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06.06.2026 à 10:18

Bien avant les hologrammes, Benjamin Franklin avait déjà inventé des moyens de protéger les billets

Khachatur Manukyan, Associate Research Professor of Physics & Astronomy, University of Notre Dame

En examinant près de 600 billets coloniaux à l’aide de techniques d’imagerie avancées, des chercheurs ont découvert que Benjamin Franklin expérimentait déjà des solutions de lutte contre la contrefaçon fondées sur les propriétés physiques du papier et de l’encre.
Texte intégral (2426 mots)
Bien avant d’apparaître sur le billet de 100 dollars, Benjamin Franklin cherchait déjà à résoudre une question centrale de toute monnaie : comment convaincre les citoyens qu’un simple morceau de papier a de la valeur ? Kristina Davis, CC BY

Benjamin Franklin n’a pas seulement contribué à fonder les États-Unis : il a aussi imaginé des techniques de sécurité étonnamment sophistiquées pour protéger les premiers billets américains. Des analyses scientifiques récentes révèlent à quel point ses innovations étaient en avance sur leur temps.


Benjamin Franklin avait compris quelque chose de fondamental à propos de la monnaie, qui continue de façonner les économies modernes : elle ne fonctionne que lorsque les gens croient en son authenticité.

Au début du XVIIIᵉ siècle, les colonies britanniques d’Amérique souffraient d’une pénurie chronique de pièces d’or et d’argent, ce qui obligeait les autorités locales à recourir à des billets de papier pour les échanges commerciaux et les transactions du quotidien. Mais cette monnaie papier créait un nouveau problème de taille : contrairement aux pièces métalliques, elle pouvait être facilement copiée, modifiée et contrefaite.

Bien avant ses expériences sur l’électricité ou son rôle dans la fondation des États-Unis il y a désormais 250 ans, Benjamin Franklin travaillait déjà depuis des années avec le papier, l’encre et l’imprimerie. Cette expérience lui a permis d’acquérir une compréhension très concrète des matériaux et des procédés de fabrication.

Près de trois siècles plus tard, les analyses scientifiques modernes révèlent à quel point certaines de ses stratégies de lutte contre la contrefaçon étaient sophistiquées. Mes collègues et moi-même, spécialistes des sciences des matériaux, avons récemment analysé des centaines de billets coloniaux américains conservés jusqu’à aujourd’hui, parmi lesquels figuraient des billets imprimés par Franklin.

À l’aide de techniques d’imagerie modernes et de méthodes scientifiques avancées, nous avons étudié les fibres, les pigments et les structures microscopiques dissimulées dans le papier. Nos résultats suggèrent que Franklin abordait la monnaie avant tout comme un problème concret de science des matériaux.

Imprimer une monnaie digne de confiance

Bien que la monnaie papier soit apparue en Chine il y a plus de mille ans, elle ne fit son apparition en Europe qu’au XVIIᵉ siècle. Au début du XVIIIᵉ siècle, les colonies américaines ne disposaient pas de suffisamment de pièces d’or et d’argent pour soutenir une économie en pleine croissance. Afin de maintenir les échanges commerciaux, de nombreuses colonies commencèrent donc à émettre leur propre monnaie papier. Mais cette innovation suscitait aussi des inquiétudes : ces billets coloniaux étaient relativement faciles à contrefaire.

Un billet de trois pence portant la mention « Printed by B. Franklin and D. Hall » (« Imprimé par B. Franklin et D. Hall »).
Billet de trois pence émis par la province de Pennsylvanie et imprimé par Benjamin Franklin et David Hall en 1764. Godot13/Wikimedia Commons

Les faux billets circulaient largement. Les imprimeurs allaient jusqu’à faire figurer sur les billets des variantes de la formule « La contrefaçon est passible de mort » et détaillaient dans leurs journaux les sévères châtiments encourus par les faussaires.

Benjamin Franklin s’engage dans l’impression de monnaie au début des années 1730, peu après s’être établi comme imprimeur à Philadelphie. Au cours de sa carrière, il imprime pour plusieurs millions de livres de monnaie papier destinées à la Pennsylvanie et à plusieurs autres colonies. En 1749, il s’associe à l’imprimeur David Hall. Après le retrait de Franklin du métier au milieu des années 1760, Hall poursuit cette activité avec William Sellers.

