Une nouvelle étude fournit de nouveaux enregistrements de température océanique à haute résolution pour le sud de la marge ibérique, et introduit un nouveau mode d’analyse ainsi qu’un nouvel indice de bascule bipolaire pour distinguer les types de refroidissements. Elle démontre une relation beaucoup plus complexe qu’une simple oscillation entre deux états climatiques stables. La nouvelle analyse illustre clairement l’influence des températures de l’Atlantique Nord dans la réponse de l’océan Austral et de l’Antarctique.
Didier Queloz décoré de la Légion d’honneur
Le 20 avril 2023, M. Didier Queloz, prix Nobel de physique 2019 et président de la Fondation Marcel Benoist, a été décoré des insignes de chevalier de l’ordre National de la Légion d’honneur par S.E.M. Frédéric Journès, ambassadeur de France en Suisse. Cette distinction marque la reconnaissance de sa contribution à la recherche scientifique et à la coopération universitaire et scientifique avec la France.
Lors de la cérémonie, M. Frédéric Journès, ambassadeur de France en Suisse, a adressé ses félicitations à M. Didier Queloz pour cette distinction qu’il lui a remise au nom du Président de la République française. « Vous avez consacré votre carrière à l’extension de nos capacités de détection et de mesure des exoplanètes. Après avoir ouvert la route, vous avez contribué à créer un champ scientifique nouveau, 4000 exoplanètes ont été référencées depuis » a précisé M. Journès.
Citant Saint Exupéry, il a ajouté « si les étoiles sont éclairées afin que chacun puisse un jour retrouver la sienne. » comme le croyait le Petit Prince, « votre carrière scientifique, est tout entière tournée vers le ciel, et de la découverte extraordinaire qui vous a valu en 2019 le Prix Nobel de Physique, votre étoile : 51 Pegasi et sa première exoplanète, » grâce à vos recherches à l’observatoire de Genève et celui de Haute Provence.
Recevant la distinction, Didier Queloz a déclaré : « La découverte de la première exoplanète et mon histoire dans cette aventure est intimement liée à celle de l’Observatoire de Haute-Provence. C’est avec reconnaissance et un immense plaisir que je reçois cet honneur avec une pensée pour les techniciens de cette institution, pour la plupart désormais décédés, qui ont permis cette extraordinaire collaboration et bouleversé nos connaissances sur notre Univers ».
Après avoir grandi en Suisse romande, M. Didier Queloz obtient en 1995 un doctorat (Recherche par les techniques de corrélation croisée) à l’Observatoire de la Faculté des sciences de l’Université de Genève, sous la direction du Professeur Michel Mayor. Le 6 octobre 1995, il découvre avec son directeur de thèse depuis l’Observatoire de Haute-Provence, en France, la toute première planète située en-dehors de notre système solaire : 51 Pegasi b.
Une extraordinaire découverte, pour laquelle ils reçoivent tous les deux le prix Nobel de physique 2019. Cette observation majeure, à l’origine de la « révolution exoplanète », a en effet engendré une véritable révolution en astronomie et lancé le domaine de la recherche sur les exoplanètes, dont plus de 4’100 ont été détectées à ce jour.
Au cours des 25 années suivantes, les principales contributions scientifiques de M. Didier Queloz portent sur l’extension de nos capacités de détection et de mesure de ces exoplanètes, afin de récupérer des informations sur leur structure physique, de mieux comprendre leur formation et leur évolution par rapport à notre système solaire.
M. Didier Queloz a rejoint en 2021 l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) où il dirige le Centre sur l’origine et le développement de la vie. Depuis le 1er janvier 2023, il est également Président du conseil de la Fondation Marcel Benoist – qui décerne le prix scientifique suisse éponyme- et au sein de laquelle, la France est représentée.
La Légion d’honneur est le premier ordre national français visant à honorer ses citoyennes et citoyens ainsi que des étrangers. Elle en constitue la plus haute distinction. Elle récompense les mérites éminents acquis au titre de la Nation.
