Trois choses que vous devriez savoir sur le sol, Vénus et le putois d’Amérique

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Faites connaissance avec Renée-Claude Goulet, Cassandra Marion et Michelle Campbell Mekarski.

Elles sont les conseillères scientifiques d’Ingenium qui fournissent des conseils éclairés sur des sujets importants en lien avec 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 série mensuelle de billets de blogue colorés, les conseillères scientifiques d’Ingenium présentent trois pépites insolites touchant à leur champ d’expertise. Dans l'édition d'avril, elles se sont penchées sur le phénomène de l'érosion des sols; Vénus, notre voisine planétaire la plus proche; et au sort du putois d'Amérique.

Par une journée grise, un champ humide et partiellement couvert s’étend jusqu’à l’horizon. Des ruisseaux coulent du fond du champ vers un fossé herbeux en avant-plan.

Les fortes pluies peuvent provoquer l'inondation des champs et l'érosion du sol par l'écoulement de l'eau. 

La durabilité commence au sol 

Dans le cadre de la Semaine nationale de la conservation des sols (du 18 au 24 avril 2021), faisons le point sur l’érosion des sols et sur la nécessité de prendre des mesures pour l’enrayer. 

Tout d'abord, il est important de souligner que le sol met plusieurs milliers d'années à se former. Au cours de ce processus, le sol s’organise sous forme de couches, chacune ayant des propriétés distinctes.

La couche supérieure du sol, que nous appelons à juste titre « couche arable », ne fait généralement que 5 cm à 20 cm de profondeur. Cependant, il s’agit de la couche la plus fertile; nous en dépendons pour la grande majorité de notre alimentation. Elle favorise également l'activité de milliards d'organismes, lesquels contribuent au cycle des nutriments et des éléments dans l'air, l'eau et le sol. En résumé, la couche arable est la couche du sol qui maintient la vie sur Terre et celle que nous cédons à l'érosion. 

L'érosion est le processus par lequel les particules du sol sont emportées ou déplacées de leur emplacement d'origine. Bien que le vent et l'eau soient en grande partie responsables de ce phénomène, il existe une troisième cause : la façon dont nous travaillons nos sols. L'érosion due au travail du sol se produit lorsque les agriculteurs mélangent ou déplacent le sol en préparant les champs pour la plantation, semant des graines, exploitant leurs cultures, et retournant le sol et les résidus de cette culture. 
 
Pourquoi la dégradation des sols par l'érosion est-elle si préoccupante? Non seulement elle touche le rendement des cultures, mais elle contribue également à la pollution de l'environnement. Lorsque le sol est entraîné dans l'air et vers les cours d'eau, il peut transporter des produits de l'exploitation, comme des pesticides et des engrais, pour ainsi se déposer sous forme de sédiments. Cela modifie les écosystèmes naturels et perturbe leur bon fonctionnement. 
 
La bonne nouvelle est qu’au Canada, l'érosion sur les fermes est en baisse depuis 1981, en particulier dans les Prairies (comme le montre l'indicateur du risque d'érosion du sol d'Agriculture et Agroalimentaire Canada). Nous devons remercier les agriculteurs canadiens pour cette tendance, car ils ont adopté des pratiques qui réduisent le risque d'érosion, comme le travail de conservation du sol, la pratique du semis direct et l'abandon de la méthode consistant à laisser reposer la terre en ne la faisant pas porter de récolte au cours d’une saison (jachère).

Bien que le risque d'érosion du sol soit réduit, ce qui est perdu est perdu. En 2011, on considérait que 74 % des terres agricoles canadiennes présentaient un faible risque d'érosion, ce qui signifie qu'environ un quart du sol de nos terres agricoles est toujours susceptible de subir de l'érosion, réduisant ainsi la durabilité et la productivité. L'érosion étant irréversible, l'état des sols ne s'est pas vraiment amélioré, mais au moins, nous sommes sur une meilleure voie. 

Les solutions pour l'avenir consistent notamment à adapter des pratiques spécifiques à une diversité de terres et de climats, à restaurer les pédopaysages par des méthodes comme rapporter le sol érodé le long des pentes vers le haut et à naturaliser les zones autour des cours d'eau et des fossés. Nous savons avec certitude que l'érosion est une préoccupation urgente, dont la résolution nécessitera des recherches et des innovations dans de nombreux secteurs.

