Trois choses que vous devriez savoir sur l’acidification, les ondes de gravité et les humanoïdes

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Voici Renée-Claude Goulet, Cassandra Marion et Olivia Béchard.

Ces conseillères scientifiques d’Ingenium fournissent des conseils éclairés sur des sujets importants pour 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. 

Dans cette captivante série mensuelle de billets publiés sur le blogue, les conseillères scientifiques d’Ingenium présentent des « pépites » d’information insolite en lien avec leur champ d’expertise respectif.

Dans l’édition du mois de septembre, Cassandra Marion a invité Jesse Rogerson, professeur adjoint d'astronomie et de sciences planétaires à l'Université York. Ensemble, nos experts ont abordé les raisons pour lesquelles l'acidification des océans pose des problèmes aux mollusques et aux crustacés, la façon dont les chercheurs ont utilisé les ondes gravitationnelles pour observer un trou noir et une étoile à neutrons en orbite l'un autour de l'autre et en fusion, et à quoi l'avenir pourrait ressembler avec des humanoïdes parmi nous.

Dans un bol en bois peu profond, des huîtres écaillées et des quartiers de citron sont disposés de façon circulaire sur un tapis de gros sel.

En raison de l'acidité accrue des océans, les mollusques et les crustacés, comme les huîtres, ont du mal à construire leur coquille, surtout au stade larvaire.

Acidification : Un océan de doutes pour l'avenir des mollusques et des crustacés

Saviez-vous que la majorité des moules et des huîtres que nous mangeons sont issues de l'aquaculture? En fait, 80 % de l'approvisionnement mondial en mollusques et crustacés provient de fermes océaniques. La conchyliculture est une industrie importante pour les communautés côtières et pour notre sécurité alimentaire. Cependant, les changements climatiques affectent les océans et menacent la viabilité de cette forme de production alimentaire.
 
L'un des problèmes est que la chimie des océans est en train de changer, un processus connu sous le nom d’acidification des océans. En termes simples, l'acidification signifie que le pH de l'océan diminue lentement (ou devient plus acide, par opposition à basique). Pour les organismes qui construisent des coquilles de carbonate de calcium, mollusques et crustacés, l’acidification peut les rendre plus vulnérables aux maladies et aux parasites, et grandement réduire leurs chances de survie. Pourquoi tout cela se produit-il?  
 
Les océans sont des puits de carbone massifs : le dioxyde de carbone (CO2) présent dans l'air se dissout dans l'eau (c'est cette propriété qui nous permet de fabriquer des boissons gazeuses). Les chercheurs estiment que les océans absorbent environ un tiers du carbone que nous rejetons dans l'atmosphère. Cela semble être une bonne chose, car cela réduit la quantité de CO2 dans l’air qui réchauffe la planète. Cependant, nous rejetons dans l'air plus de carbone que les systèmes terrestres ne peuvent en supporter. Un excès de carbone dans l'air signifie que trop de carbone se dissout dans l'eau, ce qui entraîne une acidification. 
 
Quel est le problème pour les mollusques et les crustacés? Ces organismes ont besoin de carbonate présent dans les plans d'eau et les océans pour créer leur coquille. Lorsque le CO2 se dissout dans l'eau, il subit une série de réactions chimiques qui consomment du carbonate. Plus il y a de CO2 dans l’eau, plus le carbonate est utilisé. Il est donc difficile et long pour les mollusques et les crustacés de construire leur coquille, créant ce que certains appellent « l'ostéoporose de la mer ». Les conditions acides créées par l'excès de CO2 peuvent également dissoudre la coquille.
 
Des efforts de recherche sont en cours pour aider les conchyliculteurs à s'adapter à ce problème croissant. Une approche prometteuse consiste à cultiver différents types d'algues à côté des mollusques et des crustacés qui ont la capacité d'aspirer le CO2  de l’eau. D'autres stratégies consistent à mettre en œuvre des technologies de surveillance et à sélectionner de nouveaux types de mollusques et de crustacés plus résistants aux conditions acides.

