• L'océan, un drôle de zèbre...

Le suivi de 10000 bouées révèle que les océans sont striés de courants parallèles à l’équateur, circulant à une vitesse d’environ 40 mètres par heure.

En 1513, le conquistador espagnol Juan Ponce de León (1460-1521) identifie au large de la Floride (un territoire qu’il vient de découvrir) un important courant qui file en longeant les côtes nord-américaines, et emporte ses bateaux. C’est le Gulf Stream, qui sera étudié et cartographié à la fin du XVIIIe siècle par Benjamin Franklin.Depuis, les courants Kuroshio, Humboldt et bien d’autres ont été identifiés. Chauds ou froids, les courants sont créés par les vents ainsi que par les différences de température et de salinité. Les océanographes auraient-ils fait le tour de cette circulation marine, du moins de ses manifestations les plus spectaculaires? Rien n’est moins sûr. Nikolai Maximenko, de l’Université de Hawaii, Peter Niiler, de l’Institut d’océanographie Scripps, à San Diego, et leurs collègues ont décelé d’autres courants – et pas des moindres, puisqu’ils strient la surface de tous les océans !

Le premier pas qui a conduit à cette découverte fut le suivi, par satellite, de la dérive de quelque 10000 bouées. Sans surprise, leurs mouvements correspondaient aux principaux courants. Mais dans les grandes lignes seulement. En effet, une analyse plus fine des trajectoires des bouées révéla une série de « bandes d’eau » qui circulent, en alternance, soit d’Est en Ouest, soit dans le sens contraire, un peu à la façon des tapis roulants parallèles qui favorisent les correspondances dans les grandes stations du métro parisien. Selon les informations collectées par le satellite, les frontières entre les bandes – qui font quelques centaines de kilomètres de largeur sur plusieurs milliers de longueur – sont marquées par une élévation ou une diminution du niveau marin et par une différence de température.

Pour en avoir le coeur net, les océanographes ont entrepris d’aller vérifier sur place. Pour ce faire, ils ont choisi deux régions où les grands courants ne se font pas sentir, au Nord et au Sud du Pacifique, au-delà des zones d’influence des deux vortex subtropicaux de cet océan. Là, à l’aide de multiples capteurs, ils ont confirmé ce qui avait été vu de l’espace. Les courants se déplacent à 40 mètres par heure, cette lenteur (le Gulf Stream se déplace à plus de 300 mètres par heure) expliquant sans doute qu’ils soient passés si longtemps inaperçus. D’après les observations, les courants parallèles circulent sur au moins 700 mètres de profondeur, mais, à en croire les modèles, ils s’étendraient quasiment jusqu’au fond des océans.

Ces étranges courants participent vraisemblablement à la répartition de l’énergie et des nutriments au sein des océans, et il faudra désormais en tenir compte dans les modèles. Reste à élucider leur origine. Des indices viendront peut-être du ciel : de telles striations apparaissent également dans l’atmosphère de certaines planètes, notamment Jupiter.
Loïc Mangin
Geophysical Research Letters, vol. 35, L08603, 2008


• Le formalisme abstrait, mieux que l’exemple ?

Une étude montre qu’il est plus efficace d’apprendre des concepts mathématiques de façon abstraite qu’à partir d’exemples.

Qui n’a pas découpé des gâteaux pour découvrir les fractions ou tiré des boules d’une urne pour comprendre les probabilités ? L’idée que le meilleur moyen pour assimiler des concepts mathématiques est de les expliquer à partir d’exemples concrets est largement partagée. Serait elle néanmoins fausse? Jennifer Kaminski, de l’Université de l’Ohio, et ses collègues ont montré qu’il est plus difficile d’appliquer des concepts mathématiques à des situations nouvelles lorsqu’on les a appris via des exemples que lorsqu’on les a abordés directement de façon abstraite.

Dans une première expérience, un groupe d’étudiants apprenait des propriétés caractérisant les groupes commutatifs (associativité, existence d’un élément neutre et d’un inverse, et commutativité) en manipulant des symboles abstraits (ronds, losanges ou drapeaux), tandis que ces notions étaient présentées à d’autres groupes à l’aide de récipients plus ou moins remplis, de parts de pizza ou de balles.

Les chercheurs ont ensuite soumis les sujets à un exercice différent, présenté comme un jeu pour enfants, mais qui obéissait en fait aux mêmes propriétés mathématiques. Résultat : les étudiants ayant acquis ces connaissances de façon abstraite les ont transposées avec succès, tandis que ceux qui ont appris à l’aide d’exemples concrets n’ont pas réalisé de meilleurs scores que s’ils avaient répondu au hasard.

De même, dans une autre série d’expériences, lorsque les chercheurs ont expliqué ces concepts à l’aide d’exemples dont ils ont dégagé les similitudes, les étudiants n’ont pas eu plus de succès face à la situation nouvelle. Et quand ce sont les étudiants qui ont dégagé eux-mêmes les similitudes, à peine la moitié est parvenue à transposer les connaissances acquises. Enfin, étudier des exemples concrets avant de formaliser les concepts s’est révélé aussi moins efficace que de les aborder directement de façon abstraite.