Par Renée-Claude Goulet
 

Une carte radar illustrant un côté de la surface de Vénus, où elle est de couleur jaune-orange à orange-brun, avec une variété de caractéristiques circulaires, linéaires et irrégulières, mais aucune facilement identifiable à l'exception de quelques cratères. La région du pôle sud est de couleur beige en raison d’un manque de données - sur un fond noir représentant l'espace.

Une combinaison d'images radar de la surface de Vénus, la planète la plus chaude du système solaire. La couleur et la luminosité représentent les différences entre les caractéristiques de la surface et non la couleur réelle de Vénus. 

La planète sœur de la Terre, dangereusement chaude : Vénus est de nouveau sous les feux de la rampe

Vénus, notre voisine planétaire la plus proche, est de nouveau sous les projecteurs des médias, alors que les scientifiques débattent de la découverte provisoire de phosphine dans ses nuages. La phosphine est un gaz composé de phosphore et d'oxygène. C'est un biomarqueur potentiel de la vie, car on sait qu'elle se forme par des bactéries sur Terre. Cependant, les scientifiques n’en sont pas tous convaincus... et la confirmation nécessiterait une nouvelle mission sur Vénus.

Vénus est la planète jumelle de la Terre par sa taille et sa composition chimique, mais autrement elles ne se ressemblent en rien. Vénus est une magnifique planète inhabitable. La température moyenne de la surface est de 465 degrés Celsius, comparable à celle d'un four autonettoyant! Par conséquent, l'eau que Vénus aurait pu avoir sur sa surface s’est depuis longtemps évaporée. Son atmosphère toxique de dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre, et de nuages d'acide sulfurique est incroyablement dense, avec une pression à la surface 90 fois supérieure à celle de la Terre, ce qui équivaut à un océan d'un kilomètre de profondeur. Les vents de la haute atmosphère, de la force d'un ouragan, tournent autour de la planète 60 fois plus vite que la vitesse de rotation de la planète. Une longue journée sur Vénus correspond à 243 jours sur la Terre, qui tourne en sens inverse. Les chances d'habitabilité augmentent dans la partie supérieure des nuages de Vénus, à 55 km d'altitude, où la pression atmosphérique et la température sont plus tolérables. 

Pourquoi si chaud? Vénus souffre d'un effet de serre incontrôlé en raison de la densité de son atmosphère en CO2, de l'absence de champ magnétique pour la protéger du rayonnement solaire et du manque de tectonique des plaques pour aider à recycler son dioxyde de carbone. En fait, Vénus est le cauchemar de la Terre en matière de réchauffement climatique. Ces faits montrent pourquoi il est essentiel d'envoyer de nouvelles sondes sur Vénus : non seulement pour confirmer la présence de vie dans les nuages, mais aussi pour comprendre pourquoi notre planète sœur est si différente. Nous pourrions ainsi éviter que notre planète, la Terre, ne soit victime d'un réchauffement aussi important. 

La sonde Mariner 2 de la NASA a été la première à découvrir Vénus en 1962. Il y a plusieurs dizaines d’années, les sondes soviétiques de la série Venera ont été les premières à atterrir en douceur, à renvoyer des images de la surface, à enregistrer des sons et à effectuer des vols en ballon sur une autre planète. Malheureusement, les appareils d'atterrissage n'ont tenu que deux heures avant que leurs composants essentiels ne fondent. Sans compter les survols, la NASA n'est pas retournée sur Vénus en 30 ans, depuis que la sonde Magellan a réalisé une étonnante carte radar de la surface de la planète. Magellan a illustré un paysage couvert de plaines volcaniques, de montagnes pouvant atteindre une hauteur de 11 km, de coulées et canaux de lave allant jusqu’à de 5 000 km de long! L'orbite japonaise Akatsuki est le seul engin spatial qui étudie actuellement Vénus.

