Trois choses que vous devriez savoir sur les sols salés, l’invisibilité et le rover lunaire canadien

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Voici Renée-Claude Goulet, Cassandra Marion et Michelle Campbell Mekarski.

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. Pour notre édition de décembre, elles ont exploré le problème des niveaux élevés de salinité dans les sols agricoles, une percée en matière d’invisibilité et les nouveaux concepts de la mission canadienne du rover lunaire. 

Surface d’un sol sec et dénudé présentant des fissures recouvertes d’une croûte blanche et granuleuse.

Les sols salés présentent souvent une croûte blanche une fois séchés à la suite d’une période d’humidité.

Les sols salés : la recherche canadienne est fondamentale pour la sécurité alimentaire

Dans le monde entier, les niveaux élevés de salinité des sols agricoles menacent notre approvisionnement alimentaire.

En fait, l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture estime qu’environ 3 % des sols de la planète présentent déjà une salinité excessive.  Ce phénomène est en grande partie attribué à l’activité humaine, par l’entremise de pratiques agricoles non durables et des changements climatiques. 

En quantité adéquate, les sels – des minéraux et des composés hydrosolubles comme le calcium, le magnésium, le sulfate et le chlorure – servent de nourriture ou d’engrais pour les plantes. En revanche, leur présence en trop grande quantité entraîne des problèmes relatifs au fonctionnement du sol et empêche les plantes d’absorber l’eau, ce qui réduit considérablement les rendements. 

Au Canada, l’accumulation de sel dans les sols touche principalement les Prairies, en raison des niveaux de précipitations et de la façon dont les sols se sont formés dans la région. Bien que l’amélioration des pratiques agricoles au cours des 40 dernières années ait réduit le risque que les terres deviennent impropres à la culture , il existe des zones où la salinité est trop élevée, ce qui fait que la culture est un combat perdu d’avance.

Heureusement, un laboratoire canadien à Swift Current, en Saskatchewan, s’est engagé à étudier cet enjeu important. Au laboratoire d’évaluation de la tolérance au sel d’Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC), les chercheurs étudient la capacité de croissance des cultures dans des sols salés et s’efforcent de repérer des souches tolérantes au sel.

La capacité de croissance des plantes en sol salin est variable. Certaines espèces sont même spécialisées pour pousser dans un environnement salin. Au laboratoire d’AAC, les chercheurs utilisent des cellules et des chambres de croissance automatisées pour étudier les répercussions de la salinité du sol sur chaque type de culture, de la germination à la récolte. La tolérance au sel est difficile à analyser sur le terrain, car les conditions sont trop variables. Le laboratoire permet aux scientifiques de régler avec précision les conditions expérimentales et d’obtenir des résultats fiables. 

La recherche en laboratoire permet aux agronomes de faire de meilleures recommandations aux agriculteurs aux prises avec des taux de salinité élevés dans leurs sols. Par exemple, les pois et les haricots ne peuvent tolérer aucune salinité, tandis que le canola et l’orge pourraient représenter de bonnes cultures de rechange. Les chercheurs du laboratoire repèrent aussi des souches de cultures tolérantes au sel, qui peuvent servir à sélectionner de nouvelles versions de cultures, mieux adaptées aux sols salins. C’est le cas d’un nouveau type d’herbe fourragère à la fois nutritive pour le bétail et tolérante au sel. Cette innovation a permis aux agriculteurs de convertir les cultures compromises par la salinité de leurs sols en fourrage ou en pâturage, ce qui favorise la réhabilitation des sols tout en leur procurant un revenu stable.

La compréhension de la tolérance au sel des cultures vivrières est un outil essentiel pour les agriculteurs. Les travaux en cours au laboratoire d’AAC illustrent bien la façon dont l’innovation canadienne nous aide à croître dans une direction durable. 

Par Renée-Claude Goulet

Gros plan de la surface lunaire sous un angle. La surface lunaire est gris clair et criblée de dépressions rondes de différentes dimensions, avec en toile de fond la noirceur de l’espace.

La surface lunaire, photographiée par un astronaute d’Apollo. Observez la surface criblée de cratères et voyez comment certains cratères sont bien éclairés alors que d’autres sont partiellement dans l’ombre.   

La phase de conception de la mission canadienne du rover lunaire est en cours

Deux entreprises canadiennes, MDA Ltée et Canadensys Aerospace Corporation, se livreront à une compétition afin de développer des concepts pour la mission canadienne du rover lunaire, qui vise l’envoi d’un rover sur la lune d’ici 2026.

Plus tôt ce mois-ci, L’Agence spatiale canadienne (ASC) a accordé à MDA et à Canadensys des contrats de huit mois pour la phase A de la conception initiale de la mission du rover lunaire dans le cadre du Programme d’accélération de l’exploration lunaire (PAEL). Le concept du rover retenu passera à la phase de financement suivante en vue du perfectionnement de sa conception, de sa construction et de sa préparation pour le lancement sur la Lune.

Bien que le Canada ait produit une gamme d'instruments scientifiques pour les missions de rover sur Mars, il s'agira du premier rover canadien en mission d’exploration au-delà de la Terre.

La mission du rover lunaire est une collaboration entre l’ASC et la NASA. Le Canada fournira une petite plateforme de rover et un instrument scientifique et les États-Unis fourniront un 2deuxième instrument. Le rover est conçu pour la région du pôle Sud lunaire. Il devra être apte à y survivre et à explorer l’environnement lunaire, de même qu’à analyser la surface lunaire dans l’espoir d’y repérer plusieurs ressources clés, notamment de la glace d’eau, de l’hydrogène et de l’oxygène.  

