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Mercredi l 10-05-2017
D'imposants reliefs découverts sous la calotte Antarctique

Les paysages de Scandinavie et d'Amérique du Nord sont marqués par d'anciens systèmes hydrologiques formés sous les calottes de glace qui recouvraient ces régions. Ces reliefs n'avaient jusqu'à aujourd'hui jamais été observés sous une calotte contemporaine, parce que la glace – épaisse de plusieurs kilomètres – rend leur observation très difficile.


Une équipe de scientifiques de l'Université libre de Bruxelles (ULB, Belgique) et de l'Académie bavaroise des sciences (Allemagne) ont découvert un système hydrologique actif de chenaux et de crêtes sédimentaires sous la calotte Antarctique. Leur étude, publiée en Nature Communications, montre que ces reliefs sous-glaciaires sont cinq fois plus grands que les vestiges observés actuellement dans les paysages déglacés de l'hémisphère nord. Les crêtes sédimentaires découvertes façonnent la glace sur des centaines de kilomètre en aval car elles amincissent la glace à la base de la calotte. Leur étude est importante pour la stabilité des plateformes de glace car, comme de nombreuses études l'ont montré, l'amincissement des plateformes de glaces affecte la stabilité de la calotte Antarctique.

Lorsqu'un système hydrologique se met en place à la base d'une calotte de glace, des chenaux sous-glaciaires se forment pour évacuer l'eau de fonte vers l'océan. La hauteur de ces chenaux s'élève général à quelques mètres. De nouvelles observations géophysiques menée par le laboratoire de glaciologie de l'ULB montrent que ces chenaux s'élargissent de plus en plus à l'approche de l'océan. Ils ont mis au point un nouveau modèle mathématique pour expliquer leur découverte : les chenaux s'élargissent parce que la pression de la glace qui les recouvre disparaît lorsque la glace se met à flotter sur l'océan.

Alors que ces chenaux s'élargissent de plus en plus, la vitesse d'écoulement de l'eau qu'ils contiennent diminue à son tour, forçant ainsi les sédiments en suspension à se déposer à la sortie des chenaux. Maintenu sur plusieurs milliers d'années, ce processus construit d'énormes crêtes sédimentaires – d'une hauteur comparable à la tour Eiffel – en dessous de la glace.
La sédimentation active dans les chenaux sous-glaciaires semble contrôler la formation des « Eskers » qui sont des crêtes sédimentaires, communément observées dans les paysages aujourd'hui déglacés. Les eskers que l'on observe de nos jours sont néanmoins 5 fois moins élevés que ceux qui viennent d'être découverts en Antarctique.

Des chenaux géants capables d'entailler la glace par en dessous

En évoluant, les crêtes sédimentaires entaillent la glace qui s'écoule par-dessus. Ces entailles se déplacent ensuite avec la glace et deviendront plus tard des «sillons» dans les plateformes de glace flottante. La glace au niveau de ces sillons est jusqu'à deux fois plus fine que dans ses alentours, rendant ceux-ci potentiellement très vulnérables à la fonte océanique.

Les chercheurs pensaient auparavant que les sillons de plateformes de glace étaient exclusivement creusés au contact de l'océan mais il semble désormais clair que d'autres facteurs rentrent en jeu.

« Notre étude montre que les sillons dans les plateformes de glace sont déjà initiés sur le continent, et que leur taille dépend fortement des processus de sédimentation qui ont lieu des centaines, voire des milliers d'années auparavant », explique Reinhard Drews, le principal auteur de l'étude.

Ce nouveau lien entre système hydrologique sous-glaciaire, sédimentation active et stabilité des plateformes de glace ouvre la voie à une nouvelle compréhension des mécanismes en jeu sous la calotte Antarctique; et nous aide également à mieux reconstituer l'étendue des calottes de l'hémisphère nord au cours des dernières périodes glaciaires.

