Faits scientifiques qui semblent faux mais sont vrais, allant des excréments de wombats en forme de cube à un pulsar tournant 716 fois par seconde, tous confirmés par la recherche.
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Certains faits scientifiques n'ont pas besoin d'être embellis. Une méduse qui peut revenir à un stade antérieur de son cycle de vie. Une planète dont le jour dure plus longtemps que l'année. Une tour de fer à Paris qui grandit mesurablement chaque été. Rien de tout cela ne nécessite de dramatiser. C'est simplement ce qui se passe lorsque la biologie, la géologie et la physique opèrent à des échelles ou des vitesses bien au-delà de l'expérience humaine ordinaire. Ce qui suit est une liste de 20 faits scientifiques qui semblent faux mais sont vrais, vérifiés à partir de recherches, de mesures et d'observations directes derrière chacun d'eux.
La raison pour laquelle ces faits semblent inventés a moins à voir avec les faits eux-mêmes et plus à voir avec la façon dont le monde naturel se comporte différemment une fois que les conditions sortent de la gamme étroite que les humains ont évolué pour attendre. Un taux de rotation de 716 fois par seconde semble invraisemblable uniquement parce que rien dans la vie quotidienne ne tourne aussi vite. Un étang en Antarctique qui refuse de geler malgré un froid brutal semble invraisemblable uniquement parce que la plupart des gens n'ont jamais été à côté d'une eau aussi salée. Une fois le mécanisme expliqué, qu'il s'agisse de friction des marées, de mécanique orbitale, de chimie ou de pression évolutive, l'étrangeté se résout en loi physique ordinaire.
Aucun des 20 éléments ci-dessous ne repose sur l'exagération ou une interprétation lâche du mot vrai. Chacun est tiré de recherches publiées, de mesures directes ou d'observations documentées, et chacun est écrit pour se suffire à lui-même, qu'il s'agisse de la première diapositive qu'un lecteur voit ou de la dernière. Certains concernent le système solaire et la physique d'objets extrêmes comme les pulsars et les étoiles à neutrons. D'autres concernent la biologie des animaux dont les corps résolvent des problèmes de manière que l'évolution n'a jamais rendue intuitive pour les humains. Quelques-uns sont des phénomènes physiques ordinaires cachés à la vue de tous, comme un monument parisien qui change de taille avec les saisons.
Traitez cela moins comme une trivialité et plus comme une liste de faits qui résistent à l'examen, méritant d'être utilisés, cités ou répétés avec confiance.
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Les wombats sont les seuls animaux connus à produire des excréments en forme de cube, et la forme se forme à l'intérieur de l'intestin plutôt qu'au point de sortie. Des chercheurs de Georgia Tech, dirigés par la chercheuse en biomécanique Patricia Yang, ont confirmé le mécanisme en 2018 en étudiant les intestins de wombat. Ils ont découvert que les parois de l'intestin inférieur varient en élasticité, s'étirant plus dans certaines régions que d'autres lorsque les déchets passent.
Cet étirement inégal moule le matériau en pellets à côtés plats avec des coins vifs, à peu près de la taille d'un dé, bien avant qu'il n'atteigne la sortie. La forme n'est pas accidentelle. Les wombats utilisent leurs excréments pour marquer leur territoire, souvent en les empilant sur des bûches, des rochers et d'autres surfaces surélevées où une boule arrondie roulerait simplement. Un cube reste en place.
Les wombats sont des marsupiaux fouisseurs originaires d'Australie, et leur tractus digestif est inhabituellement long par rapport à leur taille corporelle. Former un seul excrément peut prendre plusieurs jours, en grande partie parce que les wombats extraient autant d'humidité et de nutriments que possible d'un régime de graminées dures et fibreuses. Ce temps de transit prolongé donne à l'intestin le temps de remodeler le matériau avant qu'il ne se solidifie.
L'équipe de Yang a testé l'idée en utilisant des ballons et des sections d'intestin de porc conçues pour avoir une rigidité variable. Les expériences ont confirmé qu'un tube extensible avec des régions d'élasticité différente peut produire des formes cubiques sans aucune coupe ni moulage externe. La découverte a également suscité l'intérêt des ingénieurs en fabrication, qui ont cité la méthode du wombat comme un modèle possible pour façonner des matériaux tels que le tissu ou la céramique en formes de cube sans moule, un processus normalement énergivore.
Un wombat adulte produit entre quatre et huit cubes par passage aux toilettes et peut en laisser près de 100 dispersés sur son territoire en une seule nuit, selon les observations de terrain du même groupe de recherche. Cela reste le seul cas documenté d'un intestin, plutôt qu'une structure externe, façonnant les déchets solides en une forme géométrique.
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Une pieuvre fait circuler son sang en utilisant trois cœurs distincts, et ce sang est bleu au lieu de rouge. Deux des cœurs, appelés cœurs branchiaux, pompent chacun le sang à travers une des deux branchies de l'animal. Un troisième, le cœur systémique, pousse le sang oxygéné vers le reste du corps.
La couleur bleue vient de l'hémocyanine, une protéine à base de cuivre qui transporte l'oxygène dans le sang des pieuvres à la place de l'hémoglobine à base de fer présente chez les humains et la plupart des vertébrés. Le sang à base de cuivre lie l'oxygène moins efficacement que le sang à base de fer, surtout dans l'eau chaude ou pauvre en oxygène. Cette inefficacité est en partie pourquoi les pieuvres dépendent d'un système circulatoire aussi élaboré pour approvisionner leurs tissus.
Le cœur systémique s'arrête en fait de battre lorsqu'une pieuvre nage, ce qui est une des raisons pour lesquelles la plupart des espèces de pieuvres préfèrent ramper le long du fond marin. La nage prolongée épuise rapidement une pieuvre, c'est pourquoi l'animal alterne généralement des éclats de propulsion par jet avec des périodes de repos. Ramper permet au cœur systémique de continuer à fonctionner normalement, délivrant de l'oxygène sans la contrainte que la nage impose.