Franklin a également mis en place un réseau d’imprimeurs dans d’autres colonies, leur fournissant presses, papier et encre. Ce réseau produisait des billets pour les colonies du Delaware, du New Jersey, de New York, du Maryland et de Caroline du Sud. L’impression de monnaie exigeait une précision bien supérieure à celle requise pour les journaux ou les brochures. Franklin avait compris que les caractéristiques physiques d’un billet, tout comme les matériaux utilisés pour sa fabrication, pouvaient fortement influencer la confiance que le public lui accordait.

Un imprimeur qui expérimentait les matériaux

Franklin abordait l’imprimerie comme un artisan, multipliant les expérimentations sur les techniques d’impression et les matériaux. Les papetiers des colonies fabriquaient leurs feuilles de papier à partir de vieux chiffons de lin et de coton réduits en pâte dans l’eau. Les fibres en suspension étaient recueillies sur des tamis, puis la pâte humide était compressée à la main.

Observé au microscope, ce papier ancien ressemble à un réseau dense de fibres enchevêtrées. Franklin chercha à rendre ses billets plus difficiles à copier en incorporant divers additifs directement dans le papier. Certains billets contenaient ainsi des fibres ou des fils teints à l’indigo mélangés à la pâte.

Ces innovations obligeaient les faussaires à reproduire non seulement l’image imprimée, mais aussi la composition même du papier. Franklin expérimenta également des techniques inspirées du monde végétal, notamment en reproduisant les motifs complexes des feuilles. Ainsi, en pressant celles-ci dans un matériau souple, il parvenait à capturer avec une grande précision la complexité de leurs nervures. Il imprima ensuite ces motifs sur les billets coloniaux, créant ainsi des dessins particulièrement difficiles à imiter, puisque deux feuilles ne présentent jamais exactement la même structure.

Franklin avait rédigé un célèbre pamphlet en faveur de la monnaie papier, même s’il n’y détaillait pas les techniques qu’il employait. Parallèlement à son livre de comptes principal, il tenait un registre distinct — aujourd’hui disparu — consacré à ses transactions avec le papetier Anthony Newhouse en 1742 et 1743. Au milieu et à la fin des années 1740, il lui acheta ce qu’il appelait du « papier pour monnaie » (money paper).

Des historiens ont avancé l’hypothèse que Franklin développait avec Newhouse ce nouveau papier destiné aux billets et qu’il avait volontairement séparé ces comptes afin de préserver la confidentialité de ses dispositifs de sécurité.

Ce que révèlent les analyses modernes

Lorsque mes collègues et moi avons commencé à étudier près de 600 billets coloniaux, notre objectif était de comprendre précisément les matériaux qui les composaient. Nous avons utilisé des techniques d’imagerie capables d’examiner des structures des milliers de fois plus fines qu’un cheveu humain. Ces méthodes nous ont permis d’identifier la composition chimique des encres, des colorants présents dans les fibres et des particules minérales incorporées au papier.

Certaines découvertes nous ont surpris. L’encre noire utilisée par Franklin différait de nombreuses encres d’imprimerie courantes à l’époque, qui reposaient souvent sur des pigments noirs à base de suie obtenue par combustion d’huiles végétales ou par carbonisation d’os animaux.

À la place, nous avons découvert dans de nombreux billets imprimés par Franklin des structures carbonées en couches semblables au graphite, la forme naturelle du carbone utilisée aujourd’hui dans les mines de crayon. Contrairement aux pigments à base de suie, le graphite est constitué de couches superposées d’atomes de carbone, ce qui lui confère des propriétés physiques et optiques particulières. Ces résultats suggèrent que Franklin a expérimenté la composition de ses encres de manière beaucoup plus poussée que ce que les historiens supposaient jusqu’à présent.

Nous avons également identifié des particules de mica incorporées au papier. Ces particules réfléchissent la lumière et produisent un léger effet scintillant. Qu’elles aient été ajoutées intentionnellement ou introduites au cours de la fabrication du papier, elles constituaient une caractéristique visuelle supplémentaire que les faussaires auraient eu du mal à reproduire de façon constante.

Observées au microscope de haute précision, les fibres révélaient des différences dans les techniques de fabrication, la qualité du papier et la préparation des matériaux. Ce qui semblait être un simple billet colonial se transformait alors en un objet complexe, minutieusement conçu.