Risque de déclin annoncé des arbres dans les milieux les plus arides de la planète
Les arbres des milieux arides chauds vont-ils résister à l’aridification du climat ? Des scientifiques publient dans la revue Global Change Biology une étude portant sur 1 016 espèces d’arbres des milieux arides chauds de la planète. Plus de la moitié de ces espèces devront faire face à un climat encore plus aride dans le futur et connaitront probablement un déclin de leurs populations.
Les milieux arides chauds (en opposition aux milieux arides froids comme la toundra) couvrent environ 20 % des surfaces continentales et abritent plus d’un millier d’espèces d’arbres. Ces arbres occupent une position clé dans le fonctionnement des écosystèmes et ils rendent des services essentiels pour les sociétés humaines qui y vivent : approvisionnement de combustible et matériaux de construction, maintien de conditions favorables à l’agriculture, etc. Avec le changement climatique en cours, lié aux activités humaines, le climat de nombreuses régions du monde devrait devenir de plus en plus aride dans le futur. Au sein des régions arides, cela contribuera au phénomène de désertification, c’est-à-dire la réduction de la productivité des écosystèmes, de leur intégrité et des services qu’ils rendent aux sociétés humaines. Les écosystèmes des milieux arides sont ainsi parmi les plus vulnérables au changement climatique mondial. Conserver les peuplements arborés, voire planter des arbres indigènes à la région aride considérée, font partie des moyens mobilisés pour tenter d’enrayer le phénomène de désertification. Mais ces arbres seront-ils capables de résister à une aridité accrue, dans des milieux où la ressource en eau est déjà très limitée ?
Les scientifiques de l’Institut méditerranéen de biodiversité et d’écologie marine et continentale (IMBE – CNRS / Aix-Marseille Université / Avignon Université / IRD) ont évalué le risque de déclin face à l’aridification du climat de plus de 1 016 espèces d’arbres des milieux arides chauds à travers le monde. Dans ce but, leur étude confronte les données d’occurrences géoréférencées de ces arbres, issues des grandes bases de données en ligne, avec des données d’aridité de la période actuelle, et celles prédites pour le futur (2080-2100) par plusieurs modèles climatiques.
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Arbre phylogénétique des 1 016 espèces d’arbres des environnements arides chauds étudiées et leur risque de déclin face à l’aridification du climat (barres allant du violet pour un risque nul, au rouge pour un risque très fort). Les zones grisées indiquent les lignées évolutives les plus riches en espèces.
Crédit : M. Cartereau, A. Leriche, F. Médail & A. Baumel
Les résultats sont préoccupants : entre 44% et 88% (selon le modèle climatique considéré) des espèces étudiées devront faire face à un climat encore plus aride dans le futur, au-delà des conditions qu’elles connaissent actuellement, ce qui devrait provoquer un fort risque de déclin. Ces arbres très menacés se situent dans toutes les régions arides chaudes du monde et ils se positionnent dans toutes les grandes lignées évolutives des végétaux vasculaires. Certains arbres déjà menacés d’extinction sont endémiques de zones très restreintes, et montrent un héritage évolutif original, tel que le Cyprès de Duprez, seul conifère du désert du Sahara. Cependant, toutes les espèces ne seront pas affectées de manière égale : les espèces marginales dans les milieux arides, c’est-à-dire celles qui ne comportent qu’une petite proportion de leurs populations dans ces milieux, risquent d’être plus fortement affectées par l’aridification du climat que les espèces spécialisées à un climat très aride.
Bien que cette étude ne permette pas directement de prédire le risque d’extinction de chaque espèce étudiée, elle alerte sur la menace que représente l’aridification du climat y compris pour les arbres des milieux arides chauds à l’échelle planétaire. Si le fort risque de déclin prédit se traduisait par l’extinction de nombreuses populations ou d’espèces dans leur totalité, tout un ensemble de fonctions écologiques et de services écosystémiques portés par ces arbres serait fortement altéré.
