Musée des sciences et de la technologie du Canada
3 choses à savoir sur les vaches respectueuses de l’environnement, les astéroïdes près de la Terre et la possibilité de vie sur Mars
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20 août 2020
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Musée de l'agriculture et de l'alimentation du Canada
Ingenium – Musées des sciences et de l’innovation du Canada
Voici Renée-Claude Goulet et Michelle Campbell Mekarski.
Ces conseillères scientifiques d’Ingenium fournissent des avis scientifiques éclairés sur des sujets importants qui touchent nos trois musées, à savoir le Musée de l’agriculture et de l’alimentation du Canada, le Musée de l’aviation et de l’espace du Canada et le Musée des sciences et de la technologie du Canada. Quant à Jesse Rogerson, ancien conseiller scientifique du Musée de l’aviation et de l’espace du Canada, il continue de faire profiter le Réseau de son expertise.
Dans cette captivante série mensuelle de billets publiés sur le blogue, les conseillers scientifiques d’Ingenium, d’hier et d’aujourd’hui, présentent trois « pépites » d’information insolite en lien avec leur champ d’expertise respectif. Pour l’édition d’août, ils se sont penchés sur les façons de rendre les vaches plus respectueuses de l’environnement, sur la recherche d’astéroïdes près de la Terre et sur la façon dont la résilience des formes de vie sur Terre permet d’envisager la possibilité de vie sur Mars.
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Les bovins, les moutons et les chèvres sont des ruminants : chez ces animaux, la nourriture est digérée par des microbes intestinaux.
Des vaches plus respectueuses de l’environnement
Les vaches peuvent tirer toute l’énergie dont elles ont besoin des végétaux, comme les tiges et les feuilles de graminées et de légumineuses, que nous, humains, sommes incapables de digérer. Ce sont des ruminants, c’est-à-dire des animaux dont l’estomac est divisé en plusieurs compartiments; l’un deux (le rumen) contient des microbes qui provoquent la fermentation et la dégradation des végétaux, puis leur conversion en sources d’énergie utilisable par l’animal.
Le processus qui se déroule dans le rumen des vaches leur permet de transformer des aliments de mauvaise qualité en muscle et en lait, mais il entraîne des pertes. La décomposition des aliments en molécules utilisées pour l’énergie produit également du méthane, qui est libéré dans l’air par les rots des vaches. En effet, selon des chercheurs, de 2 à 12 % de l’énergie consommée par une vache est transformée en méthane.
Le méthane est un puissant gaz à effet de serre, qui présente une capacité de rétention thermique 21 fois supérieure à celle du dioxyde de carbone sur une période de 100 ans. Il peut rester dans l’atmosphère pendant environ neuf ans avant de se décomposer en dioxyde de carbone. Les sources de méthane sont nombreuses et diverses (par exemple la fonte du pergélisol, et la production et le transport du pétrole, du gaz naturel et du charbon), et l’agriculture en est une importante.
Des chercheurs réfléchissent à des moyens de réduire les émissions de méthane des vaches afin de rendre ces dernières plus respectueuses de l’environnement. Ils ont découvert que l’alimentation joue un rôle important dans la production méthane et qu’en la modifiant (par l’ajout de céréales, de graines oléagineuses comme le colza ou le soya, et même de microalgues), on pouvait réduire les émissions de ce gaz. Lors d’autres expériences, l’ajout de certaines combinaisons de plantes à la ration, de même que l’utilisation d’un fourrage de meilleure qualité, donnait également de bons résultats. D’autres stratégies se profilent à l’horizon, notamment le recours à la biotechnologie et aux additifs alimentaires pour modifier l’activité microbienne du rumen. En outre, pour ce qui est d’améliorer la capacité des vaches à convertir leurs aliments en énergie, l’élevage s’annonce prometteur. Ainsi, si une vache pouvait produire la même quantité de lait en consommant moins d’aliments, elle produirait aussi moins de méthane.
Ces travaux de recherche importants contribuent à accroître l’efficacité des exploitations agricoles. La demande alimentaire étant en hausse à l’échelle mondiale, il importe d’accroître la productivité des systèmes agricoles tout en réduisant leurs émissions de gaz à effet de serre et leurs répercussions sur l’environnement.