Enfin, les Nations Unies ont intégré la réduction des effets de l'acidification des océans dans leur objectif de développement durable visant à conserver et à exploiter les océans de manière plus responsable. Les océans n'appartenant à aucune nation, il est important de collaborer au-delà des secteurs et des frontières, afin de trouver d'autres moyens de faire face aux conditions évolutives de notre ressource essentielle et commune.  

Par Renée-Claude Goulet
 

Deux sphères en orbite l'une autour de l'autre créant des ondulations qui s'éloignent d'elles.

Des chercheurs ont utilisé d’immenses lasers pour prouver qu'il est possible que des étoiles à neutrons et des trous noirs existent dans des systèmes binaires.

Une boucle dans l'espace-temps

Une équipe internationale d'astronomes a récemment découvert la preuve qu'un trou noir et une étoile à neutrons peuvent être en orbite l'un autour de l'autre et se fusionner. Mais ils n'ont pas fait cette découverte à l'aide d'un télescope classique. 

Avant d'examiner la manière dont cette découverte a été faite, abordons une fausse idée très répandue sur l'espace. Nous avons tendance à considérer l'espace comme un grand vide rempli de matière comme les étoiles, les planètes et les lunes, et nous imaginons qu'entre toute cette matière, il n'y a rien. En fait, ce n'est pas tout à fait vrai. L'Univers est constitué d'un tissu d'énergie, que nous appelons le tissu de l'espace-temps. Tout objet ayant une masse (étoiles, planètes, lunes, etc.) déforme l'espace-temps autour de lui, un peu comme une balle lourde déformerait un trampoline. Cette déformation de l'espace-temps est quelque chose que nous sommes capables de mesurer.

La théorie de la relativité générale d'Einstein prédit que lorsque deux objets extrêmes, comme les trous noirs et les étoiles à neutrons, entrent en collision, le tissu de l'espace-temps se déforme, un peu comme si on laissait tomber un caillou dans un étang. Ces ondulations, appelées ondes gravitationnelles, se propagent dans tout l'Univers, rayonnant à partir du point de collision et devenant de plus en plus petites à mesure qu'elles s'éloignent de la source.

Pour tenter de les mesurer, un vaste consortium de chercheurs, d'instituts et de gouvernements a construit l’observatoire d'ondes gravitationnelles par interféromètre à laser (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), connu sous le nom de laboratoire LIGO. Cet observatoire ne ressemble pas à ce que vous pourriez vous attendre d'un observatoire, car il n'observe pas la lumière, mais les ondes gravitationnelles. L'observatoire fonctionne en faisant rebondir des faisceaux laser dans un tube de quatre kilomètres de long et en observant tout changement dans le temps que met la lumière à revenir. Autrement dit, si le laser va jusqu'au bout du tube et revient exactement comme prévu, il n'y a pas eu d'ondulation dans l'espace-temps. En revanche, si le rayon laser arrive plus tôt ou plus tard que prévu, alors le tissu de l'espace-temps doit avoir été modifié pendant un bref instant lorsque le rayon laser le traversait.

Grâce à cet observatoire ultramoderne, les scientifiques ont confirmé avoir observé les ondulations de l'espace-temps créées par la fusion/collision d'une étoile à neutrons avec un trou noir à deux occasions distinctes. Il s'agit d'une découverte incroyable en soi, mais aussi de la première preuve irréfutable que les étoiles à neutrons et les trous noirs peuvent effectivement graviter les uns autour des autres. Auparavant, la théorie voulait que ces deux objets puissent former des systèmes binaires; mais jusqu'à présent, aucun système de ce type n'avait été observé.

Ce résultat permet aux astronomes de mieux comprendre comment les étoiles arrivent à la fin de leur vie. Ils chercheront ensuite à observer un plus grand nombre de ces événements, afin de déterminer la fréquence des fusions de trous noirs et d'étoiles à neutrons.

