Les courants d’eau chaude qui rejoignent l’Europe sont aujourd’hui appelés par les climatologues la circulation de retournement (en anglais Atlantic meridional overturning circulation, AMOC). Cette circulation est composée d’eaux chaudes originaires du Golfe du Mexique qui rejoignent les côtes européennes avant de se refroidir, de bifurquer et de plonger en profondeur entre le sud du Groenland et le Labrador. Son fonctionnement est complexe et elle connaît d’importantes variations saisonnières et interannuelles. Le Gulf Stream est le plus connu de ces courants.

Par l’intermédiaire des masses d’air circulant d’ouest en est et se réchauffant à son contact, la circulation de retournement joue un rôle régulateur dans les climats d’Europe du nord-ouest, qu’on a appelé à tort « tempérés » malgré leur très grande variabilité et leur saisonnalité très contrastée et marquée par les extrêmes. Les modélisations actuelles n’annoncent pas la disparition de la circulation de retournement dans un avenir prévisible, mais elles indiquent qu’elle pourrait connaître des perturbations entraînant des hivers plus froids et des étés plus caniculaires, dans un contexte de réchauffement moyen de l’atmosphère terrestre soumis à de fortes variations locales.

Cependant une nouvelle étude due à René van Westen de l’Université d’Utrecht suggère que l’AMOC pourrait disparaître entre 2035 et 2064. On en trouvera ci-dessous les références et l’abstract.

Il en résulterait une rapide élévation du niveau moyen de la mer sur les côtes atlantiques de l’Amérique du Nord, un refroidissement des températures en Europe du Nord et des perturbations dans le rythme et l’intensité des moussons. Les probabilités de ces événements sont calculés à partir d’un certain nombre d’indices de références dit Early Warnings Signals tels que les températures de l’eau et le niveau de salinité. Mais ceux-ci sont trop récents et trop incertains pour permettre de prévoir l’avenir avec sécurité.

Il n’empêche qu’il convient d’être plus que jamais attentif à la nécessité de réduire la production des gaz à effets de serre, à commencer dans l’hémisphère Nord.

NB. Certains font valoir que ce phénomène serait le bienvenu en Europe du Nord, dont les côtes conserveraient longtemps un climat tempéré, voire glacial.

Référence

Probability Estimates of a 21st Century AMOC Collapse

Emma J.V. Smolders, René M. van Westen, Henk A. Dijkstra

There is increasing concern that the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) may collapse this century with a disrupting societal impact on large parts of the world. Preliminary estimates of the probability of such an AMOC collapse have so far been based on conceptual models and statistical analyses of proxy data. Here, we provide observationally based estimates of such probabilities from reanalysis data. We first identify optimal observation regions of an AMOC collapse from a recent global climate model simulation. Salinity data near the southern boundary of the Atlantic turn out to be optimal to provide estimates of the time of the AMOC collapse in this model. Based on the reanalysis products, we next determine probability density functions of the AMOC collapse time. The collapse time is estimated between 2037-2064 (10-90% CI) with a mean of 2050 and the probability of an AMOC collapse before the year 2050 is estimated to be 59 +/- 17%.

Subjects:	Atmospheric and Oceanic Physics (physics.ao-ph)
Cite as:	arXiv:2406.11738 [physics.ao-ph]
	(or arXiv:2406.11738v1 [physics.ao-ph] for this version)
	https://doi.org/10.48550/arXiv.2406.11738

Pour plus de détails, voir NewScientist
30 AUGUST 2024
P 37

Une équipe d’astronomes de Cambridge, dirigée par Roberto Maiolino a étudié GN-z11 avec les deux instruments du JWST’s capables de travailler dans la spectroscopie proche de l’infra-rouge, la Near-Infrared Camera (NIRCam) et le Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec). Ils ont pu y observer la première génération d’étoiles dite population III stars,
ainsi qu’ un trou noir supermassif absorbant des quantités considérables de matière et grandissant à un rythme accéléré.

Le calcul de l’âge des étoiles se fait en considérant l’importance des éléments lourds qu’elles contiennent. Ceux-ci proviennent des premières générations d’étoiles qui à leur mort faut de combustible les ont rejetés dans l’espace et que les étoiles plus récentes ont recyclés lors de leur formation. Les étoiles les plus jeunes, datant des cinq à six milliards d’années précédentes, sont dites de Population I . C’est le cas de notre soleil.

Viennent ensuite les étoiles de Population 2, que l’on peut observer dans les parties les plus anciennes de notre galaxie, la Voie Lactée. Aucun étoile de Génération 3 n’avait jusqu’alors été détectée. Leur existence était jusqu’à présent considérée comme hypothétique.

D’où l’importance de l’observation relatée ici

Référence

JWST-JADES. Possible Population III signatures at z=10.6 in the halo of GN-z11

Authors Roberto Maiolino,  and others

Finding the first generation of stars formed out of pristine gas in the early Universe, known as Population III (PopIII) stars, is one of the most important goals of modern astrophysics. Recent models have suggested that PopIII stars may form in pockets of pristine gas in the halo of more evolved galaxies. We present NIRSpec integral field spectroscopy and micro-shutter array spectroscopic observations of the region around GN-z11, an exceptionally luminous galaxy at z=10.6, that reveal a greater than 5 sigma detection of a feature consistent with being HeII1640 emission at the redshift of GN-z11. The very high equivalent width of the putative HeII emission in this clump (log(EW_rest(HeII)/A) = 1.79) and a lack of metal lines can be explained in terms of photoionisation by PopIII stars, while photoionisation by PopII stars is inconsistent with the data. The high equivalent width would also indicate that the putative PopIII stars likely have an initial mass function with an upper cutoff reaching at least 500 Msun. The PopIII bolometric luminosity inferred from the HeII line would be 7 x 10^9 Lsun, which would imply a total stellar mass formed in the burst of about 2 x 10^5 Msun. We find that photoionisation by the active galactic nucleus (AGN) in GN-z11 cannot account for the HeII luminosity observed in the clump but can potentially be responsible for an additional HeII emission observed closer to GN-z11. We also consider the possibility of in situ photoionisation by an accreting direct collapse black hole hosted by the HeII clump. We find that this scenario is less favoured, but it remains a possible alternative interpretation. We also report the detection of a Ly-alpha halo stemming out of GN-z11 and extending out to about 2 kpc as well as resolved funnel-shaped CIII emission likely tracing the ionisation cone of the AGN.