La chimie sanguine de la pieuvre aide également certaines espèces à tolérer l'eau froide et pauvre en oxygène. Les espèces vivant dans les eaux antarctiques, y compris les membres du genre Pareledone, ont un sang avec des concentrations exceptionnellement élevées d'hémocyanine. Cela leur permet d'extraire suffisamment d'oxygène de l'eau qui laisserait de nombreux autres animaux en manquer.
Le système nerveux renforce combien cet animal est construit différemment. Environ deux tiers des neurones d'une pieuvre ne se trouvent pas dans son cerveau mais dans ses bras. Chaque bras peut traiter des informations sensorielles et exécuter des mouvements avec un degré d'indépendance du contrôle central. Combiné avec le système circulatoire à trois cœurs, cela fait de la pieuvre l'un des animaux structurellement les plus inhabituels étudiés par les biologistes marins, malgré sa présence courante dans les bassins de marée, les aquariums et les marchés de fruits de mer du monde entier.
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Vénus met 243 jours terrestres pour réaliser une rotation complète sur son axe, mais seulement 225 jours terrestres pour orbiter autour du soleil, ce qui fait qu'une journée vénusienne est plus longue qu'une année vénusienne. La rotation de la planète est si lente, et son orbite comparativement si rapide, que les deux chiffres se croisent entièrement.
Vénus tourne également à l'envers par rapport à la plupart des planètes du système solaire, un schéma que les astronomes appellent rotation rétrograde. Vue depuis le pôle nord du système solaire, chaque planète orbite autour du soleil dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, et la plupart tournent également dans le sens inverse des aiguilles d'une montre sur leur axe. Vénus tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. Si sa couche nuageuse épaisse se dégageait suffisamment pour voir le soleil depuis la surface, il semblerait se lever à l'ouest et se coucher à l'est.
La cause de cette rotation inversée est encore étudiée. Une explication implique un impact géant tôt dans l'histoire du système solaire qui aurait pu incliner ou inverser la rotation de la planète. Une autre désigne l'atmosphère dense de Vénus, environ 90 fois la pression de surface de la Terre. Cette atmosphère a pu ralentir et inverser progressivement la rotation de la planète sur des milliards d'années à travers des marées atmosphériques, un effet de traînée lente entre l'air et la planète solide en dessous.
Parce qu'une journée vénusienne est si longue, n'importe quel emplacement à la surface connaît une longue période de jour suivie d'une longue période de nuit, chacune durant bien plus de 100 jours terrestres. Les températures de surface ne varient cependant pas drastiquement entre les deux, car l'atmosphère retient la chaleur si efficacement que le jour et la nuit restent proches d'une température torride de 900 degrés Fahrenheit.
Vénus est souvent appelée la jumelle de la Terre en raison d'une taille et d'une masse similaires. Sa rotation, son atmosphère et ses conditions de surface en font l'un des environnements les plus hostiles parmi les huit planètes, malgré son orbite à une distance légèrement plus proche du soleil que celle de la Terre.
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Le miel bien conservé peut rester comestible indéfiniment. Des archéologues ont récupéré des pots de miel dans des tombes égyptiennes anciennes, scellés il y a plus de 3 000 ans, qui étaient encore chimiquement intacts et sûrs à déguster. Une faible teneur en humidité, une forte acidité et du peroxyde d'hydrogène produit lors de la fabrication du miel se combinent pour créer un environnement où les bactéries et les champignons ne peuvent pas survivre.
Les abeilles construisent cette stabilité en traitant le nectar. Les ouvrières ingèrent et régurgitent le nectar à plusieurs reprises, ajoutant une enzyme appelée glucose oxydase qui transforme une partie du sucre en acide gluconique et en peroxyde d'hydrogène. Le résultat est un miel avec un pH généralement compris entre 3 et 4,5, suffisamment acide pour empêcher la plupart des micro-organismes de se développer.
La teneur en humidité est tout aussi importante. Les abeilles ventilent le nectar avec leurs ailes à l'intérieur de la ruche pour évaporer l'excès d'eau, réduisant le miel à environ 17 ou 18 % d'eau. La plupart des bactéries et des moisissures ont besoin de bien plus d'humidité pour survivre et se reproduire. La faible teneur en eau du miel attire efficacement l'humidité de toute cellule microbienne qui le touche, un processus appelé osmose, qui déshydrate et tue l'organisme avant qu'il ne puisse se multiplier.
Le miel peut cristalliser avec le temps, devenant trouble et granuleux, mais cela ne signifie pas qu'il a tourné. Le miel cristallisé reste sûr à manger et peut être retransformé en liquide en réchauffant doucement le récipient scellé dans de l'eau tiède. Ce n'est que lorsque le miel est exposé à un excès d'humidité, généralement à cause d'un récipient mal scellé, qu'il devient vulnérable à la fermentation et à la croissance de levures.
Le miel égyptien antique trouvé dans les fouilles archéologiques, y compris dans la tombe de Toutankhamon, est souvent cité comme le cas d'école le plus clair. Malgré des millénaires scellés dans des vases en argile, des tests ont montré que la composition chimique du miel était restée largement inchangée. Les apiculteurs modernes comptent toujours sur la même chimie de base pour conserver le miel pendant des années sans les conservateurs utilisés dans la plupart des autres aliments.
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Une banane contient suffisamment de potassium-40 pour enregistrer une petite quantité inoffensive de radioactivité, c'est pourquoi les physiciens utilisent parfois une mesure informelle appelée dose équivalente de banane. Le potassium est essentiel à la santé humaine, et une petite fraction de tout le potassium naturellement présent existe sous la forme de l'isotope radioactif potassium-40, quelle que soit sa source.
Le potassium-40 se décompose lentement, et les bananes en contiennent une quantité mesurable simplement parce qu'elles sont exceptionnellement riches en potassium, avec environ 400 milligrammes dans un fruit moyen. Cette radioactivité ne présente aucun risque pour la santé. Une personne devrait manger un nombre invraisemblable de bananes en un court laps de temps, plus qu'il ne pourrait physiquement tenir dans le système digestif, pour s'approcher d'une dose dangereuse, puisque le corps régule les niveaux de potassium et excrète tout excès.