Evolution de la productivité des oiseaux et effets du changement climatique
Un collectif de 104 chercheuses et chercheurs, à l’initiative de Lucyna et Konrad Halupka de l’Université de Wroclaw en Pologne, s’est attelé à caractériser l’évolution de la taille des nichées sur les 50 dernières années, en lien avec le changement climatique. Le jeu de données final compile les informations collectées sur près de 750,000 nids au sein de 201 populations bénéficiant de suivis à long terme. Publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, cette étude révèle que les espèces de grande taille, et d’autant plus si elles sont migratrices, voient leur reproduction baisser en réponse à l’augmentation des températures. Globalement, si un déclin effectif de la taille des nichées est observé, il demeure de faible ampleur et ne peut expliquer à lui seul le déclin des populations d’oiseaux à travers le monde.
La science se pratique à plusieurs. Et le nombre concourt à la force des conclusions. Pas moins de 104 chercheuses et chercheurs ont mis en commun leurs suivis de reproduction d’un nombre égal d’espèces d’oiseaux, à travers le monde entier. Des suivis à long terme, 201 au total, d’au moins 15 ans, entre 1970 et 2019. La question principale de cette méta-analyse ? Le déclin généralisé des populations d’oiseaux observé dans le monde résulte-t-il d’un déclin du nombre de jeunes produits par femelle ? En effet, la moitié des espèces d’oiseaux à travers le monde voient leurs populations décliner. Ce déclin s’observe sur tous les continents, dans tous les habitats et n’épargne pas même les espèces parmi les plus communes. Toutefois, les mécanismes démographiques à l’origine de ce déclin restent méconnus.
La majorité des populations d’oiseaux montrent effectivement une baisse du nombre de jeunes produits par femelle (57%), mais cette baisse n’est significative que pour 17% d’entre elles, tandis que 10% des populations montrent une augmentation significative. D’autres questions émergent de ce constat. Existe-t-il des caractéristiques qui font qu’une espèce est plus susceptible de voir sa reproduction baisser ? Le changement climatique joue-t-il un rôle dans ce phénomène ? Parmi les facteurs testés, la masse corporelle, le caractère migrateur et la capacité de l’espèce à effectuer plusieurs reproductions annuellement ont effectivement une influence en interaction avec l’augmentation des températures. Les oiseaux de grande taille voient leur reproduction baisser avec l’augmentation des températures, et ce d’autant plus si elles sont migratrices. Les oiseaux de petite taille, sédentaires, et notamment ceux qui produisent plusieurs nichées chaque année, à l’inverse, voient leur reproduction s’améliorer avec l’augmentation des températures. Ces résultats sont cohérents avec ceux d’études menées sur les caractéristiques des espèces en déclin.
Globalement, l’ampleur du déclin de la reproduction s’avère modéré même si, bien sûr, la persistance de ce déclin sur le long terme peut conduire à des baisses significatives des effectifs. Les résultats de cette étude semblent indiquer néanmoins que d’autres mécanismes démographiques sont sans doute à l’œuvre dans le déclin des populations d’oiseaux. L’approche méta-analytique développée ici mériterait ainsi d’être conduite sur d’autres mécanismes démographiques tels que la survie adulte ou encore le recrutement (la probabilité qu’un jeune oiseau accède à la reproduction) mais ces données, plus complexes à collecter sans biais, sont encore rares.
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Deux exemples contrastés : à gauche, le Busard cendré (un mâle en haut ©L. Duvalet et une nichée de 4 poussins en bas ©A. Millon) une espèce de grande taille, migratrice trans-saharienne n’effectuant qu’une nichée par an, et qui voit sa taille de nichée réduire avec l’augmentation des températures ; à droite, la Mésange charbonnière (une nichée de 8 poussins en haut ©Pixabay et un mâle en haut ©M. Vorel), une espèce de petite taille, sédentaire et pouvant effectuer plusieurs reproduction annuellement et dont la reproduction est positivement affectée par l’augmentation des températures.