Comments:	A&A in press, 15 pages, 9 figures; replaced with accepted version
Subjects:	Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA); Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO)
Cite as:	arXiv:2306.00953 [astro-ph.GA]
	(or arXiv:2306.00953v3 [astro-ph.GA] for this version)
	https://doi.org/10.48550/arXiv.2306.00953
Journal reference:	A&A 687, A67 (2024)
Related DOI:	https://doi.org/10.1051/0004-6361/202347087

https://www.lemonde.fr/sciences/article/2024/08/13/ce-requin-dont-le-c-ur-ne-vieillit-pas-ou-si-peu_6278995_1650684.html

Vivre plusieurs siècles dans une eau glacée et la nuit éternelle , c’est le destin du requin du Groenland, espèce qui détient le record de longévité chez les vertébrés. Au moins trois cents, et peut-être cinq cents ans, selon une étude publiée en 2016.

Des scientifiques s’intéressent aux mécanismes qui pourraient expliquer la longévité exceptionnelle de ce poisson géant, qui peut atteindre 5 mètres. Depuis une décennie, les publications scientifiques s’accumulent, et le mystère s’éclaircit peu à peu.

« La première hypothèse, indique John Steffensen, professeur de biologie marine à l’université de Copenhague, au Danemark, qui organise des expéditions scientifiques pour étudier l’animal, c’est qu’il vit à très basse température. » Entre − 1,8 °C et 7,5 °C. Contrairement aux mammifères, qui maintiennent leur corps à une température constante, la température des requins suit celle de leur environnement. Quelques centaines de mètres sous la banquise, le corps du requin du Groenland descend à − 1,8 °C, le point de congélation de l’eau de mer. Si bas que son métabolisme, l’ensemble des réactions biologiques et chimiques de ses cellules, est très ralenti.

Une autre raison, c’est son mode de vie, avance Holly Shiels, professeure à la division des sciences cardio-vasculaires de l’université de Manchester, au Royaume-Uni. Il habite les profondeurs de l’océan, un lieu difficile d’accès pour les humains. Et il a très peu d’autres prédateurs. L’animal est lent, très lent. « Même quand on le relâche, il s’éloigne tout doucement

Une lenteur qui touche aussi son cœur. David McKenzie, directeur de recherche au CNRS (Montpellier), a plongé des requins dans une piscine sur un port de l’île de Disko, au Groenland, pour réaliser des électrocardiogrammes. « Leur cœur bat 4 à 6 fois par minute au repos », précise-t-il.

Une théorie, dite du « pace-of-life » (« rythme de la vie »), lie la longévité à la « rapidité » des fonctions métaboliques. Un colibri a un métabolisme et une fréquence cardiaque très rapides et vit environ trois ans. Le requin du Groenland, avec son métabolisme ralenti par le froid et son cœur très lent, vivrait au moins trois siècles. Mais cette théorie ne permet pas d’expliquer à elle seule sa longévité : « D’autres espèces arctiques ont la même fréquence cardiaque, mais des espérances de vie de vingt ou quarante ans. Il y a donc quelque chose de particulier chez lui. »

Le Français Pierre Delaroche a fait sa thèse en sciences cardio-vasculaires dans l’équipe de la biologiste britannique. Il a observé au microscope électronique les cellules cardiaques du requin. Des cellules qui semblent échapper au vieillissement. L’architecture du noyau, qui reflète l’activité des gènes, n’évolue pas avec l’âge. « Et on a observé que la quantité de mitochondries, ces petites usines de production de l’énergie cellulaire, ne diminue pas, contrairement à ce que l’on observe chez les mammifères ».

Chez les humains, l’incidence des maladies cardio-vasculaires augmente avec l’âge. « Nous ne produisons pas, ou très peu, de nouvelles cellules cardiaques. Donc notre cœur a notre âge », explique Holly Shiels. Quand nous vieillissons, il devient plus rigide – un phénomène appelé fibrose – et se remplit moins bien. « Nous avons montré que la fibrose augmente aussi avec l’âge chez le requin du Groenland, mais nous avons observé un dépôt de collagène, qui la compense, car c’est une protéine élastique. » Le cœur du requin, même à 300 ans, resterait donc souple, et pourrait garder un fonctionnement normal.

Avec son équipe, elle a aussi observé les artères coronaires, nourricières du cœur de l’animal : « Entre deux individus, l’un de 40 ans et l’autre de 200 ans, nous n’avons observé aucune différence. La maladie coronarienne, cause fréquente de dysfonctionnement cardiaque chez l’humain âgé, semble absente chez le requin du Groenland. » Le cœur humain et celui du requin sont différents dans leur anatomie, mais les mécanismes du vieillissement seraient communs

Au-delà du cœur, l’équipe britannique s’intéresse au métabolisme de ses muscles. Ewan Camplisson, doctorant, a étudié ses enzymes.

Sur les enzymes voir Wikipédia https://fr.wikipedia.org/wiki/Enzyme

Chez la plupart des animaux, la production et l’activité de ces agents qui travaillent sur la chaîne des réactions chimiques dans les cellules, tendent à diminuer avec l’âge. Mais pas chez le requin du Groenland. « Cela suggère que son métabolisme est spécial, et n’est probablement pas influencé par le vieillissement », avance Ewan Camplisson, qui a présenté ses résultats au congrès de la Société de biologie expérimentale, à Prague.

Alors, la réponse se cacherait-elle dans ses gènes ? « Pour l’instant, personne ne sait encore combien de chromosomes il possède ! »précise John Steffensen. L’étude de son code génétique ne fait que commencer. Le biologiste s’est associé à d’autres équipes pour le décrypter.

Le requin du Groenland recèle bien d’autres mystères. Personne ne sait vraiment jusqu’où s’étend son aire de répartition. En 2013, un spécimen de près de 4 mètres a été pêché dans le golfe du Mexique, à plus de 1 800 mètres de profondeur. « C’est inhabituel sous ces latitudes, mais nous pensons qu’on peut le trouver dans tout l’Atlantique Nord, très profondément, dans les eaux froides », seon le chercheur danois, qui équipe des requins de balises GPS pour mieux comprendre leurs migrations.