La dose équivalente de banane est devenue une manière décontractée pour les physiciens et les éducateurs en sciences de décrire des expositions à de très faibles radiations sans paraître alarmant. La radiation de fond provenant des rayons cosmiques, du sol et des matériaux de construction délivre une dose bien plus importante au cours d'une journée ordinaire qu'une banane ne le pourrait jamais. Une radiographie thoracique, une radiographie dentaire ou un vol transcontinental exposent une personne à des niveaux de radiation bien plus élevés que le contenu en potassium-40 d'une banane.
D'autres aliments courants contiennent également du potassium-40, y compris les pommes de terre, les épinards et les haricots de Lima, tout comme le corps humain lui-même, puisque les tissus humains contiennent du potassium et émettent donc une petite quantité constante de radiation par eux-mêmes. Les noix du Brésil ont une radioactivité naturelle plus élevée que les bananes, grâce au potassium et au radium de trace absorbé par le système racinaire exceptionnellement profond de l'arbre.
Aucune de ces radioactivités ne s'accumule dans le corps en mangeant des bananes. Les reins régulent étroitement les niveaux de potassium, maintenant la présence de l'isotope à peu près constante, peu importe le nombre de bananes qu'une personne mange.
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Les requins existent depuis environ 400 à 450 millions d'années, tandis que les premières plantes ressemblant à des arbres n'ont apparu qu'il y a environ 350 à 390 millions d'années. Cela signifie que les requins précèdent les arbres de dizaines de millions d'années. Les écailles de requin les plus anciennes confirmées dans les archives fossiles datent de la période ordovicienne, bien avant que les plantes terrestres n'évoluent les structures ligneuses nécessaires pour atteindre de grandes hauteurs.
Les arbres, au sens moderne de plantes avec un tronc rigide capable de supporter une réelle hauteur, ont émergé au cours de la période dévonienne. L'un des premiers organismes connus ressemblant à des arbres, l'Archaeopteris, est apparu il y a environ 385 millions d'années et a atteint plusieurs dizaines de pieds de haut, avec des racines et un schéma de ramification similaire aux arbres modernes, bien qu'il se reproduise en utilisant des spores plutôt que des graines.
Les requins, quant à eux, s'étaient déjà diversifiés en plusieurs lignées au moment où les arbres sont arrivés. Les preuves fossiles, y compris les dents de requins et les écailles dermiques appelées denticules, montrent les premiers requins nageant dans les mers ordoviciennes et siluriennes des centaines de millions d'années avant que l'Archaeopteris ne prenne racine. Les requins modernes appartiennent à une lignée qui a survécu à cinq événements d'extinction massive, y compris celui qui a éliminé les dinosaures il y a environ 66 millions d'années.
Cette chronologie est en contradiction avec l'imagination populaire, puisque les arbres semblent primordiaux, formant l'arrière-plan de presque toutes les scènes préhistoriques, y compris les représentations de dinosaures marchant à travers des forêts denses. Les requins, en revanche, sont généralement représentés comme un seul prédateur océanique plutôt que comme l'une des plus anciennes lignées survivantes de la planète. Un point de référence utile : les requins étaient déjà des prédateurs océaniques établis bien avant que le supercontinent Pangée ne s'assemble, il y a environ 335 millions d'années, et bien avant l'apparition des premiers dinosaures, il y a environ 240 millions d'années.
Les espèces de requins d'aujourd'hui, y compris le grand requin blanc et le requin marteau, sont des ajouts relativement récents à cette longue lignée. Mais le groupe dans son ensemble retrace son ascendance plus loin que presque tous les autres groupes de vertébrés vivants, et plus loin que les arbres qui ombragent maintenant les rivières et les côtes du monde entier.
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Turritopsis dohrnii, une espèce de méduse trouvée dans la mer Méditerranée et maintenant répandue dans une grande partie des océans du monde, peut revenir de son stade adulte de méduse à un stade juvénile de polype. Cela réinitialise son cycle de vie au lieu de le terminer par la vieillesse. Le processus, appelé transdifférenciation, permet aux cellules entièrement formées de se convertir en différents types de cellules, annulant une grande partie du développement biologique de l'animal.
La plupart des méduses, comme la plupart des animaux, suivent un cycle de vie linéaire : elles éclosent, mûrissent en une méduse adulte, se reproduisent et meurent. Turritopsis dohrnii peut déclencher le processus inverse en réponse au stress, aux dommages physiques, à la famine, ou simplement à la vieillesse. Son corps adulte en forme de cloche se transforme en un kyste ressemblant à une goutte qui se développe ensuite en une colonie de polypes, le même stade de vie précoce que la méduse a commencé comme larve.
Les biologistes marins ont observé cette inversion à plusieurs reprises en laboratoire, avec des méduses individuelles passant plusieurs fois entre les stades de méduse et de polype plutôt que de mourir après un seul cycle. C'est pourquoi l'espèce a obtenu le surnom de méduse immortelle, bien que le terme se réfère à sa capacité à éviter la mort par vieillissement plutôt qu'à une incapacité à mourir par d'autres moyens. Ces méduses peuvent encore être tuées par des prédateurs, des maladies ou des conditions environnementales.
Des chercheurs, dont le biologiste Shin Kubota de l'Université de Kyoto, étudient l'espèce depuis des décennies pour comprendre les mécanismes cellulaires derrière la transdifférenciation, car le processus pourrait offrir un aperçu du vieillissement et de la régénération cellulaire de manière plus large. La méduse elle-même est petite, généralement seulement quelques millimètres de large, et facile à oublier à l'état sauvage, mais sa stratégie de reproduction en a fait l'un des invertébrés les plus étroitement étudiés en biologie du développement.
L'espèce s'est également répandue bien au-delà de son aire méditerranéenne d'origine, probablement transportée dans l'eau de ballast des cargos. Des populations ont été enregistrées dans les eaux près du Japon, du Panama, de l'Espagne et de la Floride. Malgré son cycle de vie inhabituel, Turritopsis dohrnii se nourrit de proies ordinaires comme le plancton et les œufs de poisson, et sa biologie ressemble par ailleurs à celle d'espèces de méduses apparentées qui ne peuvent pas inverser le vieillissement.
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La Tour Eiffel peut croître d'environ 15 centimètres, soit environ 6 pouces, entre les jours les plus froids de l'hiver et les jours les plus chauds de l'été, un changement causé par la dilatation thermique de sa structure en fer. À mesure que le fer puddlé chauffe, ses atomes vibrent plus et s'écartent légèrement, augmentant le volume du métal et, avec lui, la hauteur de la tour.
