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Communiqué de presse

Chronicles of Possible Worlds

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« Chronicles of Possible Worlds » – une création musicale et chorégraphique sur le thème des exoplanètes. Le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille collabore à ce spectacle de Jeff Mills.

Le spectacle « Chronicles of Possible Worlds » est en premier lieu une création inédite du compositeur américain Jeff Mills, conçue spécialement pour cet événement de Marseille-Provence 2013, Capitale Européenne de la Culture. « Chronicles of Possible Worlds » c’est aussi une représentation en musique et en mouvement de systèmes exoplanètaires. Aussi, pour offrir au public un regard artistique de ces mondes d’ailleurs fondé sur de véritables données scientifiques, Jeff Mills et le chorégraphe Alexandre Roccoli ont travaillé avec deux chercheuses, spécialistes des exoplanètes, du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (AMU, CNRS). Produit par l’association aixoise Seconde Nature, le spectacle sera présenté à la Fondation Vasarely le dimanche 10 novembre.

« Chronicles of Possible Worlds » est une création originale et exclusive de l’artiste Jeff Mills, spécialement conçue pour être représentée dans les espaces de la Fondation Vasarely (Aix-en-Provence) à l’occasion de la Capitale Européenne de la Culture, Marseille Provence 2013. Cette création consiste à la fois en une performance musicale et chorégraphique — dont le propos repose sur une sélection de données de recherches sur les planètes extrasolaires— et un principe déambulatoire particulier, l’ensemble visant à emporter le public dans un voyage « exoplanétaire » …

Au cœur des six espaces hexagonaux de la Fondation Vasarely, une équipe de 5 danseurs tentera ainsi de traduire par le corps, les caractéristiques des systèmes exoplanétaires choisi par Jeff Mills. Ce dernier et le chorégraphe ont travaillé en collaboration avec Magali Deleuil et Cilia Damiani, deux chercheuses spécialistes des exoplanètes du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) afin de pouvoir comprendre au mieux ce que nous savions des caractéristiques physiques de ces mondes d’ailleurs et en donner une retranscription musicale et chorégraphique. Jeff Mills a ainsi composé une bande-son spécifique pour chacune d’elles. Dans leur déambulation, les danseurs emmèneront le public à la découverte de ces exoplanètes. Des illustrations artistiques, permettront également une vision croisée avec l’œuvre de Victor Vasarely.

Ce projet est une belle occasion d’offrir au public un regard artistique inédit sur une des thématiques phares de la recherche en astrophysique actuelle grâce à une approche originale à la croisée de l’art et de la science. Et, il s’agit bien de ça – une rencontre entre l’art et la science- une volonté affirmée par l’ensemble des partenaires du projet et mise en œuvre grâce à l’association Seconde Nature, à l’origine de cette rencontre. Pour les équipes du LAM, ce projet alliant l’art et la science s’inscrit dans une démarche engagée depuis plusieurs années avec pour objectif de faire découvrir leurs thématiques scientifiques à de nouveaux publics et de susciter des échanges passionnants avec des artistes. Ces échanges sont l’occasion de croiser les regards sur leurs recherches et d’offrir ainsi aux publics – de nouveaux publics – une autre vision de leurs travaux.

De plus, « Chronicles of Possible Worlds » ne se contente pas d’offrir un regard artistique sur les exoplanètes. Le projet va plus en profondeur encore dans la relation entre l’art et la science. Grâce au DVD, au CD et au livret qui les accompagne, le public découvrira également le propos scientifique en lui-même, avec des interventions de Magali Deleuil et de Cilia Damiani expliquant de manière simple leur recherche et l’état de nos connaissances sur ces « mondes d’ailleurs ». Le public entrera également au cœur de cette démarche alliant l’art et la science avec des textes des artistes et des chercheurs mettant en perspective leur rencontre et la démarche créatrice qui en résulte. Durant le mois précédant le spectacle, l’association Seconde Nature accueillera une exposition qui invitera le visiteur à un voyage en images au cœur de cette thématique de recherche : un voyage dans l’univers « visuel » des chercheurs d’exoplanètes.