Une autre question intrigue particulièrement : où naissent et vivent les petits ? Les chercheurs interrogés racontent n’avoir presque jamais observé de jeunes. La grande majorité des individus capturés mesurent au moins 2 mètres, des quinquagénaires. « Pourquoi ne voyons-nous jamais de petits ? Est-ce qu’ils ont disparu parce qu’on a tué toutes les mères entre 1890 et la seconde guerre mondiale ? », s’interroge John Steffensen. En effet une génération entière aurait été anéantie à cette époque où le requin du Groenland était pêché pour l’huile de son foie, utilisée, comme celle des baleines, pour l’éclairage et l’industrie. Or, les chercheurs estiment que les femelles n’atteignent la maturité sexuelle qu’autour de 140 ans, et que leur gestation dure sept à huit ans. Un rythme de reproduction extrêmement lent, qui rend l’espèce particulièrement vulnérable.

Aujourd’hui les scientifiques craignent qu’il ne soit déjà menacé par le réchauffement climatique. Son habitat pourrait progressivement se réduire sous l’effet de l’augmentation des températures océaniques.

Source

Eye lens radiocarbon reveals centuries of longevity in the Greenland shark (Somniosus microcephalus)

Julius Nielsen and others

Science
12 Aug 2016 Vol 353, Issue 6300 pp. 702-704

DOI: 10.1126/science.aaf1703

Deep living for centuries

We tend to think of vertebrates as living about as long as we do, give or take 50 to 100 years. Marine species are likely to be very long-lived, but determining their age is particularly difficult. Nielsen et al. used the pulse of carbon-14 produced by nuclear tests in the 1950s—specifically, its incorporation into the eye during development—to determine the age of Greenland sharks. This species is large yet slow-growing. The oldest of the animals that they sampled had lived for nearly 400 years, and they conclude that the species reaches maturity at about 150 years of age.

Science, this issue p. 702

Abstract

The Greenland shark (Somniosus microcephalus), an iconic species of the Arctic Seas, grows slowly and reaches >500 centimeters (cm) in total length, suggesting a life span well beyond those of other vertebrates. Radiocarbon dating of eye lens nuclei from 28 female Greenland sharks (81 to 502 cm in total length) revealed a life span of at least 272 years. Only the smallest sharks (220 cm or less) showed signs of the radiocarbon bomb pulse, a time marker of the early 1960s. The age ranges of prebomb sharks (reported as midpoint and extent of the 95.4% probability range) revealed the age at sexual maturity to be at least 156 ± 22 years, and the largest animal (502 cm) to be 392 ± 120 years old. Our results show that the Greenland shark is the longest-lived vertebrate known, and they raise concerns about species conservation.

A u lendemain de la cérémonie de clôture des Jeux olympiques voulus comme une « trêve politique » par Emmanuel Macron, Lucie Castets candidate du Nouveau Front populaire (NFP) pour le poste de Première ministre a adressé dans un courrier aux députés et sénateurs des « groupes républicains », lundi 12 août ses « cinq grandes priorités » si elle prenait la tête du gouvernement. Elle leur a promis un « regain de place » face à l’exécutif.

Il est regrettable que ce courrier, cosigné par les sept chefs des groupes parlementaires de gauche, qui s’adresse en principe à tous les électeurs, n’ait pas été immédiatement publié sur Internet afin de permettre à chacun d’en juger.

« Les électeurs et électrices ont exprimé une très forte attente de changement » lors des législatives de juillet, qui ont « placé le Nouveau Front populaire en tête » mais laissé l’Assemblée nationale « fragmentée et sans majorité », écrit Lucie Castets dans ce courrier,

S’ils revendiquent le pouvoir, ces responsables entendent toutefois « prendre en compte l’ensemble des implications de ce scrutin », à commencer par la nécessité de « convaincre au-delà des rangs du NFP pour construire des majorités parlementaires ». Ils proposent donc un « changement de pratique » au sein du Parlement, pour « élaborer les textes en amont », mieux « répartir les responsabilités » lors des débats et davantage « partager l’ordre du jour » avec l’exécutif.

Tout cela est bel et bon. Nul en principe n’aurait quelque chose à y redire. Cependant beaucoup des électeurs dits de gauche qui souhaiteraient voir un futur gouvernement s’impliquer davantage que l’ancienne majorité dans de grands programmes de recherche scientifique et industrielle fondamentale regretteront que le courrier de Lucie Castets n’en dise pas un mot.

Lucie Castets et ses soutiens politiques veulent- ils voir le monde de demain, qui se construira de plus en plus dans de tels grands programmes aux ambitions terrestres mais aussi spatiales, se fassent sans la France. Faudra-t-il laisser Elon Musk et ses semblables parler à notre place ?

De plus voudraient-ils que l’on reproche aux femmes de gauche, même si elles ont « fait l’ENA » , de moins s’intéresser à ces questions qu’aux recettes de cuisine?

Cet article est repris avec quelques modifications, d’un original publié par futura-sciences que nous remercions.

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/physique-univers-va-t-il-bientot-mourir-cause-boson-higgs-particule-dieu-115101/

C’est une vieille question que se posent les théoriciens de la physique des particules élémentaires depuis la fin du 20e siècle et qui est devenue plus pertinente depuis que l’on a démontré en 2012 au Large Hadron Collider du CERN l’existence du boson de Brout-Englert-Higgs dit boson de Higgs. L’état quantique des champs de particules présent dans tout l’espace en rapport avec ce boson est-il stable ou finira-t-il par subir l’équivalent d’une désintégration radioactive en devenant un nouvel état entraînant la disparition des structures matérielles du cosmos, autrement la disparition de notre univers ? 

Un nouvel élément de réflexion au débat à ce sujet vient d’être apporté en ré-analysant l’évaporation quantique des trous noirs qui auraient pu se former pendant le Big Bang. Il y a quelques mois, Peter Higgs décédait, rejoignant Robert Brout qui avec son collègue et ami François Englert avait également proposé le même mécanisme que Higgs pour doter des particules de masses.

ll n’y a guère de doute que le nouveau boson, impliqué par ce mécanisme soit bien à l’origine de la masse des bosons W et Z du modèle électrofaible de Glashow-Salam-Weinberg qui unifie la force électromagnétique et la force nucléaire faible contribuant à chauffer l’intérieur de la Terre et à faire briller le Soleil.

