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Avant que le module Huygens ne plonge dans son atmosphère, le 14 janvier 2004, beaucoup d'astronomes pariaient déjà sur la présence d'un océan d'hydrocarbure en surface. La sonde n'a pas sombré dans un océan, mais les observations faites depuis par Cassini, la sonde restée en orbite autour de Saturne, ont révélé plusieurs indices géologiques, tels des dunes, des canaux, des cratères d'impacts et des lacs en surface. La dernier article en date, publié le 21 mars 2008 dans le magazine Science, indique qu'un océan d'eau liquide serait confiné sous plusieurs dizaines de kilomètres de glace.
Titan est couvert d'une épaisse atmosphère de méthane, de sorte qu'il est impossible de déduire la vitesse de rotation du satellite. Aussi, les planétologues utilisent l'instrument radar qui est à bord de Cassini pour voir à travers l'atmosphère. C'est grâce à ce radar que les structures géologiques ont été découvertes. Ne voyant pas les pôles de la planète, une orbite synchrone (Titan présente toujours la même face à Saturne) avait été prise comme hypothèse, et l'axe de rotation avait été considérée comme perpendiculaire au plan de révolution de Titan autour de Saturne. Ces suppositions ont fourni un repère permettant de repérer les structures géologiques découvertes.
Lors d'observations successives des structures géologiques, les planétologues ont eu la surprise de voir que, l'emplacement des structures avait bougé de 30 kilomètres à la surface de la planète. Un déplacement systématique montrant que le repère n'était pas bon. Les astronomes en ont déduit que l'axe de rotation de la planète est incliné de 3° par rapport à la perpendiculaire et que sa vitesse de rotation variait.
Comment interpréter ces variations? En supposant que du moment angulaire (de la "quantité de rotation") est échangé entre l'atmosphère et la croûte de glace par des vents saisonniers. Or, cet échange de moment angulaire ne peut pas se produire si la croûte est couplée au noyau solide de la planète. "Maintenant, nous voyons la manière dont la rotation de Titan varie, ce qui nous donne une fenêtre sur ce qui se passe sous la surface" explique Ralph Lorenz, du Laboratoire de physique appliqué John Hopkins (Maryland) qui a dirigé cette étude.
Ralph Lorenz et ses collègues interprètent ce découplage par la présence d'un océan d'eau liquide mélangée à de l'ammoniaque sous la croûte glacée. Une supposition qui a le bon goût d'être en accord avec les modèles antérieurs d'évolution de Titan.
Si la présence de cet océan est confirmée, Titan deviendra le quatrième corps du Système solaire avec un océan profond, après les trois satellites de Jupiter : Europe, Ganymède et Callisto. Mais parmi ces quatre corps, seul Titan possède une atmosphère riche en éléments organiques. Une combinaison unique qui en fait le terrain de chasse favori de la chimie prébiotique. Titan pourrait ainsi avoir préservé, à l'abri dans son océan, les éléments chimiques qui ont précédé la vie sur Terre...
Philippe Pajot
Science, vol. 319, n°5870, pp. 1649-1651
http://dx.doi.org/10.1126/science.1155964
http://dx.doi.org/10.1126/science.1151639
• Le caoutchouc autoréparant est né
Des physico-chimistes parisiens ont fabriqué un matériau élastique qui, coupé, se recolle par une simple remise en contact.
Vous avez marché sur des pierres coupantes et vos semelles se retrouvent profondément entaillées ? Reconstituez- les en appuyant avec les mains quelques secondes, afin que les surfaces coupées se rejoignent bien, attendez une quinzaine de minutes et le tour est joué : vos semelles sont comme neuves, sans coupures visibles et aussi robustes qu’auparavant. Tel est le scénario que laisse imaginer le caoutchouc autocicatrisant synthétisé au Laboratoire Matière molle et chimie du CNRS et de l’ESPCI (École supérieure de physique et chimie industrielles de la ville de Paris). Obtenu par Ludwik Leibler et trois collègues, ce matériau est autoréparant à température ambiante et conserve son élasticité même après plusieurs coupures successives.