Aujourd’hui, de nombreux billets de banque intègrent des particules spécifiques, des fils de sécurité et des dispositifs optiques multicouches destinés à décourager la contrefaçon. Les matériaux utilisés par Franklin étaient bien plus rudimentaires que les technologies actuelles, mais ils reposaient sur des principes comparables : rendre la reproduction fidèle du billet aussi difficile que possible.

La science des matériaux au service de la confiance

Franklin ne s’est jamais présenté comme un spécialiste des sciences des matériaux. Pourtant, son travail sur la monnaie coloniale reflétait déjà plusieurs des principes qui guident aujourd’hui l’impression sécurisée. Il avait compris que les propriétés physiques d’un objet pouvaient contribuer à inspirer la confiance. La texture d’un billet, ses fibres, ses pigments et ses détails imprimés participaient tous à en garantir l’authenticité aux yeux du public.

Cette intuition s’est révélée essentielle bien au-delà de l’atelier d’imprimerie. La monnaie papier offrait un moyen pratique de soutenir le commerce, de financer des projets publics et d’accompagner la croissance économique malgré la pénurie de pièces métalliques. Mais elle ne pouvait remplir ce rôle que si les citoyens lui faisaient confiance. En rendant les billets plus difficiles à contrefaire et plus faciles à reconnaître comme authentiques, Franklin a contribué à renforcer la confiance dans un système financier qui soutenait une économie coloniale en pleine expansion.

Les analyses modernes révèlent aujourd’hui des détails que les générations précédentes ne pouvaient pas observer : la monnaie papier de Franklin était bien plus qu’un simple instrument financier. Elle incarnait une véritable tentative d’intégrer la confiance directement dans les matériaux du quotidien, une idée qui continue d’inspirer la conception des monnaies modernes. Il est logique que le portrait de Franklin figure aujourd’hui sur le billet américain de 100 dollars. Bien avant de devenir l’un des visages emblématiques de la monnaie américaine, il avait déjà contribué à élaborer certains des principes qui ont permis à la monnaie papier de gagner la confiance du public.

The Conversation

Khachatur Manukyan ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

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06.06.2026 à 09:38

Faut-il craindre un « super El Niño » en 2026 ? Les signaux s’accumulent, mais les incertitudes demeurent

Pedro DiNezio, Associate Research Professor in Climate Modeling, University of Colorado Boulder

Les conditions semblent réunies pour le retour d’El Niño, mais l’histoire montre que les signaux précoces peuvent être trompeurs. Une nouvelle analyse fait le point sur ce que les scientifiques savent déjà — et sur ce qui demeure impossible à prévoir.
Texte intégral (3214 mots)

Le Pacifique tropical se réchauffe rapidement, alimentant les spéculations sur un épisode El Niño d’une intensité exceptionnelle. Pourtant, plusieurs mécanismes atmosphériques essentiels à son développement ne sont pas encore en place.


L’hypothèse d’un « super El Niño » en 2026 gagne du terrain, alimentant les inquiétudes quant aux conséquences de ce phénomène climatique, susceptible d’entraîner des précipitations extrêmes, des vagues de chaleur, des sécheresses et des inondations dévastatrices à travers le monde.

Les signaux semblent en effet converger : le Pacifique tropical se réchauffe le long de l’équateur, et les modèles climatiques indiquent des conditions potentiellement extrêmes d’ici à la fin de l’année.

Toutefois, prévoir un épisode El Niño ne revient pas à prédire le temps qu’il fera la semaine prochaine. Les prévisions concernant El Niño ne sont généralement pas fiables avant la fin du printemps, non pas parce que les scientifiques comprennent mal ce phénomène, mais parce qu’ils en connaissent précisément les limites.

Une carte mondiale montrant une bande de températures océaniques élevées dans le Pacifique équatorial, au large de l’Amérique du Sud.
Les données de température de surface de la mer du 12 mai 2026 montrent un réchauffement le long de l’équateur, à l’ouest de l’Amérique du Sud, un signe souvent associé au développement de conditions El Niño. NOAA Coral Reef Watch

En tant que spécialiste des interactions entre océan et atmosphère qui étudie El Niño, je passe beaucoup de temps à réfléchir à ce que les scientifiques peuvent prévoir avec confiance – et à ce qui demeure incertain. Voici ce que nous savons de l’épisode actuel, ce que nous ignorons encore, et pourquoi de nombreuses régions devraient commencer à se préparer dès maintenant, même si un El Niño fort, voire « super », ne se matérialise jamais pleinement.

