Lectures scientifiques de Jacques en décembre 2018

Pour moi, en ce début d’année,  le grand évènement et le grand cadeau, c’est Greta Thunberg personnifiant la vague climatique qui se développe explosivement – me semble-t-il – depuis cet été.
À la COP 24 elle a dit:
Vous ne parlez que de croissance économique verte parce que vous avez trop peur d’être impopulaire. Vous ne parlez que de continuer avec cette même mauvaise idée qui nous a mis dans ce merdier alors que la seule chose sensée serait de tirer le frein de secours. Vous n’êtes même pas assez mûrs pour dire les choses comme elles sont. Même ce fardeau, vous l’abandonnez, à nous, les enfants.
La montée des enfants, voici le grand évènement et le grand espoir. Elle fera du bruit.
Les textes que je vous soumets sont moins bouleversants, mais je vous conseille en particulier les points suivants.
06.12. p. 53. Il s’agit des réflexions que nous faisons avec Markus Noll sur le fait que la concentration de CO2 ainsi que l’augmentation de température suivent des courbes exponentielles. Ceci dit beaucoup de chose sur la nature du phénomène d’échauffement climatique. Deux articles de ce numéro illustrent ces réflexions.
13.12. p. 171. Publications en libre accès. Le plan S prend du poil de la bête.
13.12. p. 172. Brexit. Vu à travers l’affaire Galiléo, tout devient clair.
…etc.

06.12.18. Nature 564, 7734

-13-14. GÉnÉTIQUE, BIOTECHNOLOGIE, ÉTHIQUE.

Les jumeaux CRISPR de Shenzhen : un scientifique sous la critique.

Un ahuri chinois de l’université de Shenzhen* a, semble-t-il, fait naitre en cachette deux jumeaux génétiquement modifiés. Il a ainsi transgressé ce qui est à peu près le seul consensus des biotechnologues : on ne touche pas la nature génétique d’un être humain. De plus, le type a vraiment fait tout faux. Médicalement, l’ »amélioration » qu’il a apportée à ses deux cobayes humains est inutile et elle induit des risques (probablement pas dramatiques), mais inconnus. Il y aurait eu tant d’interventions qui auraient pu avoir un sens ; celle qu’il a choisie n’est pas de celles-là. Éthiquement,son expérience et la façon dont il l’a menée sont des paradigmes de tout ce qu’il ne faut pas faire : secret, pas d’autorisation, consentement très peu éclairé des patients, et pourtant médiatisation ridicule. Toute la presse en parle, tous les spécialistes s’insurgent, la Chine réagit sévèrement et comme un seul homme. J’ai un gros dossier sur le sujet. Sévérine, voilà qui est tout trouvé pour le travail d’un groupe au cours Biologie et société.

Pourtant, je vois cette affaire d’un autre œil. Les abus des biotechnologies sont inévitables et la procrastination des scientifiques devant la nécessité de prendre des mesures est détestable. Comment faire pour maitriser la situation ? Une conférence regroupant tous les partis prenant les décisions fortes qui sont nécessaires pourrait-elle faire l’affaire ? Boof, on connait la chanson. Ce qui changera la situation, c’est quand viendra la première catastrophe. L’espoir est alors que la catastrophe ne fasse pas trop de dégâts et qu’elle ne puisse pas être simplement mise sous le tapis. À ce point de vue, les jumeaux de Shenzhen sont prometteurs. Avertissement sans frais. Se peut-il que, par eux, des règles consensuelles et sévères puissent être plus rapidement édictées ?

*Shenzhen. C’est l’université qui voulait un centre Nobel de cryo-microscopie électronique et avec laquelle, pendant 3 mois, nous avons considéré la possibilité de monter un enseignement de biologie et société. Tentative finalement avortée devant l’ampleur de la tâche et le petit engagement des partenaires.

 

-27-34. ÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE, CAUSES ET REMÈDES.

Comment ; trois articles.

  • L’émission de GES continue d’augmenter : forçons les coupures.
  • L’échauffement global viendra plus vite qu’on ne le croit.
  • Mettons plus de carbone dans le sol pour réaliser le but de la COP21

Depuis cet été, on a l’impression que les choses bougent, ça bout par chez nous. Ces trois articlent me donnent la même impression. Le premier en particulier me rend presque joyeux. Vous aussi peut-être.          file:///Users/jduboche/Desktop/Ecrits%20en%20travail/03%20Science-actualité/1812%20Actualité%20scientifique%20/Emissions%20are%20still%20rising:%20ramp%20up%20the%20cuts.webarchive

En voici quelques points relevés en désordre.

Le prix de l’énergie solaire a diminué d’un facteur 10 ces dix dernières années. Dans les pays bien ensoleillés – Afrique du Nord ou sud des USA, elle est la forme d’énergie la meilleure marché (3cts/kWh). La production double tous les 4 ans. Sur la lancée actuelle, la moitié de l’électricité mondiale sera solaire en 2030.

Bouillonnement aussi sur le marché. La banque mondiale ferme le pipeline des payements pour les centrales à charbon. La contestation de l’extraction des énergies fossiles est aussi en ébullition.