Un caoutchouc ordinaire est un réseau de longues molécules (flexibles) reliées entre elles par des liaisons chimiques fortes (covalentes): une sorte d’amas de spaghetti souples raccordés les uns aux autres en certains points. Peut-on obtenir des matériaux élastiques analogues à partir de molécules plus petites et aisément disponibles dans la nature? L’équipe de L. Leibler a montré que oui.
L’idée était d’utiliser un mélange de molécules capables chacune de se lier à deux ou trois autres, avec des liaisons relativement fortes, mais réversibles, contrairement aux liaisons covalentes à l’œuvre dans le caoutchouc ordinaire. La difficulté était d’avoir des liaisons fortes tout en évitant que les molécules s’ordonnent pour cristalliser ou se séparent selon leurs espèces (démixtion du mélange).
L. Leibler et ses collègues ont porté leur choix sur des acides gras issus d’huiles végétales, qui ont l’avantage d’être liquides à température ambiante et de ne pas cristalliser. Ils ont greffé aux extrémités de ces molécules des groupes chimiques de trois types, choisis pour leur aptitude à s’associer assez fortement : chaque groupe peut établir avec un voisin d’une autre molécule plusieurs « liaisons hydrogène » (qui attachent faiblement un atome d’oxygène d’une molécule à un atome d’hydrogène d’une autre). Après ajout de dodécane, une paraffine, les chercheurs ont obtenu un matériau élastique à température ambiante, qui supporte une déformation de 500 pour cent et qui cicatrise spontanément si on accole les deux surfaces créées par une coupe pas trop ancienne (à 23 °C, datant de moins d’une semaine).
Pourquoi y a-t-il autoréparation ? Une coupure défait les liaisons hydrogène, mais si les deux surfaces créées sont mises en contact pendant plus d’une quinzaine de minutes, les liaisons se rétablissent, au gré du désordre moléculaire et de l’agitation thermique. Le réassemblage doit avoir lieu sans trop attendre, sinon les liaisons hydrogène se reforment entre molécules appartenant au même fragment: les deux surfaces n’adhèrent alors plus.
Ces travaux de chimie supramoléculaire, menés en partenariat avec l’entreprise française de chimie Arkema, annoncent ainsi une nouvelle famille de matériaux, aux applications multiples : semelles, jouets, revêtements pour le bâtiment, joints, etc.
Maurice Mashaal
Nature, vol. 451, pp. 977-980, 2008
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Un film sur l'autoréparation disponible ici
- En bref
• Entretien d’autoroutes... à fourmis
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Loïc Mangin
Animal Behaviour, vol. 75, pp. 963-969, 2008
La page de Sophie Evison
• Redéfinir l’unité astronomique?
Les étoiles ne sont pas éternelles, aussi les unités de mesure qui s’appuient sur leurs propriétés ne sont-elles pas immuables. Selon Peter Noerdlinger, de l’Université Saint Mary au Canada, l’unité astronomique – qui correspond à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil – est de ce fait biaisée.
L’unité astronomique, ou UA, est actuellement égale à 149 597 870, 691 kilomètres. On la définit de façon rigoureuse comme le rayon d’une orbite circulaire non perturbée que parcourrait un corps sans masse en 22 p/k jours, où k est une constante dérivée de la masse du Soleil (2 p/k jours vaut environ un an).
Le problème, c’est que le Soleil perd près de 5,75 millions de tonnes par seconde ! Les photons et les neutrinos rayonnés représentent les trois quarts de cette perte (en vertu de l’équivalence masse-énergie). Le reste est dû au vent solaire, un flot de particules éjectées par le Soleil. Même si cela ne représente qu’une perte d’un cent milliardième de sa masse par an, P. Noerdlinger expliquer que les conséquences sont loin d’être négligeables.
En effet, l’unité astronomique diminue quand la masse du Soleil se réduit, alors que l’orbite des planètes s’élargit. Ainsi, la position des planètes, exprimée en unités astronomiques, varie au fil du temps : par rapport à sa position actuelle, Mercure se décalera de 1,4 kilomètre d’ici 2100.