Crédit : L. Duvalet / A. Millon / Pixabay / M. Vorel
Feu vert pour la mission spatiale Euclid
Le Comité des Programmes Scientifiques (SPC) de l’ESA vient de finaliser le processus de sélection de la mission Euclid, qui fait désormais partie du Programme “Cosmic Vision” de l’ESA. L’adoption d’Euclid permet le démarrage des travaux de développement de la mission Euclid consacrée à l’étude de l’énigmatique énergie noire. Cette étape très importante est la dernière d’un processus de près de cinq ans qui aura vu Euclid, née d’une idée française, franchir avec succès toutes les étapes de sélection pour être retenue parmi 50 propositions comme deuxième mission du programme Vision Cosmique de l’ESA. Les chercheurs et ingénieurs à Marseille sont parmi les équipes françaises les plus impliquées dans cette mission dont le lancement est prévu au second trimestre 2020.
L’expression « énergie noire » est née en 1998 suite à une découverte surprenante : alors que l’expansion de l’Univers prévue dans le cadre de la « théorie du Big Bang » est bien confirmée par l’observation que les galaxies s’éloignent les unes des autres, cette expansion semble se faire de plus en plus rapidement avec le temps alors que l’on imaginait jusqu’alors un ralentissement de cette expansion, à cause de la gravitation. En outre, cette mystérieuse composante représenterait 73% du contenu de l’Univers, en sus de 23% d’une non moins mystérieuse « matière noire » dont on observe les effets à grande échelle.
Cette découverte, qui vaudra à ses auteurs le prix Nobel en 2011, a suscité un intérêt considérable dans une très large communauté scientifique embrassant la physique théorique, l’astrophysique ou encore la cosmologie. Plusieurs idées ont alors été mises en œuvre pour tenter de comprendre ce qu’est l’énergie noire. Euclid s’appuiera sur au moins deux d’entre elles, appelées respectivement méthode du cisaillement gravitationnel (Weak Lensing – WL – en anglais) et des oscillations acoustiques baryoniques (Baryonic Acoustic Oscillations – BAO).
La première consiste à mesurer la distorsion des images des galaxies provoquée par la présence de matière noire sur la ligne de visée. En réalisant l’opération sur des galaxies situées à diverse distances de nous, on peut « cartographier » la matière noire en trois dimensions et voire ainsi l’évolution de cette répartition dans le temps.
La méthode des BAOs s’appuie quant à elle sur une cartographie en trois dimensions des grandes structures visibles de l’Univers (galaxies, amas de galaxies). Là encore, c’est la comparaison entre structures lointaines (donc anciennes) et proches (donc récentes) qui renseignera sur les effets précis de l’énergie noire.
Il se trouve que matière et énergie noires contribuent de façon différente à l’histoire de l’expansion de l’Univers et de l’évolution des structures cosmiques. Ces différences peuvent être identifiées et caractérisées avec Euclid, permettant aux physiciens et astrophysiciens de comprendre la nature de l’énergie noire et de révéler des propriétés de la matière noire. Avec Euclid les physiciens seront donc en mesure de nous dire si la source de l’accélération de l’Univers provient d’une composante nouvelle, l’énergie noire, ou bien de la manifestation d’effets gravitationnels imprévus par la théorie standard de la gravitation, la relativité générale.
Pour réaliser ces mesures, Euclid effectuera un relevé d’une grande partie du ciel avec deux instruments très précis, placés au foyer d’un télescope de 1,2 m. Une caméra de 576 millions de pixels observant dans le domaine visible fournira les images de plus d’un milliard de galaxies avec une très haute résolution, équivalente à celle du télescope spatial Hubble. Un spectro-imageur opérant dans l’infrarouge produira une cartographie des grandes structures de l’Univers et mesurera la distance aux galaxies imagées par la caméra. Enfin, un ensemble de supercalculateurs et de logiciels spécifiques sera nécessaire pour traiter les données reçues du satellite (plusieurs millions de Gigaoctets !).
Les données scientifiques d’Euclid fourniront un catalogue unique de plusieurs milliards d’étoiles et galaxies distribuées sur l’ensemble du ciel noir extragalactique – en dehors du disque de la Voie Lactée – avec leurs principales caractéristiques. Ce catalogue ouvrira notamment une fenêtre sur l’époque de la formation des premières galaxies, il y a plus de 12 milliards d’années. Il sera une source unique et quasi-inépuisable d’information pour la totalité de la communauté astronomique mondiale pendant les prochaines décennies.