Il semble probable que l’existence du boson de Higgs explique aussi les masses des quarks composant les neutrons et les protons, ainsi que celles des neutrinos.

Rappelons toutefois que le mécanisme de Brout-Englert-Higgs (BEH) n’explique pas la masse des protons et des neutrons qui provient pour l’essentiel d’autres voisins sans masses du photon, les gluons de la théorie des forces nucléaires fortes, la chromodynamique quantique

En outre, à strictement parler, c’est le champ de Higgs qui explique vraiment les masses des bosons W et Z, ainsi que probablement celles des quarks et des leptons via ce que l’on appelle des couplages de Yukawa. Le boson Brout-Englert-Higgs est alors l’équivalent quantique du boson du champ électromagnétique, le photon.

Rappelons aussi que le mécanisme de Brout-Englert-Higgs initialement proposé peut être généralisé et replacé dans une théorie au-delà de la physique du modèle standard de la physique des particules, par exemple celle de la supergravité. Or, on sait depuis longtemps que cela peut poser problème quant à ce que l’on appelle la stabilité du vide quantique.

(Voir Que sont les fluctuations du vide quantique ? https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4613)

De plus, la masse du boson de Brout-Englert-Higgs aujourd’hui mesurée suggère que ce vide pourrait bien être métastable, de sorte que l’état du vide quantique pourrait changer de telle sorte que le monde, tel que nous le connaissons, pourrait cesser d’exister selon une certaine probabilité encore à déterminer exactement, et dans un futur également à déterminer.

Dans un article de The Conversation, le physicien théoricien Lucien Heurtier en postdoctorat au King’s College London, explique que lui et ses collègues Louis Hamaide, Shi-Qian Hu et Andrew Cheek ont réexaminé cette question de la stabilité du vide quantique électrofaible. Cet article a été publié dans Physical Letters B et dont une version existe en accès libre sur arXiv.

On en trouvera ci-dessous les références et l’abstract

Le chercheur explique ainsi dans l’article de The Conversation :

« Il est peu probable que le champ de Higgs soit dans l’état d’énergie le plus bas possible. Cela signifie qu’il pourrait théoriquement changer d’état et passer à un état d’énergie plus faible à un certain endroit. Si cela se produisait, cela modifierait considérablement les lois de la physique.

Un tel changement représenterait ce que les physiciens appellent une transition de phase. C’est ce qui se produit lorsque l’eau se transforme en vapeur, formant des bulles au cours du processus. Une transition de phase dans le champ de Higgs créerait de la même manière des bulles d’espace de basse énergie contenant une physique complètement différente. Dans une telle bulle, la masse des électrons changerait soudainement, tout comme leurs interactions avec d’autres particules. Les protons et les neutrons – qui constituent le noyau atomique et sont constitués de quarks – se disloqueraient soudainement. En fait, quiconque subirait un tel changement ne serait probablement plus en mesure de le signaler.

Des mesures récentes des masses de particules du Grand collisionneur de hadrons (LHC) au Cern suggèrent qu’un tel événement pourrait être possible. Mais ne paniquez pas ; cela pourrait seulement se produire dans quelques milliers de milliards de milliards d’années, après notre retraite. »

Lucien Heurtier explique également que lui et ses collèges ont rapproché la possibilité d’une transition de phase dans le champ de Higgs à l’existence de trous noirs primordiaux formés pendant le Big Bang et capable de s’évaporer par effet quantique en donnant un rayonnement thermique chaud, le rayonnement Hawking.

Celui-ci est proportionnel à la masse du trou noir considéré. Or, plus il est chaud plus il va s’évaporer vite et voir sa masse diminuer, donc la température du rayonnement émis va augmenter. On peut alors montrer que si des trous noirs primordiaux plus légers que quelques milliers de milliards de grammes (10 milliards de fois plus petits que la masse de la Lune) s’étaient formés dans l’Univers primitif ils se seraient évaporés à l’heure actuelle.

Selon les modèles de Big Bang considérés, un spectre de masses différentes pour ces trous noirs primordiaux peut être calculé, ce qui conduit à des prévisions sur leur détectabilité via le rayonnement Hawking très intense produit par la phase finale de l’évaporation d’un trou noir, notamment dans le domaine des rayons gamma. Ceux nés de l’effondrement d’une étoile sont bien plus froids que le rayonnement fossile et donc ils absorbent aujourd’hui ce rayonnement plutôt que de contribuer à un rayonnement de fond.

Lucien Heurtier et ses collègues ont en fait repris sous un autre angle l’étude de l’effet du rayonnement Hawking des trous noirs primordiaux sur le vide quantique électrofaible déjà examinée depuis des décennies. Cette fois-ci, ils ont trouvé qu’un large spectre de masses de ces trous noirs aurait dû déstabiliser ce vide depuis longtemps et nous ne serions pas là pour en parler.

Ces minitrous noirs agiraient comme l’équivalent des germes de nucléation qui provoquent la formation de gouttes d’eau à partir de la vapeur ou encore lorsqu’un choc provoque la transformation en glace de l’eau liquide dans un état de surfusion. Donc, soit ces minitrous noirs ne se sont pas formés pendant le Big Bang,, soit une physique encore inconnue stabilise ce vide.

Pour aboutir à cette conclusion, les physiciens ont effectué des calculs et des raisonnements similaires à ceux qui ont déjà été menés en se basant sur les travaux du physicien Sydney Coleman, auteur de cours restés légendaires sur la théorie quantique des champs et la relativité générale.

Référence

Primordial Black Holes Are True Vacuum Nurseries

[Submitted on 3 Nov 2023]

Louis Hamaide, Lucien Heurtier, Shi-Qian Hu, Andrew Cheek

The Hawking evaporation of primordial black holes (PBH) reheats the Universe locally, forming hot spots that survive throughout their lifetime. We propose to use the temperature profile of such hot spots to calculate the decay rate of metastable vacua in cosmology, avoiding inconsistencies inherent to the Hartle-Hawking or Unruh vacuum. We apply our formalism to the case of the electroweak vacuum stability and find that a PBH energy fraction β>7×10−80(M/g)3/2 is ruled out for black holes with masses 0.8g<M<1015g.