Chercheurs et artistes observent le monde qui nous entoure. Les uns tentent d’en percer les mystères, les autres en nourrissent leur imaginaire pour créer. Aussi, croiser les regards ne peut qu’être source d’enrichissement.

Des grappes de forts séismes observés sur 7 failles d’Italie centrale aux mêmes périodes préhistoriques

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Une équipe française vient de dater les forts séismes survenus, au cours des derniers 12 000 ans, sur sept failles actives de la région de l’Italie centrale par la méthode du chlore 36 (36Cl). Cette étude révèle un comportement inattendu de cet ensemble de failles où 30 forts séismes se sont produits en salves synchrones. Elle suggère de plus de nouvelles pistes pour anticiper la magnitude et la période d’occurrence à 100/200 ans près des prochains grands séismes. Cette étude est parue le 6 septembre en ligne dans Journal of Geophysical Research.

Depuis plusieurs décennies, les géologues étudient le passé des failles actives pour tenter de déterminer « l’intensité » (i.e., la magnitude) et le temps de retour des plus forts séismes que ces failles ont produits, et produiront donc encore.

C’est à une étude de ce type que se sont livrés les auteurs de l’article dans la région sismique de l’Italie centrale, où s’est produit le séisme meurtrier de l’Aquila en 2009. Sept failles ont été identifiées pour cette étude. La méthode novatrice qu’ils ont utilisée a consisté à dater le temps d’exposition à l’air libre de roches carbonatées par le dosage du nucléide cosmogénique 36Cl. En effet, lorsqu’un séisme se produit, dans le cas notamment de failles normales où un bloc se soulève par rapport à un autre, des roches sont mises brutalement à nu. Elles deviennent exposées à l’air et soumises au rayonnement cosmique. L’interaction entre les particules très énergétiques du rayonnement cosmique, en particulier les neutrons et des muons, et le calcium (Ca) contenu dans les roches carbonatées entraîne la production de 36Cl. Les spécialistes peuvent ainsi dater un fort séisme en mesurant la durée de l’exhumation des roches par le dosage du 36Cl qu’elles contiennent en surface, et déterminer les déplacements produits par le séisme en mesurant la surface exhumée.

Plus de 800 mesures chimiques du 36Cl ont ainsi été réalisées sur des accélérateurs nationaux (ASTER – CEREGE ) et américains (Lawrence Livermore, CA) permettant de documenter de façon très précise les âges et déplacements de plus de 30 forts séismes s’étant produit au cours des derniers 12 000 ans dans la région de l’Aquila. Ces résultats sont sans précédent car ils constituent les plus longs enregistrements de forts séismes passés jamais obtenus à ce jour dans le monde.

La plupart de ces forts séismes se sont produits de façon synchrone sur toutes les failles analysées, pourtant généralement distantes de plusieurs dizaines de km. Les forts séismes se sont par ailleurs répétés en grands cycles pluri-événements, alternant des phases sans séisme relativement longues (pas ou ≈ 1 événement pendant 3000-4000 ans) et des phases d’activité sismique paroxysmale voyant la succession de 3 à 5 forts séismes sur une même faille dans une période de temps très courte de l’ordre de 1000 ans.

Sur chaque faille, le déclenchement des phases paroxysmales semble avoir été contrôlé par un niveau-seuil de déformation atteint sur la faille. Par ailleurs, la quantité de déformation relative accumulée sur une faille à un instant donné semble contrôler la taille du prochain fort séisme, c’est–à-dire l’amplitude de déplacement produit et donc sa magnitude, ainsi que sa date d’occurrence. C’est la première fois qu’un tel contrôle est déterminé. Ce résultat est extrêmement important car il met en avant un comportement de failles qui pourrait peut-être permettre d’anticiper la magnitude (Mw à ± 0.1-0.2 près) et la date d’occurrence, à ± 100-200 ans près, du prochain fort séisme à venir sur une faille donnée.