Cet effet est minime au niveau de chaque poutre ou rivet, car le fer se dilate généralement de seulement quelques millièmes de millimètre par mètre pour chaque degré Celsius d'augmentation de température. Mais la tour mesure environ 330 mètres de haut, y compris ses antennes, et cette hauteur multiplie l'effet suffisamment pour produire un changement mesurable sur l'ensemble de la structure entre une journée glaciale de janvier et un après-midi chaud de juillet.
Le chauffage inégal ajoute un deuxième effet. Comme le soleil frappe directement un seul côté de la tour à la fois, ce côté se dilate plus que les côtés ombragés. Cela fait pencher légèrement la tour à l'opposé du soleil au cours de la journée, un mouvement qui peut déplacer le sommet de la tour de plusieurs centimètres avant qu'il ne revienne à sa position de repos une fois que le soleil se déplace. Les ingénieurs qui surveillent la santé structurelle de la tour suivent à la fois cette inclinaison et le changement de hauteur saisonnier dans le cadre de la maintenance de routine.
Aucun de ces mouvements ne menace la stabilité de la tour. Gustave Eiffel et son équipe d'ingénierie ont conçu la structure en tenant compte de l'expansion thermique, en utilisant des matériaux et des joints destinés à s'adapter aux variations saisonnières et quotidiennes de température sans stresser la ferronnerie. La tour tient debout depuis 1889 et continue de se dilater et de se contracter chaque année sans conséquence structurelle.
Le même principe explique pourquoi les ponts incluent des joints de dilatation, pourquoi les rails de chemin de fer sont posés avec de petits espaces ou construits en utilisant des rails soudés en continu conçus pour supporter la chaleur, et pourquoi les lignes électriques s'affaissent plus en été qu'en hiver. La Tour Eiffel rend simplement l'effet visible à une échelle monumentale, sur l'une des structures les plus photographiées au monde.
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Les tardigrades, animaux microscopiques parfois appelés ours d'eau, ont survécu à une exposition directe au vide spatial lors d'une expérience de l'Agence spatiale européenne de 2007 appelée TARDIS. Les animaux ont été envoyés en orbite terrestre basse à bord d'un vaisseau spatial Foton-M3 et exposés à l'espace ouvert pendant environ 10 jours. Certains individus ont non seulement survécu mais ont continué à se reproduire normalement une fois de retour sur Terre.
Les tardigrades survivent à de telles conditions extrêmes en entrant dans un état appelé cryptobiose, dans lequel ils expulsent presque toute l'eau de leur corps, ralentissent leur métabolisme jusqu'à presque l'arrêt, et produisent un sucre protecteur appelé tréhalose ainsi que des protéines qui stabilisent leurs cellules. Sous cette forme desséchée et dormante, appelée tun, les tardigrades peuvent supporter des conditions qui tueraient presque tous les autres animaux connus, y compris le froid extrême, la chaleur extrême, la haute pression et l'absence totale d'oxygène.
Le vide spatial élimine entièrement la pression atmosphérique et expose tout organisme à une intense radiation ultraviolette et cosmique, toutes deux généralement mortelles en quelques secondes pour la plupart des formes de vie. Les tardigrades exposés au vide seul dans l'expérience de l'ESA ont montré de forts taux de survie. La survie a chuté lorsque les chercheurs ont également exposé les animaux à une radiation solaire et cosmique ultraviolette complète et non filtrée, bien qu'une partie de ce groupe ait encore survécu et ait continué à se reproduire.
Les tardigrades mesurent moins d'un millimètre et demi de long et vivent dans certains des endroits les plus ordinaires de la Terre, notamment la mousse, le lichen, la litière de feuilles et les sédiments lacustres, plutôt que dans des endroits ressemblant à l'espace. Plus de 1 300 espèces ont été identifiées, trouvées sur tous les continents, y compris en Antarctique, dans des habitats allant de l'océan profond aux glaciers de montagne.
Leur tolérance aux extrêmes a fait des tardigrades un sujet d'intérêt pour les chercheurs étudiant les limites de la vie, y compris des travaux pertinents pour l'astrobiologie. La stratégie de survie de l'animal offre un modèle fonctionnel sur la façon dont la vie pourrait endurer des conditions sur d'autres planètes ou lunes qui manquent d'une atmosphère respirable ou d'une température stable.
Credit: Pierre Roudier / Wikimedia Commons (CC BY 2.0)
L'étang Don Juan, un plan d'eau peu profond dans les vallées sèches de McMurdo en Antarctique, a un niveau de salinité de plus de 40 %, ce qui en fait l'un des plans d'eau les plus salés de la Terre et bien plus salé que l'océan, qui avoisine environ 3,5 %. Cette teneur en sel extrême l'empêche de geler même lorsque les températures de l'air descendent bien en dessous du point de congélation de l'eau ordinaire.
L'étang se trouve dans l'un des environnements les plus secs et les plus froids de la planète, une région désertique sans glace où les températures moyennes dépassent rarement le point de congélation même en été. L'étang Don Juan a généralement seulement quelques centimètres de profondeur et se dilate et se rétrécit avec les saisons, mais il ne gèle presque jamais complètement. Les sels de chlorure de calcium dissous dans son eau abaissent son point de congélation bien en dessous de celui de l'eau douce ou de l'eau de mer ordinaire.
Les chercheurs débattent de l'origine de l'étang depuis des décennies. Les premières théories proposaient que les eaux souterraines riches en minéraux s'infiltraient vers le haut et s'évaporaient, concentrant le sel au fil du temps. Des recherches plus récentes, s'appuyant sur des données satellites et une analyse chimique, pointent vers une combinaison de processus souterrains et atmosphériques, y compris des sels absorbés directement de l'air, bien que le mélange exact de sources reste un domaine d'étude actif.