Comments:	7 pages, 3 figures. Prepared for submission to PRL
Subjects:	High Energy Physics – Phenomenology (hep-ph); Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO); General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc); High Energy Physics – Theory (hep-th)
Cite as:	arXiv:2311.01869 [hep-ph]
	(or arXiv:2311.01869v1 [hep-ph] for this version)
	https://doi.org/10.48550/arXiv.2311.01869

Le monde découvre progressivement que l’hydrogène naturel H2 apportera peut-être au 21 e siècle une révolution comparables à celle apportée par le charbon le pétrole et le gaz au 19e siècle.

L’hydrogène naturel H2, également connu sous le nom d’hydrogène blanc (car il est produit naturellement dans la croûte terrestre), est une source d’énergie plus propre que les combustibles fossiles. Lorsqu’il est brûlé, cet hydrogène ne libère que de l’eau, contrairement à d’autres sources qui émettent des gaz à effet de serre. C’est pourquoi il est vu comme ayant un grand potentiel pour aider à la décarbonisation des industries.

Il se trouve dans la nature sous forme de gaz libre dans les couches de la croûte continentale, au fond de la croûte océanique, ou dans les gaz volcaniques, les geysers et les systèmes hydrothermaux.

Il pourra être produit en grande quantité par hydrolyse de l’eau quand l’on disposera dans une trentaine d’années de l’électricité produite par la fusion nucléaire que prépare le programme international Iter

Aujourd’hui, mais ce n’est qu’un tout début des chercheurs ont découvert le plus grand gisement de cette ressource naturelle au monde dans une mine en Albanie. Cette découverte inaugure de nouvelles manières de capturer l’hydrogène et de l’utiliser comme carburant propre.

Dans un article publié récemment dans la revue Science, dont on trouvera ci-dessous les références et l’abstract, ces chercheurs révèlent qu’ils ont trouvé ce qui est actuellement le plus grand réservoir d’hydrogène naturel du monde: dans une mine de chrome en Albanie, un petit pays montagneux de la péninsule des Balkans, dans le sud-est de l’Europe

L’hydrogène a été identifié dans une flaque d’eau située à environ 950 mètres de profondeur à l’intérieur de la mine Bulqizë en Albanie. Selon les auteurs, cette découverte révèle un taux élevé d’émission d’hydrogène géologique presque totalement pur, suggérant le potentiel d’avenir pour une nouvelle source d’énergie primaire extractible.

La mine se trouve au sein d’une étendue de roche riche en fer appelée ophiolite, qui est connue pour générer de l’hydrogène lorsqu’elle réagit avec l’eau. Ces massifs ophiolitiques sont des formations géologiques originaires de la croûte océanique et transportées vers les continents par les plaques tectoniques.

Les chercheurs estiment qu’environ 55 000 tonnes (50 000 tonnes métriques) d’hydrogène pourraient être contenus dans un réservoir sous la mine, une quantité qui pourrait suffire pour une utilisation locale pendant 238 ans.

La quantité d’hydrogène naturel s’échappant des profondeurs de la mine équivaut à environ 220 tonnes par an.

Laurent Truche, professeur de géochimie à l’Université Grenoble Alpes et auteur principal de l’article cité en référence, a déclaré dans un communiqué qu’ils ont « trouvé quelque chose de surprenant qui transforme une flaque de drainage à l’intérieur d’une galerie de mine en un jacuzzi de 30 mètres carrés bouillonnant d’hydrogène presque pur, à condition il est vrai qu’il ne provoque pas une explosion de grande ampleur ».

Aujourd’hui, la production d’hydrogène commercial implique l’utilisation de combustibles fossiles. Généralement, l’hydrogène est lié à d’autres molécules et doit être « séparé » en laboratoire, un processus coûteux en énergie et donc alimenté par des combustibles fossiles. Ce processus conduit à l’émission de gaz à effet de serre, résultant en ce qu’on appelle l’hydrogène gris. L’exception est l’hydrogène vert, qui est fabriqué avec des énergies renouvelables.

L’avantage de l’hydrogène naturel est qu’il n’exige pas ce processus, ce qui le rend moins cher : on estime qu’il coûte environ 1 dollar par kilo à produire, tandis que l’hydrogène vert coûte environ 6 dollars par kilo ; de plus, il ne libère pas de gaz à effet de serre lors de sa combustion. 

Cependant, les grandes réserves d’hydrogène naturel paraissent aujourd’hui rares. Il est vrai qu’elles n’ont pas été encore activement recherchées. La  révolution de l’hydrogène est encore à venir.

Référence de l’article :

Truche, L. et al. A deep reservoir for hydrogen drives intense degassing in the Bulqizë ophiolite. Science, v. 383, n. 6683, 2024.

Science Vol. 383, No. 6683

Laurent Truche and others
8 Feb 2024
Vol 383, Issue 6683

Editor’s summary

Hydrogen is an attractive alternative to traditional fossil fuels because it can be used to produce energy without generating carbon dioxide as a by-product. However, natural sources of hydrogen are rare and producing it is energy intensive. Truche et al. found a large natural source of hydrogen gas emitting from deep within the Bulqizë chromite mine. This large hydrogen flux is likely from long-term accumulation within a faulted reservoir. Places with similar geology should be good targets for finding other natural sources of hydrogen. —Brent Grocholski

Abstract

Deep crustal production of hydrogen (H2) is a potential source of primary energy if recoverable accumulations in geological formations are sufficiently large. We report direct measurements of an elevated outgassing rate of 84% (by volume) of H2 from the deep underground Bulqizë chromite mine in Albania. A minimum of 200 tons of H2 is vented annually from the mine’s galleries, making it one of the largest recorded H2 flow rates to date. We cannot attribute the flux solely to the release of paleo-fluids trapped within the rocks or to present-day active and pervasive serpentinization of ultramafic rocks; rather, our results demonstrate the presence of a faulted reservoir deeply rooted in the Jurassic ophiolite massif. This discovery suggests that certain ophiolites may host economically useful accumulations of H2 gas.