Si l’ESA est en charge de la mission dans son ensemble, c’est un consortium de laboratoires et d’instituts européens de près de 1000 scientifiques et ingénieurs (le plus important jamais rassemblés autour d’une mission spatiale en Europe), dirigé par Yannick Mellier, de l’Institut d’Astrophysique de Paris (Université Pierre et Marie Curie/CNRS), qui fournira les instruments et le système de traitement des données. Les laboratoires français soutenus par le CNES, le CNRS et le CEA et leurs Universités constituent depuis le début le fer de lance de ce consortium et ont largement contribué par des études approfondies à la sélection d’Euclid. L’adoption d’Euclid par le SPC de l’ESA a pu se faire suite à la validation d’un MLA (multi-lateral agreement), notifiant l’accord de treize agences spatiales européennes de participer au projet.
Les équipes scientifiques et techniques du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM – Université d’Aix-Marseille/CNRS) et du Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM – Université d’Aix-Marseille/CNRS) sont impliquées sur un grand nombre de réalisations de cette mission dont Olivier Le Fèvre, astronome au LAM représente la France dans le Comité Directeur d’Euclid avec Yannick Mellier, de l’Institut d’Astrophysique de Paris (Université Pierre et Marie Curie/CNRS). Le spectro-imageur infrarouge NISP d’Euclid, le cœur technique de la mission avec l’imageur visible, est développé sous la responsabilité conjointe du CNES et du LAM avec Anne Ealet, physicienne au CPPM, comme responsable scientifique. Le NISP, un instrument complexe devant satisfaire les exigences de l’environnement spatial, sera conçu, puis intégré et testé au LAM par les équipes du LAM et du CPPM, avant d’être envoyé à l’ESA. Le projet profite ainsi des infrastructures du LAM dédiées à la conception et à la réalisation d’instruments pour l’astronomie spatiale, notamment les plateformes de tests des instruments, ainsi que de l’expertise du CPPM sur les détecteurs infrarouges spatiaux. Ces atouts ont permis le positionnement au plus haut niveau des équipes marseillaises sur cette grande mission spatiale de demain. La mission Euclid bénéficiera aussi du soutien du Labex OCEVU (Origines, Constituants et EVolution de l’Univers) dont le CPPM et le LAM sont deux de ses laboratoires fondateurs.
BathyBot : réveil d’un robot dans les profondeurs de la Méditerranée
BathyBot vient de s’éveiller, au fond de la mer Méditerranée, à 2400 mètres sous la surface. Premier robot mobile téléopéré installé de façon permanente aussi profondément, c’est aussi le premier qui documentera en continu la colonisation d’un récif artificiel dans ce milieu, dans le cadre d’une mission dirigée par une équipe du CNRS. BathyBot, le récif artificiel BathyReef, et d’autres instruments océanographiques ont été déployés dans le golfe du Lion par la Flotte océanographique française opérée par l’Ifremer.
- BathyBot est le premier robot profond en Europe installé de façon permanente, à plus de 2400 mètres de profondeur.
- Il vient de débuter sa mission en mer Méditerranée et de dévoiler les premières images de son environnement.
- Accompagné d’un récif artificiel et d’une batterie d’instruments, BathyBot permettra d’étudier la biodiversité, la bioluminescence et les processus biogéochimiques des fonds marins.
Il n’explorera pas une autre planète, mais un environnement presque aussi méconnu. Depuis le 19 avril, BathyBot observe le plancher océanique de la mer Méditerranée, à plus de 2400 mètres de profondeur. Premier robot scientifique au monde installé en permanence à une telle profondeur, il permettra, avec d’autres instruments, d’étudier ce milieu et ses caractéristiques en temps réel grâce à sa connexion haut-débit, pendant au moins cinq ans.
Imaginé scientifiquement par les équipes de l’Institut méditerranéen d’océanologie (CNRS/Aix-Marseille Université/IRD/Université de Toulon) [1] et techniquement par la Division technique de l’Institut national des sciences de l’Univers du CNRS, BathyBot embarque des capteurs pour mesurer de nombreux paramètres : température, salinité, vitesse et direction du courant, flux particulaire et concentration en oxygène. Il analysera la bioluminescence environnante à l’aide d’une caméra hyper-sensible.