La conférence de l’ONU pour la révision des accords de la COP21  aura lieu en septembre 2019. L’ambiance est à la hausse. La Chine, l’Europe et l’Inde donnent le ton – eh oui, l’Inde aussi – et beaucoup d’autres.

Et j’adore : le Luxembourg qui déclare la gratuité de tous les transports publics.

Etc., etc. Ça bout de tous les côtés.

Trop optimiste ? On va le savoir très vite, mais en attendant, il le faut.

 

-87-90.       TEMPS, MESURE, GÉODÉSIE

Le 4.4.17, sur mon blog, je déposais une longue réflexion sur la nature du temps. Je citais, sans source, qu’on savait le mesurer avec une incertitude d’une partie pour 1015.

Nous trouvons ici toutes les données qui portent l’imprécision à une part pour 1.4×1018. Pour le GPS, cela veut dire que l’on pourrait se localiser au cm près – naturellement en incluant toutes les corrections, y compris celle due à la gravitation locale telle que le demande la relativité générale.

McGrew, W. F., Zhang, X., Fasano, R. J., Schaffer, S. A., Beloy, K., Nicolodi, D., . . . Ludlow, A. D. (2018). Atomic clock performance enabling geodesy below the centimetre level. Nature, 564(7734), 87-90. doi:10.1038/s41586-018-0738-2

 

-53 – 57 ; 104-108.          CLIMAT, ÉCHAUFFEMENT, FONTE DE LA GLACE, ANTARCTIQUE, GROENLAND, RÉPONSE NON LINÉAIRE.

Effet de l’eau de fonte de l’Antarctique sur le climat global. Bronselaer et coll.

Relation non linéaire entre la fonte des glaces du Groenland et l’échauffement postindustriel de l’Arctique. Trusel et coll.

Mon ami Markus Noll de Zürich n’avale pas sans autres les conclusions importantes que la science nous communique. L’échauffement climatique, il le suit donc de près et il réfléchit à la signification de la courbe de croissance de température. Je me suis récemment joint à ses réflexions et nous préparons un petit contrerendu de nos conclusions (à suivre bientôt).

Le premier point qu’il met en évidence est que, c’est vrai, l’augmentation postindustrielle de la température varie de manière remarquablement exponentielle. Markus commence alors par s’étonner que la représentation habituelle que l’on trouve partout dans la littérature soit sous forme de graphique dans lequel l’échauffement linéaire et tracé en fonction de l’écoulement linéaire du temps. C’est bête, dit-il, car l’oeil est très peu capable de dire grand-chose d’un tel graphique si ce n’est que la courbe monte de plus en plus vite. N’importe quel gymnasien connait la représentation log/lin dans laquelle c’est le logarithme de la grandeur étudiée qui est représentée sur l’axe des y en fonction du temps sur l’axe des x. Repésentée par son logarithme, la croissance exponentielle est une  droite dont l’inverse de la pente est le temps de doublement (si c’est le log à base 2 qui est utilisé). Surtout, cette forme de représentation met en évidence la plus petite déviation de la relation exponentielle lorsque la droite n’est plus vraiment une droite… et ça, c’est important, car, exponentielle ou non, c’est la nature du phénomène à l’origine du réchauffement qui parle.

Il s’agit de comprendre la relation de la cause à l’effet. Dans le cas simple, elle est  linéaire. On double la cause et l’effet double. La cause peut varier exponentiellement avec le temps (c’est ce que l’on observe pour la concentration en CO2 dans les temps récents), l’effet est aussi exponentiel (ce qui est remarquablement le cas pour l’augmentation de la température depuis que notre climat s’agite).

Et puis, il y a le cas non linéaire. Typiquement, ce type de réaction a lieu quand la cause induit un effet qui lui-même devient une cause. Ce serait le cas, par exemple, si l’échauffement produit la fonte du permafroste de la Sibérie, libérant de vastes quantités de méthane dont l’effet viendra renforcer l’échauffement climatique. Un autre exemple, très réel et bien documenté, concerne la fonte de la banquise arctique dont la conséquence et une diminution de l’albédo (réflectance de la lumière solaire) et une augmentation de l’énergie solaire absorbée. Ceci est la raison pour laquelle l’Arctique se réchauffe bien plus vite que le reste du monde. En général, les situations non linéaires sont vite chaotiques et hors contrôle. Selon ce que Markus et moi comprenons de la courbe actuelle de la relation entre la concentration de GES et l’élévation de température, nous sommes encore en régime linéaire. Ouf ! Mais nous surveillons de près le moment ou la linéarité va se casser. Ce ne sera pas bien.

Les deux articles que nous rapportons ici mettent en évidence deux effets climatiques à conséquences non linéaires. Le premier concerne l’eau froide qui s’écoule de plus en plus abondamment de la calotte glaciaire antarctique. Cette eau froide, mais non salée reste au-dessus de l’eau océanique salée plus lourde. Restant étalée en surface, garde froide la surface de l’océan Antarctique avec effet sur toute la circulation atmosphérique. Selon les auteurs, cet effet pourrait retarder de 10 ans le moment où l’élévation globale de température aura atteint les fameux 2 degrés espérés par la COP21. Quelle chance !