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En 2013, on dénombrait plus de 1400 astéroïdes potentiellement dangereux dans le système solaire. Relativement gros, ces astéroïdes s’approchent à moins de 7,5 millions de kilomètres de la Terre.
À la recherche d’astéroïdes près de la Terre
Le 1er septembre 2020, l’astéroïde 2011 ES4 passera près de la Terre; mesurant environ 35 mètres de diamètre, il s’approchera à moins de 75 000 km de la planète. Soyez sans crainte, il n’y a aucune possibilité d’impact. Cependant, il est important pour les scientifiques de profiter de ces quasi-collisions pour approfondir leurs connaissances.
Des millions d’astéroïdes, dont les dimensions varient de 530 km (Vesta) à celles d’une balle de baseball (voire moindres), flottent dans l’espace. La plupart des astéroïdes sont réunis dans une ceinture située entre Mars et Jupiter, mais un nombre important d’astéroïdes sont répartis à la grandeur du système solaire.
Les astéroïdes qui entrent dans la catégorie des « géocroiseurs » sont particulièrement intéressants. Comme vous l’avez peut-être deviné, ces astéroïdes gravitent sur des orbites qui les rapprochent de la Terre et peuvent éventuellement représenter une menace. Environ 25 000 de ces astéroïdes sont connus des scientifiques, mais de nombreux autres n’ont probablement pas encore été découverts.
Comment fait-on pour détecter un astéroïde près de la Terre?
Afin de découvrir des astéroïdes, les astronomes utilisent de multiples observatoires qui observent le ciel en permanence. Chaque jour, des milliers d’images du ciel sont ainsi captées. Les astronomes examinent les images d’une même parcelle de ciel prises à quelques heures ou quelques jours d’intervalle, à la recherche d’objets qui se déplacent entre les étoiles stationnaires de l’arrière-plan.
Comment fait-on pour connaître la trajectoire d’un astéroïde?
Pour déterminer la trajectoire d’un astéroïde, les scientifiques doivent prédire sa position future. C’est un peu comme jouer à la balle avec un ami. Quand votre ami lance la balle, vous prédisez l’endroit où elle devrait atterrir, à partir de la vitesse à laquelle elle se déplace et de ce que vous savez de l’effet de la gravité. Vous courez ensuite jusqu’à cet endroit afin d’attraper la balle.
Les scientifiques font à peu près la même chose : ils examinent les endroits où l’astéroïde est passé, puis, grâce à leur compréhension de la gravité et du mouvement, ils prédisent sa prochaine position. Plus ils disposent d’images des endroits où l’astéroïde est passé, plus leur prédiction est précise.
Là encore, c’est un peu comme jouer à la balle. Supposons que vous puissiez garder les yeux ouverts seulement pendant les deux premières secondes après que votre ami a lancé la balle. Vous auriez beaucoup plus de mal à prédire sa prochaine position que si vous pouviez l’observer pendant cinq secondes ou durant toute sa trajectoire.
Dans le cas d’ES4 2011, son passage imminent à proximité de la Terre est une excellente occasion de capter d’autres images de l’astéroïde et de mieux comprendre son orbite.
Que se passe-t-il si on détecte un astéroïde qui se dirige vers la Terre?
Voilà un champ de recherche très vaste! En principe, il est possible de dévier un astéroïde de sa trajectoire grâce à diverses techniques. Toutefois, de nombreux tests sont encore nécessaires pour déterminer la validité de cette approche. Heureusement, des chercheurs expérimentent déjà des méthodes pour y parvenir. La mission Double Asteroid Redirection Test (ou « Test de déviation d’un astéroïde double »), qui doit être lancée l’an prochain, enverra une sonde vers un système astéroïdal afin de tester des méthodes de déviation. En poursuivant leurs recherches, les astronomes peuvent préciser les orbites des astéroïdes connus et se préparer à l’éventualité d’un impact.
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Cette bactérie ne tire pas son énergie de la nourriture; elle « se nourrit » d’électrons qui proviennent de roches et de minéraux.
La vie peut-elle « trouver un chemin » sur Mars?
Dans le film Le Parc jurassique sorti en 1993, la réplique « la vie trouve toujours un chemin » résume à merveille l’étrange capacité des formes de vie à évoluer grâce à des accommodations incroyables afin de survivre dans les endroits les plus improbables. Cela vaut particulièrement vrai pour les microbes, ces organismes trop petits pour être vus à l’œil nu.
