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Archives pour juin 2023

La fonte des glaciers au service de l’océan austral ?

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La faible disponibilité en fer limite l’absorption du CO2 atmosphérique par la pompe biologique de l’Océan Austral. Or, les apports combinés en matière organique et en minéraux des eaux de fonte des glaciers sont des sources en fer hautement biodisponible1 pour le phytoplancton de cette région. C’est ce que démontre l’étude menée par une chercheuse d’un laboratoire CNRS-Insu (voir encadré), à partir d’échantillons collectés pendant la circumnavigation Antarctique2.

L’article dévoile que le devenir de ce fer peut rapidement évoluer une fois relargué dans l’océan. Par exemple, dans la polynie3 du glacier Mertz4 , le fer est particulièrement biodisponible pour le phytoplancton aux abords directs du glacier mais à quelques encablures de là, il devient quasiment inaccessible. La concentration en fer dissous5 est pourtant similaire aux deux endroits. La quantification des formes biodisponibles de fer, établie sur des profils allant jusqu’à 500 m de profondeur, confirme un lien faible entre concentration en fer dissous et son absorption par l’organisme modèle utilisé (Phaeocystis antarctica) par l’étude. Ces résultats remettent en question le consensus sur l’utilisation seule des concentrations en fer dissous pour prédire la production primaire en Océan Austral.

En revanche, les auteurs décrivent une relation encore inexpliquée entre les isotopes du fer, les ligands du fer et sa biodisponibilité, et ouvrent de nouvelles perspectives de recherche pour mieux comprendre la biogéochimie de cet élément. Finalement, les auteurs concluent qu’après 30 années de recherche, la complexité de la biodisponibilité du fer en milieu marin reste un mystère à résoudre.

Cette réalité contraste de manière frappante avec la simplicité avec laquelle les études de bioingénierie vantent l’ensemencement en fer comme une solution efficace pour capter le CO2 par le phytoplancton océanique.

Laboratoire CNRS impliqué
Institut Méditerranéen d’océanologie (MIO – PYTHEAS)
Tutelles : AMU / CNRS / IRD / Université de Toulon

1. Un élément biodisponible est un élément chimique disponible pour les organismes vivants (bactéries, plantes) qui peut donc être assimilé par un organisme comme ici le phytoplancton.
2. Mission ACE, Swiss Polar Institute : https://swisspolar.ch/expeditions/ace/
3. Une zone, en Arctique ou en Antarctique, qui reste libre de glace ou couverte d'une couche de glace très mince, au milieu de la banquise.
4. Situé en Antarctique de l’est.
5. Paramètre utilisé dans les modèles climatologiques pour contraindre la production primaire.

Un nouveau système multiplanétaire de type Tatooine identifié

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Une équipe internationale d’astronomes a annoncé la deuxième découverte d’un système circumbinaire multiplanétaire. Les systèmes circumbinaires ont la particularité de contenir des planètes qui orbitent autour de deux étoiles au centre et non d’une seule, comme dans notre système solaire. Les chercheurs impliqués dans cette équipe sont notamment issus de l’université de Birmingham et du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (OSU Institut Pythéas / CNRS, AMU, CNES). Cette découverte est présentée dans le numéro de la revue Nature Astronomy du lundi 12 juin 2023.

La planète nouvellement découverte est appelée BEBOP-1c, d’après le nom du projet qui a recueilli les données. BEBOP signifie « Binaries Escorted By Orbiting Planets » (« Binaires escortés par des planètes en orbite »). Le système BEBOP-1 est également connu sous le nom de TOI-1338.

En 2020, une planète circumbinaire, appelée TOI-1338b, a été découverte dans le même système grâce aux données du télescope spatial TESS de la NASA. Cette planète a été détectée par la méthode du transit et a pu être observée parce qu’elle est passée à plusieurs reprises devant la plus brillante des deux étoiles. « La méthode du transit nous a permis de mesurer la taille de TOI-1338b, mais pas sa masse, qui est le paramètre le plus fondamental de la planète », explique l’auteur principal, le Dr Matthew Standing de l’université de Birmingham.

L’équipe BEBOP surveillait déjà ce système à l’aide d’une autre méthode de détection, appelée méthode Doppler ou méthode d’oscillation ou encore méthode des vitesses radiales qui repose sur la mesure précise de la vitesse des étoiles. « C’est cette même méthode qui a conduit à la première détection d’exoplanètes, pour laquelle les professeurs Mayor et Queloz ont reçu le prix Nobel en 2019 », rappelle le Dr Isabelle Boisse, co-auteur de l’étude et astronome-adjoint au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille.

À l’aide d’instruments de pointe installés sur deux télescopes situés dans le désert d’Atacama au Chili, l’équipe a tenté de mesurer la masse de la planète remarquée par TESS. Toutefois, malgré tous ses efforts et des années de travail, l’équipe n’y est pas parvenue, mais elle a détecté une deuxième planète, appelée BEBOP-1c, dont elle a pu mesurer la masse… mais pas encore la taille qu’ils vont maintenant tenter de mesurer par la méthode du transit.

« Seuls 12 systèmes circumbinaires sont connus à ce jour, et celui-ci n’est que le deuxième à abriter plus d’une planète. BEBOP-1c a une période orbitale de 215 jours et une masse 65 fois supérieure à celle de la Terre, soit environ cinq fois moins que celle de Jupiter », précise Alexandre Santerne, également co-auteur et astronome-adjoint au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille.

À l’heure actuelle, seules deux planètes sont connues dans le système circumbinaire TOI-1338/BEBOP-1, mais d’autres pourraient être identifiées à l’avenir, grâce à des observations similaires à celles réalisées par l’équipe. Bien que rares, les planètes circumbinaires sont importantes car elles permettent de mieux comprendre ce qui se passe lors de la création d’une planète.

« Les planètes naissent dans un disque de matière entourant une jeune étoile, où la masse se transforme progressivement en planètes », explique le Dr Isabelle Boisse. « Dans le cas des géométries circumbinaires, le disque entoure les deux étoiles. Lorsque les deux étoiles orbitent l’une autour de l’autre, elles agissent comme une pagaie géante qui perturbe le disque près d’elles et empêche la formation de planètes, sauf dans les régions calmes et éloignées de la binaire. Il est plus facile de repérer l’emplacement et les conditions de formation des planètes dans les systèmes circumbinaires que dans les systèmes à étoile unique comme le Soleil ».

Bien qu’elle n’ait pu observer la planète intérieure TOI-1338b, l’équipe a pu fixer des limites supérieures strictes à sa masse. On sait désormais que la densité de cette planète est très faible. Cette rareté la rend idéale pour des études plus approfondies à l’aide du télescope spatial James Webb. Si ces observations ont lieu, elles pourraient révéler l’environnement chimique dans lequel cette rare planète circumbinaire s’est formée.