Ce texte est uns reprise allégée d’un article de Pierre Brisson sur son blog. Nous l’en remercions

https://blogs.letemps.ch/pierre-brisson/2020/11/21/la-cosmologie-cyclique-conforme-nous-ouvre-comme-jamais-des-perspectives-sur-linfini/

Depuis une dizaine d’années, Roger Penrose développe une théorie originale en mesure, selon lui, de résoudre certaines énigmes du Big Bang. Elle ouvre notamment des perspectives sur l’origine et le futur de notre Univers. Il s’agit du modèle de la cosmologie cyclique conforme (CCC).

Celle-ci a été mise à l’honneur récemment par l’attribution du Prix Nobel de physique 2020 à son auteur. Elle entrouvre une fenêtre sur les univers qui auraient pu exister avant le nôtre et ceux qui pourraient exister après celui-ci. Elle propose des réponses séduisantes à certaines questions qui se posent pour la compréhension de l’univers présent. Cependant, outre qu’elle reporte à toujours plus tard les réponses aux questions sur notre Origine et notre Fin, elle n’est pas validée par l’observation.

La CCC

L’hypothèse de la CCC suppose que toutes les fermions, ou particules possédant une masse, (c’est-à-dire notamment les protons et les électrons), finissent, sur la durée, par disparaitre de l’Univers où nous nous trouvons en en ayant épuisé les possibilités de changement, ou d’entropie), transformées en pur rayonnement.

Cela inclut l’évaporation de toute masse de cet univers y compris dans leurs ultimes concentrations, c’est-à-dire les trous noirs supermassifs subsistant après qu’ils auront englouti toute matière qui se trouve et se trouvera dans leur sphère d’influence gravitationnelle.

Cela inclut aussi, par auto-désintégration, les particules dotées d’une masse subsistant en dehors des trous noirs, c’est-à-dire celles qui auraient été trop éloignées pour être absorbées par les trous noirs ou pour s’annihiler entre elles

On peut comparer cet aboutissement à un certain épuisement de notre univers au bout d’une très longue vie, cet épuisement étant dû au temps et à l’expansion (l’étirement de l’espace). Ce serait une victoire temporaire de l’expansion sur la gravité qui ne disparaît pas mais qui n’a plus d’objet. Ce serait aussi un parachèvement de l’entropie.

C’est en effet sur l’évolution de l’entropie jusqu’à son terme et sur la contradiction qui apparait entre le niveau de cette entropie aujourd’hui et ce qu’elle était  en regardant vers le passé jusqu’au Big-bang, que repose le raisonnement de Roger Penrose.

Il est maintenant bien établi dans la communauté des cosmologues que nous allons vers toujours plus d’entropie et ce dans un sens immuable (application du second principe de thermodynamique). Cela implique qu’en regardant vers le passé, on devrait constater symétriquement une entropie de plus en plus basse, jusqu’à une entropie nulle au moment du Big-bang. Or la diversification de la matière dès le début de l’Univers observable montre une complexité certes faible mais déjà apparente, porteuse de la complexification (entropie) toujours croissante, en fonction de l’activation des forces de gravitation, que l’on constate ensuite (du fait même que l’expansion permet cette activation en désagrégeant la masse compacte initiale).

De « l’autre côté », à l’autre bout du processus, cette entropie croissante toujours portée par l’expansion, conduit au bout d’une durée tendant vers l’infini, à une époque très lointaine où toute matière sera refroidie à tel point que les derniers trous noirs supermassifs l’ayant absorbée, paraîtront plus chauds que leur environnement. Dans cet environnement où les trous noirs seront les derniers astres (puisque leur force d’attraction sera la plus forte), l’évaporation de Hawking (théorisée par Stephen Hawking et constituée de photons) qui en provient, s’accélérera jusqu’à ce qu’ils explosent et disséminent la totalité de l’énergie dont ils étaient porteurs dans un espace tellement distendu qu’ils ne pourront plus se reconcentrer.

Ce que théorise Roger Penrose pour expliquer la présence d’entropie dans l’univers primordial c’est que tous les constituants de l’univers précédant ne se désintègreront pas. Ce sont les fermions (neutrons, protons, électrons) qui subissent l’usure du temps. Les bosons, sans dimensions mais qui déterminent les champs, subsistent et, passant d’un univers à l’autre de même que la « géométrie conforme » qui structure le tout (elle conserve les angles non les distances) et la force gravitationnelle, devenue sans force puisque les fermions se sont évaporés dans des ensembles distendus à l’extrême.

Ce qui subsiste se reconcentre en une nouvelle origine, extraordinairement dense (en fait un nouveau mais unique trou noir), réutilisant la potentialité de la matière évanouie, et animé d’une force d’expansion extrêmement puissante résultant du résidu de force gravitationnelle du précédent univers (ce qui expliquerait la densité primordiale et l’accélération de l’expansion dans le précurseur du nouvel univers Du fait de son extrême densité, cette matière explose alors, lors d’un nouveau big-bang, en un nouvel univers chargé dès le début du résidu d’entropie de son prédécesseur.

On notera que selon Roger Penrose, l’explosion n’implique pas de phase d’inflation (phase d’expansion exponentielle) avant de parvenir à la surface définitive de dernière diffusion (CMB) comme prévu par l’actuelle théorie standard de la cosmologie.

Compte tenu de la conformité de la géométrie de cet univers avec celle de son prédécesseur, il devrait subsister en lui, ou à sa surface pour l’observateur que nous sommes, la trace des derniers grands événements intervenus dans le précédent, c’est-à-dire la trace des derniers trous noirs supermassifs avant leur évaporation. Retrouver de telles traces, serait une preuve tangible de la théorie.

Roger Penrose pensait avoir identifié dans les données collectées par l’observatoire spatial WMAP de la NASA, certaines structures (cercles concentriques d’anomalies de température) en surface de ce CMB (nommés « points de Hawking ») témoignages de l’évaporation de trousnoirs massifs qui répondaient aux caractéristiques attendues. Mais ces traces à la limite de nos capacités d’observation, ont été d’abord contestées et ensuite n’ont pas été confirmées par le télescope spatial Planck, successeur de WMAP et beaucoup plus puissant.

La communauté des cosmologues attend donc des preuves des astronomes et la CCC restera simplement une théorie jusqu’à ce qu’on les trouve.