J. Kaminski et ses collègues en concluent que si les objets familiers facilitent l’apprentissage de propriétés mathématiques, ils sont un obstacle pour dégager les concepts sous-jacents et les appliquer à d’autres situations. Pour cela, rien ne vaut le formalisme. À condition de ne pas en abuser, comme en témoigne le succès mitigé de la réforme de l’enseignement des « maths modernes » dans les années 1960-1970 !
Philippe Ribeau-Gésippe
Science, vol. 320, pp. 454-456, 2008


• La Joconde désenfumée

Le sourire de Mona Lisa a fait couler beaucoup d’encre et nombre d’hypothèses ont été avancées quant à sa signification. C’est pourtant simple : elle nous nargue, sûre que tous les secrets du tableau sur lesquels elle veille résisteront encore longtemps aux investigations. Ce sourire est moins assuré depuis que Mady Elias, de l’Institut des nanosciences de Paris (CNRS), et ses collègues ont révélé la composition du sfumato, la technique mise au point par Léonard de Vinci pour peindre les visages.

Le sfumato est une sorte d’effet vaporeux où une superposition de minces couches de peinture estompe les contours « à la façon de la fumée » pour donner une impression de relief. Cependant, pour en comprendre les arcanes, les physiciens ont dû s’affranchir du vernis, qui a jauni. Pour ce faire, ils ont analysé les spectres de la lumière réfléchie par quelque 100 millions de points et ont comparé ces informations avec celles recueillies sur d’autres peintures contenant des pigments de la même époque, vernies ou non. Ils ont ainsi pu supprimer virtuellement le vernis de la Joconde et accéder aux couches inférieures, notamment au sfumato. Il s’agit d’un glacis constitué d’une terre d’ombre (ocre et manganèse), une technique que les autres peintres italiens n’utilisaient pas à l’époque. Cette couche superficielle est apposée sur une couche contenant 99 pour cent de blanc de plomb et un pour cent de vermillon, un mélange couramment utilisé en Italie pour les carnations.

Curieusement, ce procédé de glacis a été inventé par les primitifs flamands du XVe siècle, tel Jan Van Eyck. Comment Léonard en a-t-il eu connaissance ? Peut-être grâce à Antonello Da Messina, un autre peintre italien qui aurait importé cette technique après un voyage en Europe du Nord. Espérons que Mona Lisa n’en continuera pas moins à sourire !
L.M.
Applied Optics, vol. 47, n° 12, pp. 2146-2154, 2008

• En bref

• Le Grand Canyon dévoile son âge

Les dinosaures ont-ils fréquenté le Grand Canyon du Colorado ? C’est possible, à en croire une étude réalisée par Rebecca Flowers et deux collègues, à l’Université du Colorado à Boulder et à l’Institut de technologie de Californie. Selon les indices trouvés dans les roches, cette formation géologique qui sillonne 450 kilomètres de plateaux de l’Arizona serait près de dix fois plus ancienne qu’on ne le pensait.

Pour parvenir à cette conclusion, l’équipe de R.Flowers a mesuré les proportions d’uranium, de thorium et d’hélium contenus dans des apatites – une famille de minéraux phosphatés. Cette datation des roches par les radio-isotopes suggère que la partie la plus profonde du Grand Canyon, la Granite Gorge, qui creuse l’écorce terrestre sur 1,6 kilomètre de profondeur, se serait formée il y a au moins 55 millions d’années. Par ailleurs, il était admis que le Grand Canyon avait commencé à être creusé par le passage de la rivière Colorado, il y a six millions d’années. Les travaux des trois géologues révèlent une histoire plus complexe : plusieurs canyons ancestraux auraient évolué séparément, à des époques différentes, et se seraient rassemblés pour former un gouffre géant plus profond que celui d’aujourd’hui.
Sophie Rostaing
Geological Society of American Bulletin, vol. 120, pp. 571-587, 2008


• Des camions à jupes

Des jupes latérales au bas du camion diminuent de 14 à 18 pour cent le frottement aérodynamique.

Poser des plaques latérales sur les semi-remorques pour améliorer leur aéro-dynamique : Michel van Tooren, de l’Université de technologie de Delft, aux Pays- Bas, a montré avec ses collègues du PART (un partenariat entre l’Université de Delft et plusieurs industriels néerlandais) que ce procédé simple diminue d’environ dix pour cent la consommation de carburant du véhicule. Cette conclusion est notamment le fruit de longs essais sur route, qui ont confirmé les calculs et essais en soufflerie effectués auparavant. L’équipement d’un camion en jupes latérales serait rentabilisé en deux ans, indiquent les scientifiques hollandais; ils estiment aussi que l’on pourrait de cette façon réduire de quelque 50 millions de tonnes par an les émissions de dioxyde de carbone aux Pays-Bas.
Maurice Mashaal
www.part20.eu