Pourquoi El Niño est-il difficile à prévoir au printemps ?

Le point de départ de toute prévision d’El Niño réside dans la chaleur stockée sous la surface de l’océan Pacifique équatorial oriental. Les modèles informatiques utilisent ces données pour simuler l’évolution des températures océaniques au cours des mois suivants et leurs effets sur les régimes météorologiques à travers le monde.

À l’heure actuelle, un réservoir exceptionnellement important d’eau chaude se trouve sous la surface dans cette région. En théorie, cette chaleur océanique constitue un signal fiable du développement d’un épisode El Niño. En pratique, la suite dépend largement du comportement de l’atmosphère.

Ce réservoir d’eau chaude s’est formé à la suite d’un épisode de vents inhabituels survenu au début de l’année 2026. Normalement, les alizés du Pacifique soufflent d’est en ouest le long de l’équateur, poussant les eaux chaudes vers l’Asie et laissant remonter des eaux plus fraîches au large de l’Amérique du Sud. Mais en avril, une paire de cyclones de part et d’autre de l’équateur a inversé temporairement la direction des vents.

Cette inversion de courte durée a déclenché une onde de Kelvin de subsidence (downwelling Kelvin wave) : une impulsion d’énergie circulant sous la surface de l’océan vers l’est, le long de l’équateur. Cette impulsion sous-marine a désormais atteint le Pacifique oriental, contribuant à un fort réchauffement des eaux au large de l’Amérique du Sud. En surface, la situation peut ressembler aux premières étapes d’un puissant épisode El Niño.

Mais il y a un piège. Pour qu’un épisode El Niño se développe pleinement, l’océan et l’atmosphère doivent entrer dans une boucle de rétroaction : des eaux de surface plus chaudes affaiblissent les alizés, ce qui déclenche de nouvelles ondes de Kelvin de subsidence qui poussent davantage d’eau chaude vers l’est et renforcent encore le réchauffement. Toutefois ce mécanisme ne se met pas en place automatiquement. Il nécessite des épisodes répétés de vents soufflant vers l’est pour entretenir le processus.

Tant que cette boucle de rétroaction ne s’est pas installée, le système océan-atmosphère demeure dans une phase imprévisible. Il peut basculer vers un super El Niño. Ou non.

Le printemps est précisément la période où les prévisions sont les plus incertaines. Des signaux précoces très prometteurs peuvent rapidement s’estomper si les vents ne suivent pas.

Un graphique en courbes montrant l’indice océanique Niño, qui mesure les écarts de température de surface de la mer par rapport à la moyenne.
Un épisode El Niño est déclaré lorsque les températures de surface du Pacifique tropical restent environ 0,5 °C au-dessus de la normale pendant au moins trois mois. On parle d’El Niño fort lorsque l’anomalie dépasse 1,5 °C. Le graphique présente l’indice Niño océanique relatif (Relative Oceanic Niño Index, RONI), calculé à partir d’une moyenne glissante sur trois mois et tenant compte de la tendance générale au réchauffement climatique. Certaines prévisions continuent toutefois d’utiliser l’indice Niño océanique classique (Oceanic Niño Index, ONI), fondé sur les températures absolues. Dans un climat qui se réchauffe, cette méthode peut conduire à surestimer l’intensité d’un épisode El Niño. NOAA

Une autre difficulté vient compliquer les prévisions : lorsque les modèles détectent un fort réchauffement sous la surface de l’océan, ils peuvent simuler une boucle de rétroaction plus puissante que celle qui se met réellement en place.

Résultat : les modèles peuvent sembler excessivement confiants, voire alarmistes, alors même que le système n’est pas encore véritablement engagé dans la dynamique El Niño. À la mi-mai 2026, les régimes de vents nécessaires pour amplifier le réchauffement ne s’étaient toujours pas clairement installés.

Ce scénario s’est déjà produit par le passé. En 2014 comme en 2017, les modèles prévoyaient dès le milieu de l’année le développement de conditions El Niño marquées. Dans les deux cas, les configurations de vents attendues ne se sont jamais pleinement matérialisées, et El Niño est resté faible ou est revenu à un état neutre. Les signaux initiaux étaient bien réels, mais la dynamique attendue ne s’est finalement pas enclenchée.

Que suggèrent alors les prévisions ?

À la mi-mai, les prévisions pour 2026-2027 couvrent encore un large éventail de scénarios, allant d’un El Niño faible à un El Niño fort.