Mais arrêtons-nous un instant, pour l’esthétique, sur cette image grandiose et impressionnante de l’ancien monde à bout de souffle, soit notre univers dans son très lointain futur. Il fait sombre puisqu’aucun astre ne brille plus dans l’espace étiré asymptotiquement vers l’infini. Les photons provenant du passé eux-mêmes, dont les longueurs d’onde se sont considérablement allongées, ne sont plus lumineux depuis bien longtemps et presque complètement froids.

Espacé par des milliards d’années-lumière, de gigantesques trous noirs luisent faiblement de leur rayonnement de Hawking (en photons). Il fait froid, de plus en plus froid, à un point tel que, par différence, ces trous noirs, derniers refuges et destructeurs de la matière, sont devenus relativement chauds et s’évaporent de plus en plus vite jusqu’à exploser et se disperser en diffusant d’énormes ondes gravitationnelles.

Bientôt, en dehors des photons, il ne reste plus qu’un squelette des autres bosons de ce qui fut notre Univers, totalement décharné et étiré sur des distances incommensurables. Ce squelette épuré mais toujours porteur de la géométrie conforme de son passé, se contracte par « transformation conforme » sans difficulté aucune et presque jusqu’à l’infiniment petit puisqu’il n’est plus contraint par la matière. Nous sommes au moment du « passage » (« crossover ») à l’aube d’un nouvel universèrse (ou dans le vocabulaire de Roger Penrose, d’un nouvel éon) dans laquelle tout redeviendra à nouveau possible grâce à la survivance « au-delà du miroir », des bosons et de l’énergie qui ont survécu au précédent univers

A quel moment les pré-humains sont-ils devenus des humains ? C’est une question que se posent depuis plus d’un siècle les paléo-anthropologues  Chaque nouveau fossile de primate qu’ils découvrent appartient-il à un humain ? Il y a cent ans le squelette du « presq’humain » Australopithecus fut découvert en Afrique du Sud, alors qu’il était recherché bien plus au nord. Cinquante ans après , ce furent les restes de l’australopithèque femelle Lucy, surnommée la grand-mère de l’humanité, qui furent trouvés dans les sables éthiopiens.

Les chercheurs de l’époque crurent pouvoir reconnaître dans ces deux événements l’apparition du genre humain Homo, à la suite de mutations que rien ne laissait prévoir.

Aujourd’hui, l’histoire de l’apparition de l’humanité est bien plus difficile à retracer. Ainsi il y a un siècle la majorité des anthropologues pensait que l’origine de l’humanité se trouvait en Eurasie, c’est-à-dire en Europe et en Asie considérées comme un continent unique. En effet, c’est en Europe que fut découvert le premiers Homo Neanderthalensis et en Asie le bien plus primitif Homo erectus.

Mais ensuite l’anthropologue Raymond Dart de l’Université de Witwaterstrand en Afrique du sud a pu étudier à partir de 1924 des fossiles provenant d’un site sud-africain nommé Taung. Il y a identifié un petit crane comportant des caractéristiques à la fois simiesques et propres à l’homme moderne. Il en a conclu qu’ils correspondaient à ceux d’un enfant d’un genre éteint qu’il a nommé Australopithecus africanus et qu’il a daté d’environ 2,8 millions d’années bp.

Ensuite vint Lucy. Son squelette, complet à 40%, était celui d’une australopithèque. Autour de lui ont été trouvés des fossiles pouvant être attribués à une dizaines d’individus de la même espèce que les chercheurs, dirigés par Tim White et le regretté Yves Coppens nommèrent Australopithecus afarensis. Plus audacieusement, ils annoncèrent que cette espèce était la première représentante du genre Homo.

A l’appui de cette hypothèse, ils évoquèrent le fait que celle-ci disposait de plus de caractéristiques que l’on retrouvera chez l’homo que n’en avaient les Australopithecus africanus,

Mais il ne fait aujourd’hui aucun doute que l’origine du genre Homo se situe en Afrique de l’Est. Le plus ancien représentant du genre ayant livré des ossements est l’Homo habilis dont les plus anciennes traces remontent à environ 2,8 millions d’années, puis des outils vieux de 3.3 millions d’années ont été découverts au Kenya Il est ensuite difficile de suivre précisément le schéma évolutif du genre Homo… On a retrouvé des Homo ergaster  (Homo erectus africains) vieux de 1.8 million d’années.

Entre 1 million d’années et environ 500 000 ans, les découvertes se font rares en Afrique… On retrouve ensuite la trace du genre Homo en Afrique de l’Est, en Zambie et en Afrique du Sud avec des crânes qui montrent des caractères modernes de sapiens (crâne plus globuleux, capacité crânienne plus élevée).

Suit un nouveau « vide » dans le buisson évolutif du genre Homo, faute de nouveaux fossiles découverts. Puis, des restes d’humains anatomiquement modernes ont été mis au jour dans le site de Jebel Irhoud au Maroc, qui avaient déjà livré plusieurs individus.

Les fossiles présentent certaines des caractéristiques dérivées uniques à Homo sapiens., l’Homme moderne. Ils sont datés d’environ 300 000 ans. Puis, des restes d’Hommes anatomiquement modernes, dont nous sommes les descendants, sont mis au jour en Ethiopie, datés entre 195 à 160 000 ans. L’un d’entre eux dont la mandibule est conservée montre un menton, signe distinctif de l’espèce Homo sapiens. Leur crâne et leur cerveau (1 400 cm3) ont la même forme que la nôtre. De plus, ils sont dépourvus de bras et épaules puissantes permettant de se déplacer dans les arbres . Ils ont à l’inverse des membres inférieurs longs permettant d’arpenter la savane.

A quel moment les humains deviendront-ils des post-humains ?

Cette question est rarement posée. Néanmoins elle intéresse de plus en plus de chercheurs en Intelligence Artificielle avancée et en robotique autonome. Ceux-ci prévoient que d’ici la fin du 21e siècle, sinon avant, des humains équipés des technologies numériques les plus avancées pourront remplacer les anciens humains dans la plupart des activités sociales essentielles.

Cela se fait déjà dans le domaine militaire où le combattant de terrain classique est de plus en plus complété par des drones intelligents de taille et format variés télécommandés par des opérateurs à distance. Nul n’ignore que ces automates peuvent être chargés de missions peu conformes à l’éthique militaire consistant notamment à détruire des immeubles civils et leurs habitants pour en extirper les terroristes s’y étant dissimulés.