La chimie de l'étang a attiré l'intérêt des astrobiologistes, car ses conditions ressemblent à des caractéristiques observées sur Mars, y compris des traînées sombres sur les pentes martiennes appelées ligneae de pente récurrente que certains chercheurs ont liées à des flux d'eau saumâtre. Étudier comment l'eau liquide persiste dans un environnement aussi froid, salé et autrement inhospitalier sur Terre offre un modèle fonctionnel de la façon dont un liquide similaire pourrait se comporter sur d'autres planètes.
L'étang Don Juan a été nommé d'après deux pilotes d'hélicoptère de la marine américaine, Donald Roe et John Hickey, qui faisaient partie de l'équipe qui l'a identifié pour la première fois en 1961 lors d'une expédition de recherche en Antarctique. Malgré sa petite taille, l'étang reste l'un des plans d'eau les plus étudiés en Antarctique en raison de l'écart important de sa chimie par rapport à l'eau ordinaire.
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PSR J1748-2446ad, un pulsar situé dans l'amas globulaire Terzan 5, tourne 716 fois par seconde, ce qui en fait l'étoile à neutrons la plus rapide à ce jour. Découverte en 2004 à l'aide du télescope de Green Bank en Virginie-Occidentale, elle a battu le précédent record confirmé de 642 rotations par seconde, un record qui durait depuis 1982.
Un pulsar est le noyau effondré d'une étoile massive qui a explosé en supernova, contenant environ une fois et demie la masse du soleil dans une sphère d'environ 20 miles de diamètre. À mesure que le noyau s'effondre, sa rotation s'accélère considérablement, de la même manière qu'un patineur qui tourne accélère en rapprochant ses bras, un principe appelé conservation du moment angulaire.
PSR J1748-2446ad a probablement atteint sa rotation record en attirant de la matière d'une étoile compagne dans un processus appelé accrétion, gagnant progressivement du moment angulaire à mesure que la matière spiralait à sa surface sur une longue période. Les astronomes appellent ces pulsars accélérés de cette manière des pulsars millisecondes, car leur période de rotation se mesure en millisecondes plutôt qu'en secondes.
À 716 rotations par seconde, la surface du pulsar se déplace à près d'un quart de la vitesse de la lumière. Les physiciens pensent que les étoiles à neutrons ne peuvent pas tourner beaucoup plus vite que 700 à 730 rotations par seconde sans se désintégrer sous l'effet de la force centrifuge, car même l'immense gravité de l'étoile finirait par être surmontée par la force centrifuge d'une telle rotation rapide. Cela rend PSR J1748-2446ad utile pour les physiciens étudiant la densité et la structure de la matière à l'intérieur des étoiles à neutrons, car sa survie à une telle vitesse de rotation impose une limite stricte à la compacité de l'intérieur.
Les pulsars sont détectés car ils émettent des faisceaux d'ondes radio depuis leurs pôles magnétiques. À mesure que l'étoile tourne, ces faisceaux balayent la Terre comme un phare, produisant les impulsions régulières qui donnent leur nom aux pulsars. Certaines observations plus récentes et moins certaines ont suggéré l'existence de pulsars encore plus rapides, mais PSR J1748-2446ad reste la rotation la plus rapide confirmée par des mesures répétées et vérifiées.
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Les flamants éclosent avec des plumes grises ou blanches et ne deviennent roses qu'au bout de plusieurs mois ou années, à mesure que des pigments appelés caroténoïdes s'accumulent grâce à leur alimentation plutôt qu'à quelque chose que leur corps produit naturellement. Les caroténoïdes sont la même classe de pigment qui rend les carottes oranges et donne au saumon sa chair rose-orange.
Les flamants roses obtiennent ces pigments principalement des algues, des artémies et d'autres petits invertébrés aquatiques qu'ils filtrent des lacs et lagons salés peu profonds. Une fois consommés, les pigments caroténoïdes entrent dans la circulation sanguine et sont déposés dans les nouvelles plumes à mesure qu'elles poussent, ainsi que dans la peau et, chez certaines espèces, même dans le jaune d'œuf. Cela change progressivement la couleur de l'oiseau de gris à des nuances de rose, d'orange ou de rouge, selon la quantité de pigment que son alimentation lui fournit.
Parce que la coloration dépend entièrement du régime alimentaire, les flamants captifs qui ne sont pas nourris d'un régime riche en caroténoïdes peuvent perdre leur couleur rose et devenir pâles ou blancs avec le temps. Les zoos et parcs animaliers qui abritent des flamants roses complètent généralement leur alimentation avec des additifs caroténoïdes, souvent dérivés de farine de crevettes ou de bêta-carotène synthétique, spécifiquement pour maintenir la coloration naturelle dans un environnement dépourvu des mêmes sources alimentaires sauvages.
L'intensité de la couleur varie également selon les espèces et les régions, en fonction de la disponibilité locale en caroténoïdes. Les flamants des Caraïbes, qui ont accès à une nourriture particulièrement dense en caroténoïdes, tendent à montrer la coloration rose et rouge la plus intense parmi les espèces de flamants. Les flamants nains et les flamants roses, trouvés à travers des parties de l'Afrique, du Moyen-Orient et de l'Asie du Sud, montrent souvent des tons roses ou oranges plus pâles en fonction de la teneur en minéraux et en algues de leur habitat.
Les flamants adultes perdent également temporairement une partie de leur coloration rose pendant la saison de reproduction dans certaines populations, car les parents détournent les réserves de pigments vers l'alimentation des poussins avec une sécrétion riche en nutriments appelée lait de jabot, produite dans le tractus digestif et partagée avec les jeunes à la place du pigment qui maintiendrait autrement la couleur des plumes du parent.
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Les vaches forment des liens sociaux à long terme avec des compagnons spécifiques de troupeau et montrent des signes mesurables de stress, y compris une fréquence cardiaque élevée, lorsqu'elles sont séparées d'un compagnon préféré. Des recherches de l'université de Northampton, publiées dans la revue Applied Animal Behaviour Science, ont montré que les vaches associées à un partenaire choisi montraient des indicateurs de stress plus faibles que les vaches associées à un animal inconnu, même lorsque les deux étaient logés de manière identique.