La conception du rover doit tenir compte et évaluer la faisabilité de plusieurs technologies clés :     

  • Mobilité : la façon dont le rover se déplace sur la Lune.                      
  • Communications : la façon de communiquer de la Terre au rover sur la Lune.               
  • Opérations : les activités au quotidien, le fonctionnement général et la gestion de la mission.
  • Contrôle thermique : le rover devra maintenir ses instruments au chaud pendant la nuit lunaire, qui dure 14 jours terrestres et durant laquelle le froid peut atteindre -232 °C! 
  • Production et stockage d’énergie : le rover devra être muni de piles et de panneaux solaires de petite taille, mais efficaces, afin de tenir pendant les 14 jours de la nuit lunaire. 
  • Opérations semi-autonomes/autonomes : le rover devra être en mesure d’effectuer une diversité de tâches, comme de courts déplacements ou des analyses, sans devoir constamment être manœuvré par un humain.

Grâce à un partenariat avec la NASA, le Canada pourra lancer son rover sur la Lune en utilisant les services CLPS (Commercial Lunar Payload Services) de la NASA, laquelle sera responsables du transport de diverses cargaisons sur la surface de la Lune.

Le Canada s’investit dans un effort international visant le retour de missions humaines sur la Lune. Par l’entremise du PAEL, l’ASC s’est engagée à verser 150 millions de dollars sur cinq ans au secteur spatial canadien. Ces sommes permettront à l’industrie et au milieu universitaire de mettre au point et de réaliser des instruments et des expériences scientifiques se rapportant à la Lune, de faire progresser et de démontrer des technologies novatrices en orbite lunaire comme sur la surface de la Lune et d’élaborer des technologies nécessaires aux missions dans l’espace lointain.  

Aller plus loin

Vidéo:  Le Canada conçoit un rover destiné à l’exploration lunaire (Agence spatiale canadienne) 

Apprenez-en davantage au sujet du Programme d’accélération de l’exploration lunaire de l’ASC

Lisez les Nouvelles de l’exploration de la Lune de l’ASC.

L’équipe de conception de rover de MDA (alerte au divulgâchage : Ingenium fait partie de l’équipe scientifique!)

Par Cassandra Marion

Représentation graphique colorée d’un atome sur un fond noir. Au milieu, on observe un noyau violet constitué de sept sphères, le tout entouré de sphères représentant des électrons avec des orbites dessinées en jaune, orange, rouge et bleu.

Les électrons qui tournent près du noyau d'un atome ont moins d'énergie que les électrons qui tournent loin du noyau. Les électrons peuvent changer de position en absorbant ou en libérant de l'énergie. 

L’invisibilité : ce n’est pas de la magie, c’est de la physique! 

Avez-vous déjà rêvé de devenir invisible? Eh bien, votre rêve pourrait devenir réalité… si vous êtes disposé à vous faire congeler et broyer. 

Un laboratoire du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a récemment réussi à démontrer un phénomène  qui avait été prédit il y a des décennies : il est possible de rendre un nuage d’atomes invisibles en le refroidissant et en le densifiant suffisamment. 

Tout est fait d’atomes : votre chaise, les arbres, l’air et vous. Les atomes sont constitués de particules encore plus petites appelées protons, neutrons et électrons, qui sont disposées un peu comme le système solaire. Dans notre système solaire, un groupe de planètes tourne autour du Soleil. Dans un atome, un groupe d’électrons tourne autour d’un groupe de protons et de neutrons appelé noyau. Contrairement aux planètes, cependant, les électrons peuvent sauter d’une orbite à l’autre, et même partager la même orbite avec d’autres électrons, mais uniquement selon un schéma spécifique.

Les électrons se déplacent souvent en sautant. Si on donne de l’énergie à un électron (p. ex., en l’éclairant), il peut sauter sur une orbite plus éloignée du noyau. S’il perd de l’énergie, il produit de la lumière et se retrouve sur une orbite plus proche du noyau. Le type de lumière absorbée et produite détermine la couleur que l’on voit lorsqu’on regarde un objet.

Mais quel est le rapport avec l’invisibilité?

Lorsque la lumière frappe un objet, les électrons sautent entre les orbites, entraînant l'absorption ou la production de lumière d'une manière spécifique qui est visible sous forme de couleurs. 

Maintenant, qu’arrive-t-il si on amène les atomes à une température EXTRÊMEMENT basse et qu’on fait en sorte qu’ils soient EXTRÊMEMENT écrasés les uns contre les autres? Les températures extrêmement froides ralentissent le mouvement des atomes. Alors que les atomes perdent de l’énergie, leurs électrons se déplacent vers les orbites de faible énergie proches du noyau. Sous une pression extrêmement élevée, les électrons sont tellement écrasés les uns contre les autres qu’ils ne peuvent quitter leur position.  

Dans ces conditions, même si on éclaire ces atomes, les électrons ne pourront pas se déplacer. Les électrons qui ne peuvent pas sauter d’une orbite à l’autre ne peuvent ni absorber ni produire de lumière, ce qui les rend invisibles à nos yeux. La lumière traverse ainsi directement l’atome sans interagir avec lui, ce qui le rend invisible.

Bien que l’équipe n’ait pas réussi à rendre complètement invisible un nuage d’atomes de lithium (leur température affichait quelques millièmes de degrés de trop), l’expérience a démontré qu’il est possible de faire disparaître quelque chose, en ayant recours à la science plutôt qu’à la magie.                     

Par Michelle Campbell Mekarski


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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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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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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.