Les bactéries qui vivent profondément sous la surface de la Terre et qui survivent en consommant de l’électricité est un bel exemple de cela! Quand vous et moi mangeons de la nourriture, notre organisme la décompose et provoque le déplacement d’électrons dans une série de réactions chimiques, ce qui crée de l’énergie utilisable. Chez les « bactéries mangeuses d’électricité », la portion alimentaire de l’équation est complètement sautée, ce qui leur permet de « consommer » les électrons récoltés directement sur les roches et les minéraux. Elles peuvent donc se développer dans des zones inhospitalières, comme les filons métallifères qui parcourent le roc solide à des kilomètres sous la surface de la Terre.
Que dire des microbes qui ont réussi à survivre dans un état quasi comateux sur le fond de l’océan Pacifique Sud pendant 100 millions d’années avant d’être réveillés? Ces microbes (comme beaucoup d’autres) se sont adaptés pour entrer en dormance quand les circonstances sont difficiles (par exemple, absence de nourriture, températures non optimales, etc.). Chose étonnante, après une période d’incubation, les scientifiques sont parvenus à les réanimer. Ce qui rend la chose si spectaculaire, c’est la durée de cette dormance! Les scientifiques connaissent des bactéries qui peuvent rester en dormance pendant des mois, des années, voire des décennies. Mais 100 millions d’années?! On peut se demander combien de temps les bactéries peuvent réellement vivre dans cet état.
Et puis, il y a « Conan le microbe », un microbe très résistant qu’on a trouvé sur les parois de réacteurs nucléaires. Il peut survivre à une dose de radiation 1000 fois supérieure à une dose mortelle pour l’humain. Comment? Ce microbe est particulièrement doué pour réparer et copier son ADN que la radiation fait éclater.
La nature envahissante, résiliente et ingénieuse de la vie a amené les scientifiques à avancer l’hypothèse que la vie serait possible à des endroits encore plus inattendus — sur Terre, mais ailleurs aussi. Le 30 juillet 2020, l’astromobile Perseverance de la NASA a amorcé son voyage vers Mars, où il recherchera des traces de vie ancienne. Comme nous sommes encore surpris par les limites de la vie sur Terre, il sera intéressant de voir si la vie « trouve toujours un chemin » ailleurs dans notre système solaire aussi.
Michelle Campbell Mekarski
En tant que conseillère scientifique au Musée des sciences et de la technologie du Canada, Michelle Campbell Mekarski vise à combler l’écart entre la communauté scientifique et le public en rendant les sciences et la technologie intéressantes, accessibles et amusantes. Détentrice d’un doctorat en biologie évolutionniste et en paléontologie, elle possède de nombreuses années d’expérience en conception et en animation d’activités de vulgarisation scientifique. Dans ses temps libres à l’extérieur du Musée, elle enseigne à l’Université d’Ottawa ou à l’Université Carleton, fouille le sol à la recherche de fossiles ou se détend au bord de l’eau.
Renée-Claude Goulet
Renée-Claude Goulet est conseillère scientifique au Musée de l'agriculture et de l'alimentation du Canada, avec plus de 15 ans d'expérience en communication scientifique. Au Musée, elle développe des expositions, des programmes éducatifs et des ressources qui explorent la science et l'innovation derrière l'agriculture et la production alimentaire. Enseignante agréée en Ontario, titulaire d'un baccalauréat en biologie et d'un baccalauréat en sciences, Renée-Claude est passionnée par l'idée de rendre des sujets complexes accessibles et attrayants pour tous les publics.
Jesse Rogerson, Ph.D.
Jesse est un scientifique, un éducateur et un communicateur scientifique passionné. En tant que professeur adjoint à l'Université York, au département des sciences, de la technologie et de la société, il enseigne trois cours : Histoire de l'astronomie, Introduction à l'astronomie et Exploration du système solaire. Il collabore fréquemment avec le Musée de l'aviation et de l'espace du Canada, et prête sa voix d’expert au Réseau Ingenium. Jesse est un astrophysicien et ses recherches explorent la façon dont les trous noirs supermassifs évoluent à travers le temps. Que ce soit en classe, par le biais des médias sociaux ou à la télévision, il encourage les conversations sur la façon dont la science et la société se croisent et sur la raison pour laquelle la science est pertinente dans notre vie quotidienne.
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