BathyBot permettra d’étudier la biodiversité des grands fonds sur son site d’opération, l’impact des mouvements d’eau sur ces écosystèmes, le cycle du carbone et son évolution dans les profondeurs face aux perturbations atmosphériques, mais aussi l’acidification, avec l’évolution de la température et de l’oxygénation, des eaux profondes méditerranéennes. Téléopéré depuis la terre ferme, il sera les yeux des scientifiques dans ce monde inconnu.
Ils espèrent ainsi pouvoir observer la colonisation du récif artificiel BathyReef placé aux côtés du robot. Celui-ci a été réalisé en béton, un matériau inerte et minéral, et à partir d’une structure complexe, bio-inspirée, offrant une large surface colonisable. Le laboratoire de recherche de l’agence d’architecture Rougerie+Tangram a conçu BathyReef en optimisant l’usage de ressources, avec notamment une structure ouverte. Sa réalisation en impression 3D béton a ensuite été assurée par le groupe Vicat. Le duo formé par BathyReef et BathyBot sera le premier à proposer le suivi de la colonisation d’un récif artificiel immergé volontairement à de telles profondeurs.
Ils avaient été mis en place en février 2022, au cours d’une mission en mer menée par le navire le Pourquoi pas ? et le sous-marin Nautile de la Flotte océanographique française opérée par l’Ifremer. Un sismomètre et une sonde de radioactivité, ainsi qu’une biocaméra pour observer des événements passagers et tester des scénarios de stimulation lumineuse des espèces profondes ont également été installés. Ces instruments et BathyBot ont tous été connectés à la Boîte de jonction scientifique mise au point par l’Ifremer. Ce réseau intelligent fait office à la fois de « multiprise » pour les alimenter en énergie et de « box internet haut-débit » pour les contrôler et envoyer les données acquises en temps réel vers le continent.
Malheureusement, BathyBot étant resté trop longtemps sans alimentation, le système permettant ses déplacements sur le fond n’est pour l’instant pas opérationnel. Cette déception a vite été dépassée par les images exceptionnelles déjà acquises, après seulement quelques jours, au travers des deux caméras du robot : des poissons très nombreux, et des organismes transparents plus discrets s’y invitent chaque jour. En outre, une future mission permettra peut-être de résoudre cette difficulté technique
Ces nouveaux équipements dédiés aux sciences environnementales enrichissent le Laboratoire sous-marin Provence Méditerranée (LSPM) [2] , un observatoire permanent situé à plus de 2400 mètres de profondeur au large de Toulon dans le golfe du Lion. Grâce à sa connexion au câble électro‐optique de 45 km qui le relie à La Seyne-sur-Mer et à la Boîte de jonction scientifique, les équipements du LSPM peuvent être contrôlés, et les données récupérées, en temps réel.
La composante océanographique du LSPM appartient au réseau d’observatoires sous-marins de l’infrastructure de recherche européenne EMSO (pour European Multidisciplinary Subsea Observatory). Répartis dans les mers du pourtour européen, les différents sites du réseau permettent l’étude de l’impact du réchauffement climatique sur les océans entourant l’Europe, mais aussi des écosystèmes marins profonds dans une optique de recherche fondamentale et de gestion durable.
Découvrez les premières images capturées par Bathybot à 2500 m de profondeur.
Suivez Bathybot sur Twitter.
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A droite, Bathybot dans son dock à bord du Pourquoi pas ?. Un câble bleu de 50 m relie le rover au dock, qui est lui-même relié à la Boîte de jonction scientifique, et au reste du réseau, via le câble orange. A gauche, BathyBot et BathyReef dans le bassin d’essai du Centre Ifremer Méditerranée.
Crédit : A droite : Cyril Frésillon / MIO / CNRS Photothèque – A gauche : Dorian Guillemain
Retrouvez le reportage photo de CNRS Images sur la mission de mise à l’eau à bord du Pourquoi pas ?.
D’autres images, photos et vidéos, sont disponibles sur demande.