Les chercheurs ont utilisé des moniteurs de fréquence cardiaque pour suivre la réponse physiologique des animaux dans les deux conditions. Les vaches gardées avec un compagnon préféré ont maintenu des fréquences cardiaques plus stables et plus basses. Les vaches séparées d'un partenaire préféré et associées à une vache inconnue montraient des fréquences cardiaques compatibles avec l'anxiété, ainsi que des signes comportementaux visibles de détresse, y compris une augmentation du rythme et de la vocalisation.
Ce lien social va au-delà de la simple proximité du troupeau. Les éleveurs de lait et les chercheurs en comportement animal ont observé que les vaches développent des préférences claires pour certains compagnons, maintenant souvent ces liens au fil des ans. Elles ont tendance à passer plus de temps à toiletter, se tenir près et se reposer à côté d'un partenaire préféré par rapport aux autres membres du troupeau. Les veaux séparés de leur mère tôt, une pratique standard dans de nombreuses fermes laitières, montrent des réponses de détresse similaires à celles observées chez les vaches adultes séparées d'un partenaire lié.
Ces résultats ont influencé la façon dont certaines fermes gèrent le logement des troupeaux. Garder les groupes sociaux établis ensemble, plutôt que de mélanger et de remanier les animaux pour des raisons logistiques, semble réduire les comportements liés au stress et peut favoriser de meilleurs résultats en matière de bien-être. Certaines organisations de protection animale recommandent désormais de minimiser la perturbation des troupeaux spécifiquement en raison de la réaction de stress documentée liée à la rupture de paires liées.
Les vaches sont loin d'être les seuls animaux de ferme montrés pour avoir des structures sociales complexes. Les porcs, les moutons et les chèvres ont tous fait l'objet de recherches similaires démontrant la reconnaissance individuelle, la préférence et les réponses mesurables au stress liées à la séparation sociale. Les recherches sur les vaches se démarquent principalement parce que les bovins laitiers et de boucherie sont si couramment perçus comme des animaux de troupeau interchangeables plutôt que comme des individus avec des relations sociales distinctes.
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Les papillons ont des récepteurs gustatifs sur leurs pieds, appelés tarses, leur permettant d'identifier si une feuille est adaptée à l'alimentation ou à la ponte simplement en s'y posant. Ces chimiorécepteurs détectent les composés chimiques à la surface d'une plante, permettant au papillon d'évaluer une source de nourriture ou d'hôte potentielle avant même d'utiliser sa trompe, la pièce buccale en forme de tube utilisée pour boire le nectar.
Cette capacité est particulièrement importante pour les femelles papillons cherchant un endroit pour pondre des œufs. La plupart des espèces de papillons sont très sélectives quant aux plantes hôtes, car les chenilles ne peuvent généralement manger qu'une gamme étroite de plantes après l'éclosion. Une femelle se posera sur une feuille et utilisera les récepteurs sur ses pieds pour confirmer l'identité chimique de la plante avant de pondre des œufs, assurant que sa progéniture éclot sur quelque chose qu'ils peuvent réellement digérer.
Les récepteurs sont des structures spécialisées en forme de poils appelées sensilles, réparties sur les tarses, et ils réagissent à des produits chimiques spécifiques de la plante, y compris les sucres et les composés amers. Certaines espèces ont montré dans des études de laboratoire qu'elles pouvaient distinguer entre des espèces végétales étroitement liées en quelques secondes de contact, basé uniquement sur cette détection chimique par les pieds, sans avoir besoin de mordre ou de goûter la plante d'abord.
Les papillons ne sont pas seuls à posséder ce trait parmi les insectes. Les mouches domestiques ont également des récepteurs gustatifs sur leurs pieds, ce qui explique en partie pourquoi elles se posent à plusieurs reprises sur la nourriture et d'autres surfaces, chaque atterrissage leur permettant de goûter leur environnement. Ce type de chimioréception de contact, détectant des informations chimiques par contact physique direct, est courant chez de nombreux groupes d'insectes, bien que les papillons soient parmi les exemples les plus souvent cités en raison du lien direct entre le goût des pieds et l'endroit où ils choisissent de pondre des œufs.
La trompe reste l'organe que les papillons utilisent pour l'alimentation réelle, se déroulant pour aspirer le nectar liquide. Mais les pieds font le travail initial de repérage, de dégustation et de décision quant à savoir si une plante vaut la visite.
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Les chats peuvent développer des réactions allergiques aux squames humaines, aux cellules de la peau et à d'autres allergènes libérés par les gens, entraînant des symptômes tels que des éternuements, une peau qui démange et des yeux larmoyants. Cela contraste avec l'histoire bien plus connue des humains allergiques aux chats, mais le système immunitaire d'un chat peut traiter les protéines des squames humaines comme une menace de la même manière que le système immunitaire d'une personne réagit aux allergènes des chats.
Les vétérinaires diagnostiquent ces réactions moins souvent que les allergies humaines aux animaux de compagnie. Les propriétaires sont moins susceptibles de soupçonner leurs propres squames comme source des symptômes de leur chat, et un chat présentant des démangeaisons cutanées ou des éternuements a de nombreuses causes potentielles plus courantes, y compris les puces, les sensibilités alimentaires et les allergènes environnementaux comme le pollen ou la poussière. Diagnostiquer une allergie aux squames humaines nécessite généralement d'éliminer d'abord ces explications plus fréquentes.
Certains produits de soins de la peau, parfums et produits chimiques de nettoyage utilisés par les gens peuvent également déclencher des réactions chez les chats sensibles, ce qui complique l'isolation des squames humaines spécifiquement comme cause. Un chat présentant des symptômes qui persistent malgré la prévention des puces et les changements alimentaires peut être référé à un dermatologue vétérinaire, qui peut effectuer des tests cutanés intradermiques similaires aux tests d'allergie utilisés sur les humains, exposant le chat à un petit panel de potentiels allergènes, y compris les squames humaines, pour identifier un déclencheur spécifique.
Les symptômes chez les chats affectés peuvent inclure un toilettage excessif, une perte de poils, une rougeur de la peau et des troubles gastro-intestinaux, en plus des éternuements et des yeux larmoyants plus souvent liés aux allergies aériennes. Le traitement reflète celui utilisé pour d'autres allergies félines : limiter le contact direct avec la personne responsable, des antihistaminiques et, dans les cas plus sévères ou persistants, une immunothérapie allergénique conçue pour réduire progressivement la sensibilité immunitaire du chat à l'allergène spécifique.