Ce travail a été mené grâce au soutien de l’ANR (programme CATELL 2006), dans le cadre du projet QUAKonSCARPS coordonné par I. Manighetti et qui a fédéré 5 laboratoires nationaux -Isterre (porteur du projet ANR), Cerege, IPGP, Montpellier II, et Géoazur.

La circulation océanique permet de reconstruire l’arbre généalogique des populations marines

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Les coraux, éponges, algues et herbiers constituent nos paysages littoraux sous-marins où cohabitent des organismes fixés au substrat ou sédentaires à l’état adulte (mollusques, crustacées et poissons côtiers). Durant leur premier stade de vie, la majorité de ces espèces marines se disperse. Sous forme de propagules (œufs, larves, graines, etc.), elles sont transportées par les courants océaniques sur de grandes distances. La connectivité, processus qui caractérise ces échanges d’individus et de leurs gènes dans l’espace, est cruciale dans la structure spatiale, la dynamique démographique et la diversité génétique de ces populations marines. Dans le contexte actuel de perte de biodiversité, nous devons ainsi comprendre comment le matériel génétique se transmet dans l’espace d’une population à une autre, mais aussi dans le temps d’une génération à une autre.

Une équipe de scientifiques, dont certains CNRS-INSU (voir encadré), a utilisé un modèle biophysique permettant d’obtenir une représentation réaliste du transport dû aux courants grâce à des simulations de la circulation océanique. Couplé avec des outils issus de la théorie des graphes, l’équipe a défini des probabilités de connexions génétiques résultant d’évènements successifs de dispersion (Fig. 1a, b). La connectivité filiale (probabilité qu’une population soit parente à une autre) a été distinguée de la connectivité coalescente (la probabilité que deux populations partagent des « ancêtres » communs). Ces modèles innovants ont permis de reconstruire le flux de gènes d’espèces représentatives de la biodiversité de l’écosystème côtier méditerranée, ensuite comparé à des observations de différenciation génétique préexistantes.

En reconstruisant les arbres généalogiques des populations marines, la connectivité coalescente nouvellement définie présente de meilleures prédictions de flux de gènes comparées aux modèles antérieurs (Fig. 2). La vitesse du flux de gènes est plus rapide que ce que l’on pensait (d’une dizaine à une centaine de kilomètres par génération) ce qui suggère que la capacité d’adaptation des populations marines aux changements climatiques pourrait être plus rapide qu’envisagée jusqu’à présent. Les structures génétiques observées à petite échelle ne seraient donc pas dû à des barrières de transport mais plutôt à de l’adaptation aux contrastes environnementaux abrupts, suggérant une possible plasticité de la diversité génétique en quelques générations de dispersion. Ce modèle offre une solution numérique flexible et économique pour comprendre et possiblement prédire la future réorganisation spatiale de la biodiversité due au changement global, contribuant ainsi à améliorer la gestion et à la protection des écosystèmes.

 

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Illustration schématique des deux modèles de connectivité multi-générations utilisés dans cette étude afin de prédire le flux de gènes chez 47 espèces réparties en neuf groupes taxonomique.

Crédit : MIO

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Performance des différents modèles de prédiction de flux de gènes sur 58 études de génétique des populations.

Les deux modèles de connectivité multi-génération développés présentent de meilleurs résultats que les modèles utilisés jusqu’à présent.

Crédit : MIO

Voir en ligne : Le communiqué sur le site de l’INSU

L’odyssée de l’arbre de fer

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Savez-vous que les forêts européennes comptent bien moins d’espèces de plantes que leurs équivalentes nord-américaines ou asiatiques ? Cette réalité d’aujourd’hui n’était pas le cas hier. Non, il ne s’agit pas d’impact humain, mais de l’histoire biogéographique des taxons végétaux qui autrefois présents en Europe ont, pour beaucoup, disparu de la région des suites des glaciations compte tenu de la particularité géographique européenne. Dans une étude publiée dans Review of Palaeobotany and Palynology, une équipe de chercheurs eurasiatiques s’est intéressée particulièrement à l’un de ces taxons dont l’histoire biogéographique apparaît désormais bien plus complexe que nous le pensions.