• Deux résistances valent mieux qu'une

D’ ordinaire, un gène de résistance à un quelconque produit, par exemple à un insecticide pour un moustique, se paie par un désavantage par rapport à ses congénères quand le composé est absent. Et quand l’insecte porte non pas un, mais deux gènes de résistance? Selon Claire Berticat et ses collègues (CNRS-Université Montpellier 2-IRD), les inconvénients ne se cumulent pas, au contraire. En étudiant des moustiques Culex quinquefasciatus (le vecteur de la fièvre du Nil occidental) dotés de deux gènes de résistance (aux carbamates et aux pyréthroïdes, les deux insecticides les plus utilisés), les biologistes ont montré que les mutations annulent le coût évolutif que confère la première. Des interactions difficiles à prédire, mais qu’il est désormais nécessaire de prendre en compte.
L. M.
BMC Evolutionary Biology, vol. 8, p. 104, 2008



• En très bref

Des vitamines sans effet
Des chercheurs danois ont analysé 67 essais cliniques impliquant au total 232550 personnes et portant sur la consommation de compléments en vitamines anti-oxydantes. La vitamine C et le sélénium n’ont aucun effet sur la mortalité et d’autres (la vitamine A, le bêta-carotène et la vitamine E) l’augmenteraient même. Conclusion : les compléments ne remplacent pas une alimentation saine.

Supernovae au ralenti
Belle illustration de l’expansion de l’Univers : Stéphane Blondin, de Cambridge, a constaté que les supernovae de type Ia, des explosions d’étoiles de type naines blanches, se déroulent d’autant plus lentement (jusqu’à 1,6 fois) qu’elles sont distantes. Les galaxies s’éloignent en effet d’autant plus vite qu’elles sont lointaines, et la théorie de la relativité prévoit que le temps s’écoule plus lentement pour un objet se déplaçant à grande vitesse.

Entre fantasme et réalité !
Beaucoup pensent qu’un rapport sexuel sans les préliminaires doit durer au moins 30 minutes... Si bien que beaucoup de personnes sont insatisfaites. En fait, après enquête auprès de nombreux sujets, des chercheurs américains concluent que la durée jugée « adéquate » d’un rapport sexuel serait de 3 à 7 minutes, tandis que celle désirée serait de 7 à 13 minutes. De quoi relativiser tant ses fantasmes que ses performances !

Thons et radeaux : danger !
Les thons tendent à se rassembler sous des objets flottants, ce que les pêcheurs exploitent depuis une vingtaine d’années: on laisse dériver des radeaux, et on capture avec un grand filet les bancs de thons venus se réfugier dessous. Daniel Gaertner et Jean-Pierre Hallier, de l’IRD, ont montré que pour les thons tropicaux, ces radeaux artificiels sont un piège écologique: les poissons s’éloignent de leurs routes habituelles et se retrouvent dans des zones pauvres en nourriture. Pour ne pas nuire aux populations de thons, il faudrait limiter les radeaux aux zones côtières, où se concentrent les juvéniles.

Vieille croûte et Vieux continent
Des chercheurs des Universités de Potsdam et d’Amsterdam viennent de mettre au point la première modélisation unifiée et détaillée de la croûte terrestre européenne. Selon eux, cette croûte mesure 40 kilomètres d’épaisseur en moyenne; curieusement, son épaisseur est aussi grande sous la Finlande que sous les Alpes, et est énorme sous les îles Féroé.

D’où vient le tournesol?
On pensait le tournesol originaire du centre des États-Unis ; il aurait en fait été domestiqué au Mexique vers 2600 avant notre ère. C’est ce que révèle la datation par spectrométrie de masse de graines fossiles retrouvées sur les sites de Cueva del Gallo et San Andrès par David Lentz, de l'Université de Cincinnati. Selon lui, les données archéologiques attestent par ailleurs que la culture du tournesol était répandue au Mexique au premier millénaire avant notre ère.

Inégaux face au stress
Le neuropeptide Y est une molécule libérée dans l’organisme en réaction au stress et qui réduit l’anxiété. Des chercheurs américains montrent que certaines variations génétiques sont associées à une faible concentration de ce peptide. Les personnes portant ces gènes sont plus émotives que les autres (dans les expériences, par exemple, elles sont stressées par des visages menaçants et tolèrent mal la douleur) ; elles seraient aussi plus anxieuses.

Aurore boréale polarisée
La lumière chatoyante des aurores polaires résulte de la collision d’électrons accélérés avec les molécules de l’atmosphère. On pensait le processus désordonné, mais Jean Lilensten, de l’Université de Grenoble, et ses collègues ont observé une aurore en partie polarisée, c’est-à-dire dont la lumière vibre dans une direction privilégiée. Cette polarisation serait provoquée par la pluie polaire, un flux d'électrons de faible énergie qui tombe sur les pôles de façon régulière



Page réalisée par Philippe Pajot avec notre partenaire le magazine Pour La Science.