Ce décalage important au regard de la précision atteinte aujourd’hui par les mesures astrométriques et de temps et c’est pourquoi l’Union astronomique internationale a mis la redéfinition de l’unité astronomique à l’étude.
Philippe Ribeau-Gésippe
Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, à paraître
• Crevettes en profondeur
Le krill est constitué d’innombrables petits crustacés, semblables à des crevettes, qui peuplent les océans. Il est un maillon essentiel des chaînes alimentaires marines en haut desquelles on trouve les baleines, les requins baleines, les phoques, les pingouins... Le krill de l’Antarctique (Euphausia superba), particulièrement abondant, est ainsi la clef de voûte de tout un écosystème. On pensait que ces organismes vivaient surtout à la surface de l’eau. Ce n’est pas le cas, à en croire Andrew Clarke, du British Antarctic Survey, et Paul Tyler, de l’Université de Southampton, au Royaume-Uni.
À l’aide d’Isis, un robot plongeur télécommandé et équipé d’une caméra, les biologistes ont montré que le krill de l’Antarctique vit jusqu’à 3 000 mètres de profondeur. Près du plancher océanique, l’engin a enregistré en plusieurs endroits la présence de ces animaux, dont des femelles gravides (les ovules gonflent le thorax), des adultes en train de se nourrir et des exuvies, c’est-à-dire les cuticules dont se débarrassent les crustacés au moment de la mue. Ainsi, ce sont toutes nos connaissances sur l’écologie du krill qui sont à revoir, et en conséquence, celles sur la vie des espèces qui en dépendent.
L. M.
Current Biology, vol. 18, pp. 282-285, 2008
• Ce que deviennent les grands prématurés
En France, plus de 10 000 enfants naissent chaque année avant la fin du septième mois de grossesse. Comment se portent-ils à l’âge de cinq ans ? Béatrice Larroque, de l’Unité INSERM 149, à Villejuif, et ses collègues ont suivi pendant cinq ans près de 2 000 enfants nés en 1997 entre 22 et 32 semaines de grossesse (une grossesse à terme dure environ 40 semaines). Plus de la moitié de ces enfants qualifiés de grands prématurés vont bien.
Les chercheurs ont comparé la santé de ces grands prématurés à celle de 400 enfants nés à terme la même année. Quarante-deux pour cent des enfants nés entre 24 et 28 semaines de grossesse et 31 pour cent de ceux nés entre 29 et 32 semaines nécessitent une prise en charge médicale spécifique à cinq ans, en raison de déficiences motrices, sensorielles ou cognitives (contre 16 pour cent des enfants nés à terme). Neuf pour cent des anciens grands prématurés ont des troubles moteurs, le tiers d’entre eux ne marchant pas ou très peu. Et le taux de déficiences à cinq ans est d’autant plus élevé que l’enfant est né tôt : chaque semaine de grossesse supplémentaire réduit le risque. Le défi de la médecine périnatale sera donc de prévenir les troubles d’apprentissage et moteurs de ces grands prématurés, dont le nombre ne cesse d’augmenter.
Bénédicte Salthun-Lassalle
The Lancet, vol. 371, pp. 813-820, 2008
• Mi-pulsar, mi-magnétoile
Les étoiles évoluent à un rythme incommensurable avec l’échelle humaine, aussi est-il rare de voir une étoile passer d’une phase de sa vie à une autre. Fotis Gavriil et ses collègues de l'Université McGill, au Canada, ont pourtant découvert un pulsar qui évolue en magnétoile. Les pulsars et les magnétoiles sont des étoiles à neutrons, des astres compacts nés de l’explosion d’une étoile massive. Les pulsars émettent des jets radio qui balayent l’espace au rythme de leur rotation. Les magnétoiles, elles, sont dotées d’un champ magnétique colossal et se manifestent par des bouffées de rayons X et gamma. On n’en connaît que quelques-unes, contre plus de 1 800 pulsars. S’agit-il d’astres distincts, ou bien les magnétoiles représentent-elles une phase de la vie d’un pulsar ? La découverte de F. Gavriil et ses collègues favorise la seconde hypothèse. Ces astronomes ont identifié un pulsar, PSR J1846-0258, dont la vitesse de rotation décroît plus vite que la moyenne. Ce ralentissement accru trahit la présence d’un champ magnétique puissant (mais moins que celui d’une magnétoile), qui agit comme un frein. Par ailleurs, PSR J1846-0258 a émis à deux reprises des bouffées de rayons X caractéristiques d’une magnétoile. Ainsi, tout indique que ce pulsar atypique est un astre de transition, à mi-chemin entre un pulsar et une magnétoile. Cette transformation est-elle définitive?