Pour restituer et comprendre l’histoire biogéographique des plantes et des écosystèmes en général, les chercheurs s’intéressent à une multitude de restes végétaux (feuilles fossiles, grains de pollen, fruits, graines) qui sont souvent très bien conservés dans les sédiments. Ils s’accumulent dans les bassins sédimentaires d’où ils peuvent être extraits et analysés des millions d’années plus tard, une approche essentielle de la paléoécologie. Parmi les restes végétaux, les grains de pollen ont mis en lumière la diminution importante de la biodiversité végétale en Europe au cours des cinq derniers millions d’années. En effet, la morphologie du pollen permet d’identifier la plante qui l’a produit, le plus souvent jusqu’au niveau du genre.

Pourtant, une équipe internationale est parvenue à différencier les deux espèces actuelles du même genre Parrotia, ce qui constitue une avancée capitale.

En effet, le Parrotie de Perse, encore appelé Arbre de fer (Parrotia persica C.A.Mey) fut pendant des décennies considéré comme la seule espèce du genre. Aujourd’hui cette espèce est endémique de la forêt hyrcanienne (sud de la mer Caspienne) mais fut autrefois très répandue sur le continent européen. Les pollens de Parrotia trouvés dans les archives sédimentaires étaient automatiquement affiliés à P. persica. Cela signifie également que tous les paramètres écologiques de P. persica étaient transposés dans les restitutions paléoécologiques. À vrai dire les pollens fossiles sont morphologiquement très proches en microscopie optique de ceux de l’espèce P. persica et il en va de même pour les feuilles fossilisées. Mais voici une dizaine d’années que l’existence d’une autre espèce, Parrotia subaequalis (Hung T. Chang) R.M.Hao & H.T. Wei, a été mise en évidence en Chine à plus de 600 km de la forêt caucasienne.

Les feuilles ont été étudiées en premier avec des conclusions sans appel : les feuilles, à bords lisses, du Parrotie de Perse sont aisément distinguables de celles de son cousin chinois aux bords dentés. Notre étude met en lumière des différences morphologiques significatives entre les grains de pollens des deux espèces en microscopie électronique à balayage, appuyées par une différenciation biométrique. Ces différences morphologiques ont été décelées dans le registre fossile, les spécimens antérieurs à 15 millions d’années paraissant attribuables au Parrotie chinois alors que les spécimens plus récents s’apparentent au Parrotie persan, ce qui ouvre de nouvelles perspectives de recherche sur le matériel pollinique fossile abondamment disponible.

Cette étude illustre combien notre connaissance de la biodiversité des forêts est encore incomplète. Sachant que les forêts européennes étaient plus riches avant les glaciations, il apparaît que leur richesse passée reste sous-estimée. Aujourd’hui, ces aires de répartition résiduelles minuscules comme la forêt hyrcanienne, sont des puits de connaissance inestimables et leur préservation est cruciale pour éclairer le passé de nos forêts afin d’anticiper leur devenir.

Le cas de Parrotia n’est certainement pas une exception et la variabilité dans le temps de nombreux autres taxons végétaux restent encore à approfondir. Ces études visent inexorablement à clarifier l’évolution de la diversité végétale sur notre le continent européen.

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Comparaison du pollen de Parrotia persica (à gauche) et Parrotia subaequalis (à droite) observé en microscopie électronique à balayage.
Aujourd’hui l’espèce P. persica est endémique de la forêt hyrcanienne située au nord de l’Iran et sur l’est de l’Azerbaïdjan ; l’espèce P. subaequalis est endémique d’une petite aire géographique à l’est de la Chine.