L’évolution du phénomène dépendra en grande partie du comportement des vents dans les semaines à venir. Si les alizés s’affaiblissent de nouveau au bon moment, le système pourrait basculer dans une phase de réchauffement autoentretenue, un mécanisme qui devient ensuite difficile à enrayer.

À la mi-mai, les prévisions météorologiques à longue échéance ne laissaient pas entrevoir de forts épisodes de vents soufflant vers l’est susceptibles de renforcer El Niño. Au contraire, la seconde moitié du mois devait plutôt être marquée par un épisode de vents soufflant dans la direction opposée. Un mois entier sans activité notable de vents d’est constituerait un frein significatif au réchauffement de l’océan.

Autrement dit, le Pacifique a créé des conditions favorables au développement d’El Niño, et les prévisions publiées par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) en mai reflètent une probabilité accrue de voir un épisode El Niño apparaître puis potentiellement se renforcer au cours de l’année. D’ici à la mise à jour de la NOAA prévue à la mi-juin, la situation devrait être beaucoup plus claire.

L’intensité d’El Niño a des conséquences à l’échelle mondiale

La différence entre un El Niño faible et un épisode extrême est loin d’être anodine. Elle peut remodeler les régimes climatiques à l’échelle de la planète et, avec eux, les risques auxquels sont confrontées les populations.

Si El Niño s’intensifie jusqu’à devenir un épisode fort, voire un « super El Niño », il peut provoquer des sécheresses en Amazonie, favoriser les incendies en Indonésie, entraîner des inondations au Pérou et accentuer les précipitations dans certaines régions de Californie ainsi que dans le sud de l’Amérique du Sud. Ces effets pourraient se manifester dès l’hiver de l’hémisphère Nord, période où El Niño atteint généralement son intensité maximale.

Une carte du monde montrant des conditions plus fraîches et plus humides sur une grande partie du sud des États-Unis, tandis que le nord-ouest du continent, le Canada et l’Alaska connaissent des conditions plus chaudes que la normale.
Les effets typiques d’El Niño sur la météo et le climat à travers le monde. Ces impacts varient toutefois en fonction de nombreux facteurs : aucune année El Niño ne ressemble donc exactement à une autre. NOAA

Dans certaines régions, les enjeux sont immédiats.

En Inde, les pluies de mousson, essentielles à l’agriculture et à l’approvisionnement en eau de centaines de millions de personnes, ont historiquement tendance à s’affaiblir lors des épisodes El Niño les plus marqués. Même des variations modérées de l’intensité de la mousson peuvent provoquer des pénuries alimentaires et hydriques, tout en affectant l’économie.

Parallèlement, lorsqu’El Niño est puissant, l’activité des ouragans dans l’Atlantique est généralement réduite — l’un des rares effets bénéfiques du phénomène — tandis que le Pacifique oriental connaît souvent une activité cyclonique plus intense.

El Niño peut même faire grimper temporairement les températures mondiales, car les modifications de la couverture nuageuse et de la quantité de chaleur libérée par l’océan influencent l’équilibre énergétique de la planète.

À l’inverse, un épisode El Niño faible produit des effets beaucoup plus limités. C’est pourquoi il est si important de pouvoir anticiper son intensité.

Comment utiliser des prévisions incertaines pour prendre des décisions

Parce que les prévisions d’El Niño reposent sur des probabilités, la préparation aux saisons à venir doit relever d’une logique de gestion des risques, et non d’une attente de certitudes absolues.

Les effets d’El Niño ne se manifestent pas partout au même moment. Certains apparaissent rapidement. Son influence sur la mousson indienne et sur l’activité des ouragans dans l’Atlantique se fait généralement sentir durant l’été et au début de l’automne.

D’autres conséquences surviennent plus tard, lorsque le phénomène atteint son pic d’intensité en fin d’année. Entre novembre et janvier, certaines régions d’Amérique du Sud peuvent ainsi connaître des épisodes de pluies extrêmes. En Asie du Sud-Est, les vagues de chaleur les plus intenses apparaissent souvent encore plus tard, au mois d’avril de l’année suivante.

Dans des régions comme l’Inde, les décisions concernant la gestion des risques liés à El Niño ne peuvent pas attendre que les prévisions gagnent en certitude. Les collectivités doivent dès à présent préparer leurs infrastructures hydrauliques au cas où le phénomène entraînerait une mousson déficitaire.

