6 découvertes scientifiques insolites : des dauphins aux champignons

C'est une réalité regrettable : on n'a jamais assez de temps pour couvrir toutes les histoires scientifiques intéressantes que l'on rencontre. Chaque mois, nous mettons donc en lumière une poignée des meilleures histoires qui ont failli passer à travers les mailles du filet. La liste d'avril comprend le suivi des réparations navales romaines, la découverte que les champignons peuvent détecter l'urine humaine, l'écrasement de canettes de soda pour la science, et la physique qui explique pourquoi les dauphins nagent si vite.

LES DAUPHINS DOMESTIQUENT LES TOURBILLONS

Les dauphins sont d'excellents nageurs, mais les mécanismes précis qui leur permettent d'atteindre une vitesse et une agilité impressionnantes dans l'eau restaient flous. Des scientifiques japonais de l'Université d'Osaka ont mené de nombreuses simulations sur supercalculateur pour mieux comprendre comment les dauphins optimisent leur propulsion. Ils ont découvert que cela tient aux vortex, ou tourbillons, produits par les battements de leur queue, selon un article publié dans la revue Physical Review Fluids.

Lorsque les dauphins battent leur queue de haut en bas, ce mouvement pousse l'eau vers l'arrière et génère des courants tourbillonnaires de tailles variées. Les simulations informatiques ont permis de décomposer ces différentes tailles et de révéler que les premières oscillations de la queue produisent de grands anneaux de vortex qui créent une poussée. Ces grands anneaux génèrent ensuite de nombreux tourbillons plus petits. Cependant, les plus petits ne contribuent pas au mouvement vers l'avant.

L'équipe espère appliquer ces connaissances sur la mécanique de la propulsion sous-marine à la conception de robots sous-marins plus rapides et plus efficaces.

LES RÉPARATIONS NAVALES ROMAINES RÉVÉLÉES PAR LE POLLEN

En 2016, des archéologues ont découvert une épave de la République romaine, l'Ilovik–Paržine 1. L'épave a fait l'objet de nombreuses études, permettant de déterminer qu'elle avait été construite dans ce qui est aujourd'hui Brindisi, sur la côte sud-est de l'Italie. Plus récemment, l'analyse du pollen piégé dans les couches d'étanchéité du navire a révélé des réparations effectuées successivement en différents endroits de la mer Adriatique, selon un article publié dans la revue Frontiers in Materials.

Les recherches antérieures avaient largement négligé l'étude des matériaux non ligneux, comme les revêtements résistants à l'eau de mer. Les auteurs ont donc utilisé la spectrométrie de masse et d'autres méthodes pour examiner la composition moléculaire de dix échantillons de ce revêtement. Résultat : la résine de pin ou le goudron, appelé poix, était le composant principal. Mais un échantillon était un mélange de cire d'abeille et de poix, une combinaison propre aux constructeurs de navires grecs, connue sous le nom de zopissa. Ce mélange rend le revêtement plus facile à appliquer lorsqu'il est chauffé et confère à l'adhésif une plus grande flexibilité.

Comme la poix piège et conserve facilement le pollen, les chercheurs ont aussi pu identifier les plantes présentes au moment de l'application, et ainsi déterminer les régions où la poix avait été produite. Ils ont trouvé du pollen provenant d'environnements variés : forêts de chênes verts, de pins et de matorral, typiques des côtes méditerranéennes et adriatiques. D'autres échantillons contenaient de l'aulne et du frêne, plus courants près des rivières, ainsi que du sapin et du hêtre, typiques des régions montagneuses d'Istrie et de Dalmatie.

LE CRUSH PARFAIT : POURQUOI LES CANETTES S'ÉCRASENT COMME ELLES LE FONT

La façon dont une canette pleine se déforme n'est pas aléatoire. Le liquide à l'intérieur modifie la manière dont elle réagit à la force. La déformation peut commencer au milieu, et de légères variations de forme ou de taille peuvent influencer le moment où le premier anneau apparaît. Mais ensuite, la physique prend le dessus selon un processus hautement prévisible.