Dans un domaine plus pacifique, les installations humaines durables sur les astres proches, la Lune et Mars notamment, ne pourront avant longtemps être confiées à des humains qui ne résisteraient pas aux radiations et aux températures. Il faudra faire appel à des hommes augmentés ou de synthèse n’ayant plus grand chose de l’humain tel que nous le connaissons.

Il est étonnant de constater le silence français concernant la production et l’utilisation de l’hydrogène en remplacement du pétrole. Certains projets existent, mais ils ne bénéficient pas de financements publics et privés correspondant à la véritable révolution industrielle, économique et sociétale qu’ils pourraient apporter. Dans les discussions actuelles entre le gouvernement et les organisations syndicales, personne n’a rappelé l’importance que prendrait un soutien actif , tant des pouvoirs publics que du secteur financier, aux investissements dans les domaines de l’hydrogène.

Rappelons qu’en alternative à l’hydrogène vert, produit à partir d’énergies renouvelables, l’hydrogène rose désigne de l’hydrogène obtenu par électrolyse de l’eau à partir d’électricité d’origine nucléaire. Or la France ne devrait pas manquer d’électricité d’origine nucléaire, compte tenu de son parc actuel et des projets à plus long terme inclus dans le projet Iter. Certes, actuellement, lors des hivers très froids, elle est un peu à court d’électricité, mais en ce cas la production d’hydrogène pourrait attendre quelques jours, Il suffirait d’avoir stocké de l’hydrogène liquide en quantité suffisante dans des réservoirs adéquats.

De plus, un gisement important a été découvert en Lorraine. Il pourrait contenir jusqu’à 46 millions de tonnes d’hydrogène blanc, c’est-à-dire d’origine naturelle, soit plus de la moitié de la production annuelle mondiale actuelle d’hydrogène produit à partir de gaz . Il en existe probablement d’autres sur le territoire.

Il existe certes un plan Hydrogène en France. Mais il n’est guère audacieux et est en recherche de financement.

Voir aussi

https://www.jeuxvideo.com/news/1911516/le-petrole-du-futur-les-etats-unis-trouvent-une-mine-d-hydrogene-capable-de-fournir-de-l-energie-pendant-des-millenaires.htm

Cliquer pour accéder à Manifeste-France-Hydrogene_Mai_2024.pdf

Rappel

Le LZ 129 Hindenburg, gonflé à l’hydrogène, a été construit par la firme allemande Zeppelin. Il fut le plus grand dirigeable commercial jamais réalisé et affecté sur une ligne régulière Europe-États-Unis.

Le vol inaugural du LZ 129 Hindenburg  a lieu le 4 mars 1936 à Friedrichshafen en Allemagne. Après 14 mois de service actif, il est détruit par un incendie, le 6 mai 1937, lors de son atterrissage à Lakehurst dans le New Jersey. Sa destruction est un événement médiatisé dans le monde entier qui met fin à l’aventure du transport transatlantique par dirigeable.

Les astronautes des futures missions spatiales de la Nasa pourront boire leur urine recyclée. Cela diminuera de façon appréciable la quantité d’eau potable embarquée.

D’ores et déjà, les équipages de la Station Spatiale Internationale boivent une partie de leur urine. De même, leur sueur est recyclée. Mais les équipement requis à cette fin, qui servent aussi à récupérer les fèces, sont lourds et peu commodes. Au retour sur Terre, ils sont brûles ou jetés, ce que certains considèrent comme un gaspillage inadmissible.

Des chercheurs de la Cornell University à New York ont mis au point un appareil de 8 kg de la taille d’une boite à chaussures qui peut collecter l’urine grâce à des cathéters externes adaptables aux deux sexes et la filtrer pour la rendre buvable directement en la faisant passer par un filtre dit two-step osmosis filter.

Voir dans le cas des usages urbains https://digestedorganics.com/tsro-brochure/

Pour le moment il s’agit d’un dispositif testé en laboratoire mais des essais en vraie grandeur sont prévus dans les prochaines missions. La Nasa a prévu de demander à la société Axiom Space https://www.axiomspace.com/de lui faire des propositions en ce sens.

De tels système de recyclage de l’urine seront indispensables pour les prochaines missions sur la Lune et ultérieurement sur Mars.

Il va de soi qu’il sera bien plus complexes de recycler les matières solides

Référence

https://www.frontiersin.org/journals/space-technologies/articles/10.3389/frspt.2024.1391200/full

The current waste management system within the Extravehicular Mobility Unit (EMU) consists of a disposable diaper—the Maximum Absorbency Garment (MAG)—that collects urine and feces during extravehicular activities (EVAs) that last up to 8 h. Such exposure to waste for prolonged periods of time contributes to hygiene-related medical events, including urinary tract infections and gastrointestinal distress. Historically, prior to using the MAG, astronauts have limited their food intake or eaten a low-residue diet before embarking on physically demanding spacewalks, reducing their work performance index (WPI) and posing a health risk. Furthermore, the current 0.95 L In-suit Drink Bag (IDB) does not provide sufficient water for more frequent, longer-range spacewalks, which carry greater potential for contingency scenarios requiring extended time away from a vehicle. High transport costs per pound to space and resource scarcity exacerbate these challenges, underscoring the need for water-efficient waste management. This paper introduces a novel in-suit urine collection and filtration system developed in the Mason Lab at Weill Cornell Medical College that could address these hygiene and hydration concerns. The device would collect astronaut urine via an external catheter and filter it using forward and reverse osmosis (FO-RO) into potable water, creating a sustainable and hygienic circular water economy, enhancing astronaut wellbeing. This research aims to achieve an 85% urine collection rate using a modified MAG. The modified MAG will be made of a flexible compression material lined with antimicrobial fabric, and urine is collected through a silicone urine collection cup, which differs for male and female astronauts to conform to anatomy. Urine collection via a vacuum pump is triggered by a humidity sensor that detects the presence of urine in the cup. The FO-RO filtration system targets a minimum of 75% water recovery, while consuming less than 10% of EMU energy. To meet health standards, the filtrate maintains low salt levels (<250 ppm NaCl) and effectively removes major urine solutes (urea, uric acid, ammonia, calcium). However, further research and testing are warranted to refine and implement these innovations for future space missions, contributing to the advancement of deep space exploration technologies and astronaut health and performance.