Cette condition reste rare par rapport à la situation inverse des humains allergiques aux chats, qui affecte une part beaucoup plus importante de la population, mais les dermatologues vétérinaires la confirment comme un diagnostic documenté, bien qu'inhabituel.
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La lune s'éloigne de la Terre à un rythme d'environ 3,8 centimètres, soit environ 1,5 pouce, chaque année, une mesure confirmée par des décennies de télémétrie laser ciblant des réflecteurs laissés sur la surface lunaire par les astronautes d'Apollo. Ce rythme est similaire à la vitesse de croissance des ongles humains, rendant le recul trop petit pour être remarqué en une vie mais mesurable avec suffisamment de précision au fil du temps.
La récession se produit en raison de l'interaction des marées entre la Terre et la lune. Les océans de la Terre forment une légère bosse vers et éloignée de la lune en raison de sa traction gravitationnelle, mais comme la Terre tourne plus vite que la lune n'orbite, la friction entraîne ces bosses légèrement en avance sur la position de la lune au lieu de s'aligner directement en dessous. La gravité de la lune tire alors sur cette bosse en avant, transférant une partie de l'énergie de rotation de la Terre dans l'orbite de la lune. Cela pousse progressivement la lune plus loin tout en ralentissant la propre rotation de la Terre.
Les scientifiques mesurent cette récession à travers un programme en cours appelé télémétrie laser lunaire, dans lequel les observatoires tirent des impulsions laser sur des rétro-réflecteurs placés sur la lune lors des missions Apollo 11, 14 et 15 entre 1969 et 1971. Chronométrer le temps que la lumière met à revenir permet aux chercheurs de calculer la distance Terre-lune à environ un millimètre près, parmi les mesures à long terme les plus précises en science planétaire.
Ce même processus de marée allonge lentement les jours de la Terre, puisque certaines de l'énergie de rotation de la planète est transférée à l'orbite de la lune plutôt que de rester dans la propre rotation de la Terre. Les bandes de croissance fossilisées dans des coquilles anciennes, y compris un bivalve de l'ère du Crétacé étudié à l'aide d'imagerie laser, montrent qu'une année contenait plus de jours il y a des centaines de millions d'années qu'aujourd'hui, indiquant que la Terre tournait autrefois sensiblement plus vite qu'elle ne le fait aujourd'hui.
Sur une échelle de temps extrêmement longue, cette dérive régulière signifie que la lune finira par orbiter suffisamment loin pour ne plus couvrir entièrement le soleil pendant une éclipse solaire, mettant fin aux éclipses solaires totales visibles depuis la Terre, bien que cet événement reste à des centaines de millions d'années.
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Le nombre de parties d'échecs distinctes possibles dépasse largement le nombre estimé d'atomes dans l'univers observable, une comparaison que les mathématiciens utilisent pour illustrer la rapidité avec laquelle les possibilités de ramification du jeu se multiplient. L'univers observable est estimé contenir environ 10 à la puissance 80 d'atomes, tandis que le nombre de parties d'échecs uniques possibles, un chiffre connu sous le nom de nombre de Shannon, est estimé à environ 10 à la puissance 120.
Claude Shannon, le mathématicien et ingénieur souvent crédité comme le père de la théorie de l'information, a calculé cette estimation dans un article de 1950 sur la programmation d'un ordinateur pour jouer aux échecs. Shannon est arrivé à ce chiffre en estimant le nombre moyen de coups légaux disponibles à chaque tour, environ 30, et la longueur moyenne d'une partie complète, environ 40 coups par côté, puis en calculant combien de séquences de coups distinctes cette ramification produit.
Le nombre de Shannon décrit la complexité de l'arbre de jeu des échecs, le nombre total de parties différentes qui pourraient théoriquement être jouées, plutôt que le nombre de positions de plateau distinctes qui peuvent se produire. Ce chiffre séparé, la complexité de l'espace des états, est plus petit mais toujours énorme, avec la plupart des estimations le plaçant entre 10 à la puissance 40 et 10 à la puissance 50.
Même la limite inférieure de cette plage est plus grande que le nombre de grains de sable sur toutes les plages de la Terre réunies, et encore énormément plus grande que le nombre de secondes écoulées depuis la formation de l'univers. Les moteurs d'échecs et les superordinateurs ne peuvent pas rechercher en force brute chaque partie possible pour trouver un jeu parfait, ce qui explique en partie pourquoi les échecs restent non résolus malgré le fait que les ordinateurs surpassent maintenant chaque joueur humain.
Ce genre d'explosion combinatoire, où un petit nombre de choix à chaque étape se multiplie pour atteindre un total incompréhensiblement grand après de nombreuses étapes, apparaît dans les mathématiques et l'informatique. Les échecs restent l'un des exemples les plus souvent cités précisément parce que les règles sont suffisamment simples pour être comprises par presque tout le monde, tandis que la complexité résultante dépasse toujours tout ce qui est entièrement cartographié, même avec la puissance de calcul moderne.
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Le son ne peut pas voyager à travers le vide de l'espace car le son est une onde mécanique qui nécessite un milieu physique, comme l'air, l'eau ou un matériau solide, pour transporter ses vibrations. L'espace contient trop peu de particules pour que cette vibration se propage. Sans molécules assez proches pour se heurter et transmettre l'énergie, il n'y a rien pour qu'une onde sonore puisse se déplacer.
Sur Terre, le son se déplace en compressant et en dilatant les molécules dans un milieu comme l'air, créant une réaction en chaîne de vibrations qui finit par atteindre l'oreille d'un auditeur. Dans le vide presque total de l'espace interplanétaire ou interstellaire, la densité des particules chute si bas que ce type de transmission ne peut se produire de manière significative. Une explosion lointaine ou une collision entre des objets ne produirait aucun son audible pour un observateur à proximité, peu importe la violence de l'événement sur le plan visuel.
C'est pourquoi les astronautes communiquent par ondes radio plutôt que de crier dans l'espace ouvert. Les ondes radio sont une radiation électromagnétique et n'ont pas besoin de milieu pour voyager, contrairement au son. Même lors d'une sortie dans l'espace, un astronaute ne peut entendre rien généré à l'extérieur de son propre scaphandre, car il n'y a pas d'air immédiatement autour de lui pour transporter le son d'une source externe à ses oreilles.
