerranée. On voit ici de minuscules fragments parmi du zooplancton. © Christian Sardet, Tara Expéditions

La fragilité du corail reste incomprise

Pour Romain Troublé, secrétaire général de Tara Expéditions, cette vaste recherche viendra compléter des travaux bien développés sur des sites spécifiques, comme en Australie. « La première attente est d'ordre fondamental, déclare Serge Planes, spécialiste du corail du Pacifique depuis 25 ans (laboratoire Criobe-CNRS) et directeur scientifique de Tara Pacific. Quelles sont les causes de la fragilité des coraux ? »

Pour tenter de répondre à cette question, trois espèces largement distribuées seront étudiées :Porites lobata, Pocillopora mandrina et Millepora platyphylla. Il a fallu monter des protocoles, choisir une quarantaine de sites corallifères dans différentes zones biogéographiques « sur la base de nos connaissances », indique Serge Planes. Et monter des équipes d'une quinzaine de personnes (scientifiques et marins) remplacées tous les trimestres. « Toutes les compétences nécessaires sont réunies (virologie, bactériologie, systématique, génomique, etc.), du postdoctorant au scientifique senior », ajoute-t-il.

Sur les îles, le revêtement des sols les rendent imperméables, ce qui accentue le lessivage des sédiments. Ils s'accumulent en mer et étouffent les coraux, ici Millepora platyphylla. Revoir les politiques d'aménagement est l'une des pistes pour améliorer la conservation des coraux. © Pannini, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0

Quel bruit fait le corail ?

Deux transects sont au programme pour passer à la loupe îles, îlots et archipels : l'un d'est en ouest sur 2016-2017 et un second, du sud vers le nord (2017-2018). Ces trajets permettront notamment d'observer les récifs des zones chaudes et à salinité forte et ceux de zones plus froides et moins salées. « Comment évoluent-ils par rapport à leur environnement physico-chimique ?, se demande Romain Troublé. On sait que dans certaines zones, des coraux subissent un irréversible phénomène de blanchissement . D'autres, ailleurs, sont capables de le surmonter. » Les tracés marins croiseront en outre des endroits à forte et faible activité humaine. Il n'est pas impossible que des coraux très isolés en souffrent indirectement, à distance, envisagent les scientifiques.

Quelles sont les causes de leur résilience ou de leur non-résilience ? « Les coraux sont-ils notamment capables d'émettre des composés chimiques leur conférant une résilience à l'échelle du Pacifique ? Il semblerait que Millepora platyphylla, le corail de feu, serait plus résistant, mais cela reste à vérifier », souligne Serge Planes.

En tout, une dizaine de paramètres dont « le bruit que font les coraux » seront relevés. « Nous allons forcément découvrir de nouvelles choses car nous regardons le problème différemment », annonce Romain Troublé.

Après le départ de Lorient, fin mai, la goélette Tara prendra la direction des États-Unis, puis du Panama et visitera l'Asie du Sud-Est (Japon, Taïwan, Chine, Corée du Sud) et le Pacifique Sud (Nouvelle Zélande). « On va essayer d'éviter les typhons », ironise Romain Troublé. Le bateau devrait être aux îles Fidji lors de la Conférence mondiale triennale sur les océans et les mers de 2017 organisée par les Nations Unies. Tous les trois mois, les échantillons seront rapportés à la vingtaine de laboratoires partenaires (Arabie Saoudite, Australie, États-Unis, Europe, Japon, Nouvelle Zélande). Les premiers articles scientifiques devraient sortir courant 2018.