Ph. R.-G.
Science Express, en ligne, 21 février 2008
Vue d'artiste d'une magnétoile
• Un stimulant capillaire
Nous perdons tous une centaine de cheveux par jour ; c’est normal quand ils sont constamment remplacés par de nouveaux et si la chute est bien répartie sur la tête. Mais les personnes qui en perdent davantage aimeraient qu’on trouve le moyen d’empêcher cette chute ou de favoriser la repousse. Ce sera peut-être pour bientôt : Sandra Pasternack, de l’Université de Bonn en Allemagne, et ses collègues viennent d’identifier un récepteur qui module la pousse des cheveux. Les chercheurs espèrent développer un produit anticalvitie grâce à cette découverte.
Quelques hommes et femmes souffrent d’une maladie génétique rare, l’hypotrichosis simplex, qui leur fait perdre les cheveux dès l’enfance. Les généticiens ont obtenu l’ADN des membres de trois familles atteintes de cette calvitie grave et ils ont trouvé un gène défectueux: P2RY5, sur le chromosome 13. Ce gène code un récepteur présent à la surface de certaines cellules du follicule pileux, l’organe qui fabrique le cheveu. En outre, ils ont identifié une molécule produite à partir des constituants de la membrane cellulaire, l’acide lysophosphatidique, qui peut se fixer sur ce récepteur et activer la prolifération des cellules du follicule pileux et donc la croissance du cheveu. Le couple formé par l’acide lysophosphatidique et son récepteur serait ainsi l’un des acteurs qui contrôlent la croissance du cheveu.
B. S.-L.
Nature Genetics, en ligne, février 2008
- En très bref
Mélanges de coqs
Selon Darwin, le coq doré (Gallus gallus), oiseau asiatique de la famille des perdrix, des faisans et des paons, serait l’ancêtre de toutes les espèces de poules domestiques. Des analyses génétiques révèlent une histoire plus complexe: si beaucoup de gènes des poules actuelles sont hérités du coq doré, certains proviendraient d’une autre espèce sauvage, le coq de Sonnerat (Gallus sonneratii), qui se serait reproduit avec les premières poules domestiques.
Mariages féconds
Selon une étude menée en Islande, les mariages entre cousins du troisième et du quatrième degrés donnent plus d’enfants que les mariages entre personnes non apparentées. Ainsi, l’avantage de conserver un certain degré de compatibilité génétique l’emporterait sur les inconvénients connus des unions consanguines: fausses couches fréquentes, une mortalité et une morbidité infantiles élevées.
Le visage de Jean-Sébastien Bach
À quoi ressemblait Jean-Sébastien Bach? En 1894, l’anatomiste Wilhelm His et le sculpteur Carl Ludwig Seffner avaient reconstitué son crâne à partir du corps exhumé. Aujourd’hui, Caroline Wilkinson, de l'Université de Dundee, en Écosse, parachève cette entreprise à l’aide d’un logiciel de reconstruction faciale. Celui-ci associe anthropométrie, imagerie médicale, dissection humaine et modèles statistiques. Le buste obtenu est visible à l'exposition Bach À travers le miroir de la médecine, à Eisenach, ville natale du compositeur allemand.
Page réalisée par Philippe Pajot avec notre partenaire le magazine Pour La Science.
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