Même lorsque les prévisions laissent entrevoir des risques réduits — par exemple une saison des ouragans plus calme dans l’Atlantique — il serait imprudent de se croire à l’abri. Des ouragans destructeurs peuvent frapper même lors d’années relativement peu actives.

The Conversation

Pedro DiNezio reçoit des financements de la National Science Foundation (NSF) et de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Il est affilié à l’ATLAS Institute de l’Université du Colorado.

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06.06.2026 à 09:19

La poussière d’étoiles piégée dans la glace antarctique révèle des dizaines de milliers d’années de l’histoire du Système solaire

Dominik Koll, Honorary Lecturer, Nuclear Physics, Australian National University

En analysant de la poussière d’étoiles piégée dans la glace de l’Antarctique, des chercheurs ont mis au jour un indice inédit sur le déplacement du Système solaire à travers la galaxie. Une découverte qui pourrait éclairer l’origine de mystérieux nuages interstellaires.
Texte intégral (1810 mots)
L'Antarctique offre un terrain d'observation précieux où la neige s’accumule lentement et reste en grande partie préservée des perturbations. Derek Oyen/Unsplash, CC BY

Des atomes de fer 60, produits lors d’explosions stellaires, permettent de remonter le fil de l’histoire de notre environnement galactique. Leur présence dans la glace antarctique révèle une variation inattendue de la poussière interstellaire atteignant la Terre.


Quand vous pensez à l’espace, vous imaginez sans doute des étoiles, des planètes et des satellites. Pourtant, une grande partie de l’espace est remplie de nuages de gaz, de plasma et de poussières d’étoiles, appelés nuages interstellaires.

Rien que dans les régions proches de notre galaxie, on recense environ 15 nuages interstellaires distincts. Le Système solaire traverse actuellement l’un d’entre eux, baptisé de façon évocatrice le Nuage interstellaire local. On pense que l’origine et l’histoire de ces nuages sont étroitement liées à la naissance et à la mort des étoiles. Mais leurs traces sont également visibles ici même sur Terre, dans un endroit où l’on ne s’attendrait pas forcément à les trouver : la glace de l’Antarctique.

Mes collègues et moi étudions depuis plusieurs années la poussière d’étoiles piégée dans d’anciennes couches de neige et de glace antarctiques afin de retracer l’histoire de notre voisinage cosmique, y compris celle du Système solaire lui-même.

Dans une nouvelle étude publiée dans Physical Review Letters (https://doi.org/10.1103/nxjq-jwgp), nous avons mis en évidence un indice subtil qui révèle le déplacement de notre Système solaire à travers son environnement interstellaire local au cours des 80 000 dernières années.

Regarder le ciel en regardant vers le bas

L’astronomie consiste généralement à lever les yeux au ciel. Les télescopes collectent la lumière provenant d’étoiles et de galaxies lointaines, ce qui nous permet d’observer des événements sur d’immenses distances dans l’espace et le temps. À partir de ces observations, nous déduisons comment les étoiles naissent et meurent, comment les éléments chimiques se forment et comment l’Univers évolue.

Notre approche (https://theconversation.com/dust-from-exploding-stars-is-raining-down-on-earth-i-hunt-it-to-learn-how-the-elements-were-made-162242) renverse cette logique.

Au lieu d’étudier la lumière qui nous parvient, nous examinons les débris d’étoiles ayant explosé, directement ici sur Terre. Véritables fournaises cosmiques, les étoiles fabriquent dans leur cœur de nombreux éléments chimiques, du carbone et de l’oxygène jusqu’au calcium et au fer. Elles produisent également des isotopes rares (des variantes d’un même élément chimique), comme le fer 60.

Lorsque des étoiles massives explosent en supernovæ à la fin de leur existence, ces éléments sont projetés dans l’espace et deviennent de la poussière interstellaire.

De minuscules grains de cette poussière dérivent ensuite à travers la galaxie et finissent parfois par atteindre la surface de la Terre. Du fer 60 radioactif, véritable signature des explosions stellaires, est piégé à l’intérieur de ces grains. En recherchant ces atomes dans les archives géologiques terrestres (https://doi.org/10.1140/epja/s10050-025-01554-0), nous pouvons étudier des événements astrophysiques tels que les supernovæ, longtemps après que leur lumière s’est éteinte.