De nombreux pays prévoient d'équiper Vénus de plusieurs engins spatiaux, mais aucun n'est assuré de voler. Les ingénieurs travaillent actuellement sur des composants électroniques résistant à la chaleur, ainsi que sur une ancienne technologie Steampunk qui pourrait augmenter la durée de vie en surface d'un appareil d’atterrissage de plusieurs mois.

Par Cassandra Marion

Vive les clones : Sauvons les putois d’Amérique!

Le putois d'Amérique est l'un des mammifères les plus rares d'Amérique du Nord. Si rare qu'on le croyait en voie d'extinction dans les années 1970. Ces prédateurs longilignes chassaient principalement les chiens de prairie dans les plaines nord-américaines. Toutefois, avec l'expansion de l'agriculture au cours du 20e siècle, les agriculteurs et les éleveurs ont commencé à exterminer les chiens de prairie qui menaçaient leurs cultures et leurs troupeaux. Privée de leur proie, la population des putois d'Amérique s'est effondrée jusqu'à la quasi-extinction. En 1981, on a découvert une petite colonie dans le Wyoming. À partir de seulement sept reproducteurs, des efforts intensifs de conservation ont permis de ramener l'espèce qui était au bord de l'extinction. Aujourd'hui, plusieurs centaines de putois d'Amérique vivent en captivité et à l'état sauvage. 

Même si le nombre de putois d'Amérique augmente lentement (grâce aux efforts continus de conservation), le fait qu'ils proviennent tous de sept spécimens signifie qu'ils possèdent une faible diversité génétique. Malheureusement pour les putois d’Amérique et pour d'autres animaux menacés ayant de petites populations, une faible diversité génétique peut être fatale. Par exemple, si une population est exposée à une nouvelle maladie, la sélection naturelle favorisera les animaux qui ont une résistance à cette maladie. S'il n'existe pas d'animaux résistants (à cause de l'absence d’une variation génétique adéquate), la population n'évoluera pas et pourrait être anéantie par la maladie. C'est exactement le scénario qui s'est produit pour les putois d'Amérique dans les années 1980, lorsqu'ils ont été touchés par la peste sylvatique et ont bien failli disparaître... une fois de plus. 

Alors, comment un scientifique de la conservation peut-il accroître la diversité génétique? En général, en reproduisant des animaux provenant de populations éloignées. Comme cela n'était manifestement pas envisageable pour le putois d'Amérique, les scientifiques ont dû remonter dans le temps.  
Le zoo de San Diego dispose d’un programme nommé Frozen Zoo qui permet de conserver à très basse température des échantillons de tissus d'animaux morts, au cas où leur matériel génétique serait un jour recherché. L'un de ces spécimens était un putois d'Amérique nommé Willa, datant des années 1980, qui ne faisait pas partie des sept ancêtres. Les généticiens ont pu prélever un noyau (contenant tout l'ADN de Willa) d'une des cellules congelées et le transplanter dans un ovule d'une femelle putois d'Amérique vivante. L'ovule a été implanté dans une mère porteuse; la gestation s'est déroulée normalement et le putois est né en décembre 2020. Le résultat : une femelle putois d'Amérique appelée Elizabeth Ann. En un sens, Willa et Elizabeth Ann sont des jumelles identiques, nées à plus de 30 ans d'intervalle. 

Si Elizabeth Ann se reproduit, elle introduira une incroyable diversité génétique dans l'espèce et contribuera à « faire reculer l'horloge génétique ». Ainsi, elle contribuera à la survie de son espèce et redonnera espoir aux autres espèces gravement menacées dans le monde. 

Par Michelle Campbell Mekarski
 

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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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Michelle Campbell Mekarski

En tant que conseillière 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.

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Cassandra Marion

Cassandra est la conseillère scientifique du Musée de l'aviation et de l'espace du Canada. Elle est titulaire d'un doctorat en géologie et en science et exploration planétaires. Ses recherches portent sur les cratères d'impact de météorites dans l'Arctique canadien. Elle a plus d'une décennie d'expérience dans le domaine de l'éducation et de la sensibilisation dans l’élaboration et la prestation de programmes scientifiques. Elle se consacre à partager sa passion pour les sciences avec les communautés proches et lointaines, et à améliorer la culture scientifique au Canada.