Crédit : B. Adroit

Voyage au cœur d’un cratère d’impact dans l’Arctique canadien

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Trois chercheurs du CEREGE (CNRS, Université d’Aix-Marseille), J. Gattacceca, Y. Quesnel et P. Rochette, reviennent d’une expédition dirigée par G. Osinski (Western University de London, Canada) sur l’île de Devon, la plus grande île déserte du monde (latitude 75,3 N) située dans la province du Nunavut (Canada). Il s’agissait pour l’équipe du CEREGE, financée par l’IPEV et l’INSU-CNRS, de comprendre l’origine d’une anomalie géophysique inhabituelle située exactement au centre du cratère d’impact de Haughton, d’un diamètre de 23 km et d’un âge de 39 millions d’années. Les participants canadiens ont travaillé, quant à eux, sur les méthodes de spectroscopie de terrain des roches impactées, en vue de valider les protocoles de mesures des sondes spatiales, tandis que l’astronaute de l’Agence Spatiale Canadienne Jeremy Hansen se formait à la géologie dans des conditions approchant les surfaces lunaires ou martiennes.

Lors d’une mission précédente en 2010, l’anomalie avait été précisée à l’échelle kilométrique (cf schéma). Elle associe une anomalie magnétique positive, indiquant la présence de roches plus aimantées que l’entourage, et d’une anomalie gravimétrique négative, indiquant la présence de roches moins denses. La modélisation suggère que le corps magnétique pouvait être très proche de la surface. Une telle combinaison d’anomalies n’avait jamais été observée au centre de cratères terrestres. L’impact d’Haughton, sur des roches carbonatées, se caractérise par une formation bréchifiée (débris de roches cimentés) et fondue très développée, ainsi que par un fort hydrothermalisme dû à la circulation de fluide chaud induite par l’impact. La mission 2013 (14 au 27 juillet) s’est focalisée sur la partie la plus superficielle de l’anomalie, d’une dizaine de mètres de large, dans le but d’obtenir des échantillons du matériel à son origine. Il a fallu d’abord localiser précisément cette anomalie par cartographie du champ magnétique et tomographie électrique à haute résolution, puis forer jusqu’à 13 mètres de profondeur pour retrouver la roche a priori responsable de l’anomalie, sous le permafrost et les sédiments glaciaires. Le matériel a été transporté sur la zone d’étude en petit avion (Twin Otter) à partir de la base de Resolute Bay, puis quad. La profondeur atteinte avec un matériel de forage de moins de 300 kg au total était une gageure. Les échantillons rapportés font partie de la formation de brèche d’impact fondue mais présentent une altération hydrothermale à première vue bien différente par la coloration et l’abondance de gypse de celle des brèches entourant l’anomalie. L’étude de ces échantillons au CEREGE, confrontée aux données géophysiques, va permettre de préciser les processus complexes se produisant au centre d’un cratère d’impact, et par exemple aider à comprendre les minéralisations associées aux impacts.

Voir en ligne : Retrouver cette annonce de presse de l’INSU-CNRS et les photos de la campagne sur le site de l’INSU

Penser globalement, agir localement : comment gérer le pâturage en zone aride dans un climat qui se réchauffe

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Une équipe internationale d’une centaine de scientifiques, coordonnée par INRAE, le CNRS et l’Université d’Alicante (Espagne), a mené une première étude mondiale afin d’évaluer l’impact du pâturage sur les écosystèmes arides de la planète, où se situent 78 % des parcours. Leurs résultats, publiés le 24 novembre dans la revue Science, montrent que le pâturage est bénéfique sous des climats relativement froids, et dans des zones géographiques montrant une forte biodiversité animale et végétale. A l’inverse, ces effets deviennent largement délétères dans les régions plus chaudes de la planète et pauvres en biodiversité. Les conclusions de cette étude peuvent contribuer à développer une gestion plus durable des pâturages, ainsi qu’à établir des actions de gestion et de restauration efficaces visant à atténuer les effets du changement climatique et de la désertification.