Actively evolving subglacial conduits and eskers initiate ice shelf channels at an Antarctic grounding line

R. Drews, F. Pattyn, I. J. Hewitt, F. S. L. Ng, S. Berger, K. Matsuoka, V. Helm, N. Bergeot, L. Favier & N. Neckel

Jeudi l 04-05-2017
Un réseau européen autour des ondes gravitationnelles

L'action COST "Ondes gravitationnelles, trous noirs et physique fondamentale" a pour but de comprendre les sources de la radiation gravitationnelle et la science encodée dans leur signal. L'objectif est également de façonner un réseau interdisciplinaire collaboratif européen, de former la prochaine génération de physiciens maîtrisant la radiation électromagnétique et gravitationnelle, et, enfin, de disséminer la science des ondes gravitationnelles dans la société et les médias.

Trois groupes de travail ont été formés qui adressent les questions clés suivantes: (1) Quelles sont les sources d'ondes gravitationnelles et comment sont-elles distribuées; (2) Comment modéliser l'émission d'ondes gravitationnelles; (3) Quelle est la science encodée dans ces ondes. Ces questions fondamentales sont accompagnées de deux objectifs concrets: (I) développer, partager et disséminer la connaissance du domaine à une communauté européenne large, menant à un réseau européen interdisciplinaire; (II) créer et maintenir un catalogue public de modèles d'ondes gravitationnelles pour la relativité générale et des théories modifiées.

Le réseau belge comporte des équipes de l'ULB - Service de physique mathématique des interactions fondamentales - et plus largement le département de physique ainsi que des équipes de la KUL. 17 pays européens ont joint l'action.


Crédit image: the Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) project (http://www.black-holes.org)
https://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/

Jeudi l 27-04-2017
Des nouvelles de nos chercheurs en Antarctique

Début du mois, les chercheurs du Laboratoire de Glaciologie (Faculté des Sciences) embarquaient avec leurs collègues de l'ULg à destination de la Nouvelle-Zélande, première étape de leur voyage en Antarctique.

Ils sont désormais bien arrivés sur le brise-glace américain Nathaniel B. Palmer et commencent leur mission de 3 mois au large de l'Antarctique. Célia Sapart, chercheuse au laboratoire de Glaciologie, nous informe et dévoile les coulisses de cette mission sur son blog. La mission PIPERS a par ailleurs retenu l'attention du magazine scientifique Science, qui propose un article très complet sur l'expédition.

Le but de la mission PIPERS est notamment d'étudier et de comprendre comment les gaz à effet de serre (méthane, CO2, oxyde nitreux,...) sont formés et stockés dans cette glace afin de mieux appréhender l'impact de la fonte de la banquise sur l'évolution de notre climat. Les chercheurs travaillent durant l'hiver austral, dans un froid mordant et sous des vents prononcés.

[Revoir la vidéo sur les préparatifs de la mission]

Jeudi l 06-04-2017
Personnalité et anonymat lors de la migration: le cas des blattes

La tendance à former des groupes est un phénomène des plus observés au sein du règne animal et notamment chez les vertébrés et les insectes. La formation de ces groupes et leurs décisions collectives résultent des décisions personnelles des individus et de leurs communications. Cette recherche publiée dans Scientific Reports et associant expériences et modélisation mathématique, a pour but d'identifier les synergies et conflits entre personnalités et communications chez une espèce de blatte nuisible et commensale de l'homme. Celle-ci forme, la journée, des groupes de repos qui disparaissent la nuit - les blattes explorant leur environnement - et qui se reforment le matin. Cette étude montre que le groupe, malgré ces dispersions nocturnes, reste fidèle jour après jour au même site de repos. Cependant cette fidélité a des limites. Soumis à des perturbations similaires à celles que, dans notre environnement, nous imposons à diverses espèces, le groupe migre vers des endroits plus sûrs.

S'il n'y a rien de plus anonyme qu'une blatte, les résultats montrent que chaque individu lorsqu'il explore son environnement a sa propre personnalité pendant la nuit : certains explorent peu, d'autres la plus grande partie de la nuit. Mais lors de la migration d'un site vers un autre, ces personnalités ne se manifestent plus et les insectes retrouvent leur anonymat. Cette présence et absence de personnalité, suivant l'activité, illustrent la plasticité comportementale des insectes.