Le son peut encore voyager à l'intérieur d'un vaisseau spatial ou d'une station spatiale, où l'intérieur est pressurisé avec de l'air respirable qui fournit le milieu nécessaire au son. Il peut aussi, dans de rares cas, voyager à travers un gaz extrêmement mince trouvé dans certaines régions de l'espace, y compris les zones dans certaines nébuleuses, bien que ces cas impliquent des densités de gaz très différentes d'un véritable vide et soient généralement étudiés avec des instruments plutôt qu'entendus directement. La NASA a publié des enregistrements décrits comme des sons de l'espace, y compris des enregistrements associés à un trou noir supermassif dans l'amas de Persée, mais il s'agit de données d'ondes de pression converties, ou sonifiées, en son audible pour la présentation publique, pas de son qui a voyagé à travers l'espace vide et atteint un microphone comme sur Terre.
Cette propriété fondamentale du son explique en partie pourquoi les représentations de science-fiction d'explosions bruyantes ou de moteurs rugissants dans l'espace ouvert, bien que dramatiques, ne reflètent pas la physique réelle. Une véritable explosion dans le vide de l'espace se produirait dans un silence total pour tout observateur à proximité.
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La région du sommet du mont Everest contient des couches de calcaire remplies d'organismes marins fossilisés, y compris d'anciennes créatures marines appelées crinoïdes, preuve que la roche au sommet de la plus haute montagne du monde se trouvait autrefois au fond d'un océan ancien. Ce calcaire, souvent appelé la formation de Qomolangma, s'est formé à partir de sédiments qui se sont accumulés sur un fond marin des dizaines de millions d'années avant l'existence de l'Himalaya.
Les fossiles et la roche ont atteint leur altitude actuelle, à plus de 29 000 pieds au-dessus du niveau de la mer, grâce à la collision des plaques tectoniques indienne et eurasienne, un processus qui a commencé il y a environ 50 millions d'années et continue encore aujourd'hui. Alors que la plaque indienne poussait vers le nord dans l'Eurasie, les sédiments marins qui s'étaient déposés sur le fond marin entre les deux masses terrestres ont été comprimés, pliés et progressivement poussés vers le haut, formant finalement la chaîne himalayenne, y compris le sommet de l'Everest.
Les géologues ont identifié plusieurs couches rocheuses distinctes sur l'Everest retraçant cette histoire, le sommet étant composé de calcaire de la formation de Qomolangma, reposant sur des couches plus anciennes provenant de différentes périodes géologiques. La présence de fossiles marins à une altitude aussi extrême donne aux géologues une chronologie physique claire pour la formation de la montagne, puisque les fossiles peuvent être datés pour confirmer approximativement quand cette section du fond marin existait avant d'être soulevée en une chaîne de montagnes.
L'Himalaya, et l'Everest en particulier, continuent de s'élever légèrement chaque année, puisque la collision tectonique responsable de leur formation n'a pas cessé. Les mesures GPS montrent que la chaîne gagne un peu de hauteur chaque année, même si l'érosion, les tremblements de terre et d'autres forces géologiques agissent à l'encontre de cette croissance dans la direction opposée.
Ce type de transformation de la mer à la montagne n'est pas unique à l'Everest. Des couches similaires de fossiles marins ont été documentées dans d'autres grandes chaînes de montagnes formées par collision tectonique, y compris les Alpes et les Andes, bien que les fossiles de l'Everest attirent une attention particulière en raison de l'altitude extraordinaire à laquelle des créatures marines ordinaires se trouvent maintenant, à des dizaines de milliers de pieds au-dessus de l'endroit où elles ont vécu et sont mortes.
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L'Antarctique est considéré comme un désert selon la définition scientifique standard, qui classe les déserts par faibles précipitations plutôt que par température. Les régions intérieures les plus sèches du continent reçoivent moins de 2 pouces de précipitations par an, ce qui en fait le plus grand désert de la Terre par superficie totale. Le mot désert évoque généralement des images de sable et de chaleur, mais la définition technique dépend uniquement de la faible quantité d'humidité qu'une région reçoit.
L'intérieur de l'Antarctique, en particulier la région du plateau élevé et froid, reçoit si peu de neige que certaines zones n'ont peut-être pas vu de nouvelles précipitations depuis peut-être des millions d'années, selon des preuves géologiques provenant de vallées sans glace où les dépôts de cendre volcanique ancienne restent intacts. Toute neige qui tombe s'accumule extrêmement lentement et fond rarement, c'est pourquoi l'Antarctique détient d'énormes quantités de glace malgré si peu de nouvelles précipitations. Cette glace s'est accumulée progressivement sur des centaines de milliers d'années plutôt que rapidement.
L'aridité de l'Antarctique provient d'une combinaison de froid extrême et de sa position par rapport aux schémas de circulation atmosphérique mondiale. L'air froid retient beaucoup moins d'humidité que l'air chaud, et le continent est situé sous un système de haute pression persistant qui supprime la formation de nuages et les précipitations dans une grande partie de son intérieur. Les régions côtières de l'Antarctique reçoivent sensiblement plus de précipitations que l'intérieur, car elles sont plus proches des systèmes de tempête transportant de l'humidité se déplaçant à travers l'océan Austral.
Par superficie totale, l'Antarctique est le plus grand désert du monde, plus grand que le Sahara, souvent décrit à tort comme le plus grand désert parce qu'il n'est que le plus grand désert chaud. L'Arctique est également qualifié de désert selon la même définition basée sur les précipitations, faisant des deux régions polaires de la Terre des déserts malgré le fait qu'elles contiennent les plus grandes réserves d'eau douce glacée de la planète.
Cette classification est importante pour les climatologues car elle redéfinit la compréhension de la calotte glaciaire de l'Antarctique : non pas comme un environnement humide et riche en neige, mais comme un environnement extrêmement sec qui a accumulé un énorme volume de glace sur une durée immense, rendant l'équilibre entre les chutes de neige, la fonte et la perte de glace particulièrement sensible même aux petits changements de température ou de précipitations.