Le pâturage est une activité essentielle à l’élevage d’animaux domestiques. Il assure la subsistance d’une grande partie de la population mondiale, soutient d’importantes activités culturelles et spirituelles et est étroitement lié à de nombreux objectifs de développement durable des Nations Unies. Dans les zones arides, le pâturage est particulièrement important, puisque ces terres constituent 78 % des terres de parcours dans le monde et font vivre plus d’un milliard de personnes qui dépendent directement du bétail comme source de protéines et de revenus. Cependant, le pâturage est également considéré comme un facteur majeur de dégradation des sols et accélérant la désertification dans le monde. Malgré ces enjeux, aucune étude à ce jour n’avait tenté de caractériser l’effet du pâturage à une échelle mondiale. INRAE, le CNRS et l’Université d’Alicante (Espagne) ont associé plus de 100 scientifiques de 26 pays pour mener une vaste enquête de terrain sur 326 zones arides situées sur tous les continents. Ils ont pour cela développé des protocoles standardisés pour évaluer les impacts de la pression croissante du pâturage sur la capacité des écosystèmes mondiaux à fournir neuf services écosystémiques essentiels, parmi lesquels la fertilité et la protection contre l’érosion des sols, la production de fourrage/bois et la régulation du climat.

Des effets contrastés qui dépendent du climat et de la biodiversité

Leurs résultats montrent que l’effet du pâturage peut varier de manière importante à l’échelle globale et dépend directement des conditions climatiques, des sols et de la biodiversité locale. Ainsi, le pâturage est généralement bénéfique en zones arides sous des climats relativement froids comme les steppes de la Mongolie ou de la Patagonie, et dans des écosystèmes montrant une forte biodiversité animale et végétale comme les savanes africaines et le maquis méditerranéen. La diversité des plantes et des mammifères herbivores – tant domestiques que sauvages – promeut dans ces zones la fourniture de services essentiels comme la production de fourrage pour le bétail (qualité et quantité), ou le stockage de carbone, et la fertilité des sols, tout en limitant leur érosion. A l’inverse, les effets du pâturage deviennent largement délétères dans les zones arides plus chaudes et pauvres en biodiversité, par exemple dans certaines zones subdésertiques proches du Sahel, en Namibie, en Australie ou au Mexique (aux marges du désert de Sonora). Ainsi, le surpâturage tend à diminuer les stocks de carbone et la fertilité des sols et à augmenter l’érosion des sols à mesure que le climat devient plus chaud.

Si le pâturage est plutôt bénéfique sous des climats relativement froids, cette étude suggère que le pâturage pourrait interagir avec le changement climatique en cours et réduire la fourniture de services écosystémiques dans les zones arides les plus chaudes de la planète, avec des effets potentiellement dévastateurs pour le devenir de ces écosystèmes et leurs habitants [par exemple, dégradation accrue des sols et désertification]. Dans ce contexte, elle met également en lumière l’importance de préserver la biodiversité des zones arides mondiales dans leur intégralité (animale et végétale), non seulement pour conserver la capacité des écosystèmes aride à fournir des services essentiels pour les êtres humains, mais aussi pour atténuer le changement climatique et maintenir un élevage en climat plus chaud. La réponse des écosystèmes aux changements climatiques en cours – et leur atténuation – pourrait largement dépendre de la manière dont les pâturages sont gérés à l’échelle locale à mesure que le climat global se réchauffe. En résumé il s’agit de « penser globalement, agir localement ».

« Qu’est-ce qu’une zone aride ?

Les zones arides se définissent comme zones tropicales et tempérées avec un indice d’aridité inférieur à 0,65 couvrent 45 % de la surface terrestre et abritent un tiers de la population mondiale. Ils regroupent des écosystèmes subhumide, semi-aride, aride et hyperaride comme le maquis méditerranéen, les steppes, les savanes et les déserts. »

Voir en ligne : Le communiqué sur le site de l’INRAE