Par Jesse Rogerson
 

Robots en action : Tester les limites des humanoïdes 

On pourrait croire qu'il s'agit d'un film de science-fiction, mais des ingénieurs sont sur le point de créer des humanoïdes qui pourront imiter les mouvements et les actions de l'humain. 

Le travail effectué par Boston Dynamics ne fait pas exception. L'entreprise d'ingénierie et de robotique a récemment présenté une vidéo d’Atlas, plateforme de recherche humanoïde, qui pratique le parkour avec des mouvements de poutre d'équilibre et des sauts périlleux arrière. Atlas est en développement depuis plus de dix ans et ses capacités continuent d'être réinventées chaque jour. Il faut une équipe de développeurs de logiciels, une équipe dédiée au matériel, des techniciens et du personnel d'exploitation pour concrétiser ce que nous voyons dans cette vidéo. 

Bien que le parkour ne semble pas être une compétence utile pour un robot, prenez un moment pour considérer les compétences et les mouvements individuels nécessaires pour accomplir cette routine. Les robots développent les actions et les mouvements de base dont ils auront besoin pour imiter un large éventail de mouvements humains. Cette technologie ouvre la voie à de nouvelles applications. L'une des avancées majeures d'Atlas est que ses mouvements sont désormais guidés par la perception, ce qui permet au robot de sentir et de réagir à son environnement, alors que les itérations précédentes nécessitaient des mouvements préétablis et séquencés. 

Elon Musk a également annoncé que la société Tesla travaillait à la mise au point d'un humanoïde capable d'accomplir des tâches banales, notamment celles qui sont dangereuses, répétitives ou ennuyeuses. L'entreprise espère utiliser sa technologie robotique existante, combiné au matériel et aux logiciels utilisés pour son logiciel d'aide à la conduite automatique (Autopilot). Tesla prévoit de commercialiser un prototype au cours de l'année à venir, mais de nombreuses personnes estiment que ce délai est ambitieux. 

Le développement de la technologie humanoïde soulève de nombreux questionnements. Quel impact cela aurait-il sur le marché du travail? Quelles autres applications les humanoïdes pourraient-ils avoir à l'avenir? Est-il éthique de laisser les robots remplacer les humains dans certains contextes? Devrions-nous imposer des limites à l'utilisation de cette technologie? Au fur et à mesure qu'ils se rapprochent de l'homme, certains droits leur seront-ils accordés?
Seul le temps nous dira quel rôle les humanoïdes joueront à l'avenir, mais cet avenir pourrait être plus proche que vous ne le pensez. Pendant ce temps, les tâches répétitives et ennuyeuses de votre liste vous attendent impatiemment.

Par Olivia Bechard
 

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Renée-Claude Goulet

Renée-Claude est conseillère scientifique au Musée de l'agriculture et de l'alimentation du Canada et enseignante agréée de l'Ontario. Grâce à sa formation en biologie, en éducation et à ses nombreuses années d'expérience dans le développement et la mise en œuvre de programmes et expos au musée, elle a développé une expertise dans la communication de sujets liés à la science et à l'innovation qui sous-tendent la production d'aliments, de fibres et de carburants, auprès de publics variés.  

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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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Olivia Béchard

Olivia Béchard est agente des communications scientifiques et de l’engagement au Musée des sciences et de la technologie du Canada. Détentrice d’un baccalauréat en sciences sociales spécialisé bidisciplinaire en science politique et histoire, en plus d’un diplôme du Collège algonquin en études muséales appliquées, elle étudie actuellement en psychologie. Désireuse d’offrir aux jeunes des possibilités d’apprentissage informel pour les aider à acquérir de nouvelles compétences et à nouer des liens, Olivia Béchard possède plusieurs années d’expérience dans l’élaboration et la mise en œuvre de programmes éducatifs dans divers musées et institutions culturelles au pays.