Ces résultats montrent que nous sommes confrontés à des insectes qui ont des stratégies hautement collectives et des comportements individuels d'une grande complexité, ce qui doit nous conduire à réviser nos méthodes de lutte. De plus, les outils développés dans ce travail peuvent être appliqués à d'autres espèces partageant notre environnement et contribueront à identifier une gestion plus efficace de celles-ci.

I. Planas-Sitjà, M. O. Laurent Salazar, G. Sempo & J.L. Deneubourg
Emigration dynamics of cockroaches under different disturbance regimes do not depend on individual personalities.
Scientific Reports, 7,Article number: 44528

Vendredi l 31-03-2017
Synthétiser des molécules de manière plus simple

La chimie organique permet de fabriquer et d'étudier les molécules du vivant. Elle est devenue une science centrale ayant des implications dans de multiples domaines scientifiques tels que, à titre d'exemples, la biologie, la médecine, l'énergie et les sciences des matériaux. La synthèse de molécules organiques possédant des propriétés spécifiques demeure cependant souvent un processus complexe et généralement long : plusieurs étapes sont nécessaires pour, à partir d'un squelette central, ajouter progressivement les éléments structurels responsables des propriétés chimiques désirées. Il y a par conséquent une demande croissante pour des procédés de synthèse efficaces permettant l'assemblage de molécules complexes à partir de briques élémentaires simples. Le développement de réactions et de réactifs plus respectueux de l'environnement pose en outre de nouveaux jalons et nécessite la mise au point de nouvelles approches permettant la production de molécules organiques en minimisant l'impact environnemental tout en maximisant leurs efficacités.

Professeur au Laboratoire de Chimie Organique de la Faculté des Sciences, Gwilherm Evano a conçu un procédé permettant de simplifier certaines synthèses et d'obtenir très aisément des molécules aromatiques – une des classes les plus importantes de molécules organiques à la base d'un très grand nombre de produits d'utilisation quotidienne – difficilement accessibles auparavant ou dont la préparation nécessitait un nombre d'étapes de synthèse trop important et une mise en œuvre laborieuse. Le chercheur et deux doctorants ont mis au point un système catalytique général basé sur des complexes de cuivre générant des intermédiaires réactifs permettant d'ajouter, en une seule étape et avec une sélectivité quasi-chirurgicale, divers groupements fonctionnels sur des molécules aromatiques de départ simples, voire commerciales. Les avantages de ce procédés sont nombreux : outre son efficacité et sa généralité qui permettent d'avoir accès de façon remarquablement simple et divergente à une grande diversité de molécules sans devoir recommencer le procédé de synthèse depuis le début, ce procédé s'inscrit en outre dans un contexte de développement durable important puisqu'il permet de minimiser le nombre d'étapes de synthèse, et donc la quantité de déchets générés, et repose sur l'utilisation d'une quantité catalytique du complexe de cuivre permettant la réaction.

Ce procédé, détaillé dans le journal Chemical Science, présente un intérêt majeur aussi bien en milieu académique que pour l'industrie qui pourrait dès lors accéder à des molécules encore peu étudiées, moduler les propriétés de nombreuses molécules en modifiant leurs structures via ce procédé de synthèse, et réduire également les coûts et le temps de production de ses produits. Menée dans le cadre d'un projet ARC, cette recherche se poursuit à l'heure actuelle, notamment dans l'optique d'étendre l'applicabilité du procédé pour le généraliser à d'autres familles de molécules et de développer des conditions moins énergivores en remplaçant notamment l'apport thermique nécessaire au procédé par une activation avec de la lumière.

Copper-catalyzed direct alkylation of heteroarenes
Cédric Theunissen, Jianjun Wang et Gwilherm Evano
Chemical Science. 2017. DOI: 10.1039/C6SC05622A