Les anneaux apparaissent parce que le métal s'assouplit lorsque la canette se comprime, puis se rigidifie, puis se comprime et se rigidifie à nouveau, répétant ce cycle jusqu'à la compression complète. Ce phénomène rappelle ce que l'on appelle le serpent homocline (homoclinic snaking).

Ces travaux pourraient aider les ingénieurs à détecter les premiers signes de défaillance dans ce type de structures.

LES DOUZE APÔTRES : UNE CAPSULE TEMPORELLE PLUS JEUNE QUE PRÉVU

L'Australie abrite de nombreuses merveilles naturelles, dont les « Douze Apôtres », un ensemble de stacks calcaires au large du parc national de Campbell, dans l'État de Victoria. Mais les mêmes forces géologiques qui les ont formés pourraient aussi causer leur perte. En 2005, quatre stacks se sont effondrés, suivis d'un cinquième quatre ans plus tard : il n'en reste plus que sept aujourd'hui.

Une équipe de l'Université de Melbourne a cherché à mieux comprendre leur formation. Les auteurs décrivent les Douze Apôtres comme une capsule temporelle environnementale, car leurs couches de calcaire enregistrent les variations de température et du niveau de la mer sur des millions d'années, à la manière des cernes des arbres. Grâce à des fossiles microscopiques, les chercheurs ont découvert que la formation est plus jeune que prévu : 8,6 à 14 millions d'années, contre une estimation antérieure de 7 à 14 millions d'années.

L'URINE PERTURBE LA COMMUNICATION ÉLECTRIQUE DES CHAMPIGNONS

Les champignons possèdent un vaste réseau souterrain interconnecté, leur véritable corps, qui leur permet de communiquer. Mais la manière dont l'information se propage dans ces réseaux mycéliens restait mystérieuse. Des chercheurs de l'Université de Tohoku, au Japon, ont montré que le flux électrique peut augmenter ou diminuer les niveaux de communication selon que l'on applique de l'eau ou de l'urine.

L'équipe a fixé des électrodes sur 37 champignons ectomycorhiziens, sensibles à l'ammoniac, un sous-produit de l'urine. Ils les ont arrosés avec de l'eau du robinet ou de l'urine, puis ont mesuré leur réponse électrique.

Résultat : arroser un seul champignon augmente l'activité électrique (et donc le flux d'informations), tandis que l'arroser sur une grande surface la réduit. Appliquer de l'urine sur un seul champignon réduit également le flux. La distance et la parenté génétique semblent aussi jouer un rôle.

Les auteurs émettent l'hypothèse que lorsque l'eau est largement appliquée, il n'y a pas besoin de communiquer puisque le réseau le sait déjà. Des recherches supplémentaires sont nécessaires.

QUAND LES AURORES MÉDIÉVALES TRAHISSENT DES TEMPÊTES SOLAIRES

Mieux comprendre la météo spatiale est vital, notamment les événements à protons solaires (SPE), qui projettent des particules à une vitesse proche de 90 % de celle de la lumière. Si un SPE survient lors d'une mission habitée – comme cela faillit arriver en 1972, manquant de peu les missions Apollo 16 et 17 –, les astronautes seraient exposés à des radiations mortelles.

La méthode classique pour dater un SPE consiste à mesurer le carbone 14 dans les arbres enfouis, mais elle est fastidieuse. Des scientifiques japonais ont mis au point une méthode interdisciplinaire pour repérer des SPE moins extrêmes, plus fréquents mais difficiles à détecter.

Ils ont épluché des sources médiévales et sont tombés sur le journal d'un courtisan japonais, Fujiwara no Teika, qui décrivit des « lumières rouges dans le ciel nord au-dessus de Kyoto » en février 1204 – une aurore. En mesurant le carbone 14 dans du bois d'asunaro de la région, l'équipe a retrouvé les pics caractéristiques d'un SPE. L'examen des cernes d'arbres a confirmé une aurore rouge en Chine entre 1200 et 1201.

Les auteurs ont aussi constaté des fluctuations plus courtes des cycles solaires à cette période. Cette approche ouvre la voie à une meilleure reconstitution des événements passés et à la prévision des risques pour les missions spatiales.