C’est ce qui rend l’Antarctique si précieux. Sa neige s’accumule lentement et reste en grande partie préservée des perturbations, formant une sorte d'enregistrement stratifié qui remonte sur des dizaines de milliers d’années. Chaque couche conserve une photographie du matériau présent dans notre voisinage cosmique à l’époque où elle s’est formée.

À la recherche de poussière d’étoiles dans la glace antarctique

Alors que nous étudions 500 kg de neige récente en Antarctique, nous avons découvert de manière inattendue cet isotope radioactif rare. D’où provenait-il ? Aucune supernova proche de la Terre ne s’était produite récemment.

Mais notre voisinage cosmique est rempli de 15 nuages interstellaires, et le Système solaire en traverse actuellement au moins un. La poussière d’étoiles serait-elle présente dans ces nuages avant d’être captée par la Terre ? Si c’est le cas, alors la quantité de poussière d’étoiles recueillie par notre planète devrait être liée à leur structure : plus ces nuages sont denses, plus ils contiennent de fer 60. C’était notre hypothèse en 2019 (https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.072701).

Très vite, d’autres explications ont été avancées. Il y a plusieurs millions d’années, la Terre a reçu d’importantes pluies de fer 60 provenant de supernovæ massives (https://doi.org/10.1038/nature17196). Le fer 60 retrouvé dans la neige antarctique serait-il le dernier vestige, ou l’écho affaibli, de ce signal ancien ? Une pluie devenue simple bruine ?

Pour le vérifier, nous avons analysé une section de 300 kg de glace antarctique datant de 40 000 à 80 000 ans. Le processus est extrêmement minutieux. La glace doit être fondue puis traitée chimiquement afin d’isoler d’infimes quantités de fer, y compris le fer 60 contenu dans la poussière d’étoiles.

Nous avons ensuite utilisé la spectrométrie de masse par accélérateur, une technique extrêmement sensible permettant de compter les atomes individuellement, au sein du Heavy-Ion Accelerator Facility de l’Australian National University. Nos analyses ont consisté à dénombrer un à un les atomes de fer 60. Sur la base des mesures précédemment réalisées dans la neige de surface antarctique et dans des sédiments océaniques vieux de plusieurs milliers d’années, nous nous attendions à observer un niveau relativement stable de dépôt de fer 60.

Or, nous en avons trouvé moins. Pas zéro, mais une quantité nettement inférieure à celle que nous attendions.

Ce résultat suggère qu’une moindre quantité de poussière interstellaire atteignait la Terre à cette époque. Cette variation est remarquable, car elle s’est produite sur une période relativement courte à l’échelle de l’astrophysique. Elle ne correspond pas au scénario des dépôts de fer 60 issus des supernovæ qui ont atteint la Terre il y a plusieurs millions d’années, un phénomène qui s’inscrit, lui, sur des durées bien plus longues. Nous avons donc dû chercher une source plus modeste et plus locale pour expliquer la présence de cet isotope.

Le complexe moléculaire d’Orion est l’un des grands nuages interstellaires de notre galaxie. NASA/JPL-Caltech

Une histoire qui tombe à point nommé

Naturellement, les astronomes s’intéressent aussi de près aux nuages qui entourent le Système solaire. L’an dernier, une étude reconstituant l’histoire de ces nuages a conclu qu’ils provenaient très probablement d’une explosion stellaire (https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adc920). Les chercheurs ont également estimé que le Système solaire traverse le Nuage interstellaire local depuis une période comprise entre 40 000 et 124 000 ans (https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adb033).

Si cette hypothèse est correcte, alors la quantité de fer 60 recueillie sur Terre aurait dû varier au cours de cette même période, c’est-à-dire entre 40 000 et 124 000 ans avant aujourd’hui.

C’est ce que montrent nos résultats obtenus en Antarctique.

L’histoire ne s’emboîte toutefois pas parfaitement. Si ces nuages provenaient directement d’une étoile ayant explosé, nous devrions observer dans la glace antarctique des quantités de fer 60 bien plus importantes que celles que nous mesurons réellement.

Malgré cela, la trace de ces nuages est bien inscrite dans les archives géologiques terrestres. En remontant plus loin dans le temps et en analysant des glaces encore plus anciennes, nous pourrions bientôt percer le mystère de ces nuages interstellaires locaux et reconstituer plus complètement leur histoire ainsi que leurs origines encore incertaines.

The Conversation

Dominik Koll a reçu des financements de l'Australian Institute of Nuclear Science and Engineering (AINSE).

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