Le 2earticle montre que la courbe de l’augmentation de l’eau de fonte des glaciers du Groenland est bien plus rapide que l’exponentielle de l’échauffement du climat.  On peut bien sûr s’attendre à ce que cette non-linéarité ne s’arrête pas là, mais induise une avalanche d’autres effets nullement prometteurs.

J’en tire encore une autre conclusion : prévoir l’échauffement climatique en condition non linéaire est – pour le moment – mission impossible. Raison de plus pour réduire urgemment la cause de l’effet.

Question subsidiaire : combien de mes lecteurs prendront connaissance de ces considérations ? Qu’importe, nous y reviendrons bientôt avec Markus.

Bronselaer, B., Winton, M., Griffies, S. M., Hurlin, W. J., Rodgers, K. B., Sergienko, O. V., . . . Russell, J. L. (2018). Change in future climate due to Antarctic meltwater. Nature, 564(7734), 53-58. doi:10.1038/s41586-018-0712-z

Trusel, L. D., Das, S. B., Osman, M. B., Evans, M. J., Smith, B. E., Fettweis, X., . . . van den Broeke, M. R. (2018). Nonlinear  l rise in Greenland runoff in response to post-industrial Arctic warming. Nature, 564(7734), 104-108. doi:10.1038/s41586-018-0752-4

 

13.12.18. Nature 564, 7735

– 171 – 172. PUBLICATION, ÉDITION, LIBRE ACCÈS, MARCHÉ.

News in focus. Q. Schiermeier. La Chine rejoint le Plan S.

Le 4 septembre 2018, sous l’impulsion de Robert-Jan Smits, directeur général de la recherche et innovation à la Commission européenne, 17 pays ou grandes institutions de financement européennes ont lancé le Plan S selon lequel toutes les publications de recherches financées par ces organismes devront être en libre accès dès 2020. C’est un coup de tonnerre dans le panier de crabes des grands éditeurs. Nous en parlions le 6 septembre.

Surprise de taille en ce début de décembre : les Chinois ont décidé de se joindre au mouvement. Il va être difficile à Springer, Wiley et Elsevier de retenir l’avalanche. Quant à la Suisse, va-t-elle confirmer sa politique de lenteur jusqu’en 2024 ?

 

-172-3.BREXIT, GPS, GALILEO, SATNAV.

Les Anglais vont avoir de la peine avec le système de navigation par satellites.

Il est difficile d’y voir clair en regardant la politique en face, particulièrement pour Brexit. Un regard latéral en dit souvent plus. Il s’agit ici des systèmes de navigations par satellite. Les Américains ont le leur sur lequel nos iPhone sont généralement branchés. Les Russes (GLONASS) et les Chinois (BeiDou) ont aussi le leur. Les Européens finissent l’installation de Galileo, 26 satellites, dont les signaux ont commencé à être disponibles gratuitement dès 2016. L’Angleterre a évidemment participé à l’élaboration de ce réseau, y compris pour ce qui est de l’important volet militaire. Que va-t-il se passer avec Brexit ? Ce n’est pas clair, mais les Européens ont fait savoir que l’Angleterre ne pourra plus être partenaire de ce qui est militaire. Mme May en a été fâchée. Elle a donc fait savoir que, puisqu’il en est ainsi, elle claque la porte et construira son propre réseau satellitaire. Sur ce, Sam Gyimah, le ministre de la Science, démissionne. On le comprend. Galileo coute de l’ordre de 15 milliards, sans compter le fonctionnement. Une version anglaise minimale couterait en tous cas 3 – 5 milliards, c’est-à-dire 10 fois le budget spatial de l’Angleterre et deux fois le budget de la défense. Et tout cela parce que Mme May a ses humeurs.

Brexit nous parait invraisemblable. L’anecdote Satnav nous éclaire peut-être.

 

S5 – S23. THÉRAPIE GÉNIQUE, cahier spécial.

Les promesses ne manquent pas, par exemple, on va soigner les bébés avant la naissance, etc. Mais comment va-t-on réguler une révolution ? («On ne peut pas avoir deux standards de sécurité (S20-22) ».) Comment permettre à tous d’y accéder  («Le prix des traitements sera de l’ordre du million ou plus ».)

 

192 – 193, 201 – 6. ECHAUFFMENT CLIMATIQUE, MÉTÉOROLOGIE, PRÉVISION.

Les épisodes El-Nino dans l’est du Pacifique vont s’amplifier avec l’échauffement climatique.

Les phénomènes El Niño sont très intéressants. D’abord, quand il s’y met pour de bon, c’est une catastrophe météorologique pour la côte ouest de l’Amérique du Sud et un dérangement climatique global dans le monde. L’article Wikipedia explique les fondements. Il faut aussi se rappeler de l’effet papillon de Lorentz qui porte l’idée qu’un battement d’aile d’un papillon peut décider d’une tornade au Texas ce qui laisse entendre que les prévisions du temps à long terme sont pratiquement impossibles. Ceci est vrai dans certaines conditions, mais on a aussi découvert qu’il existe des configurations météorologiques qui déterminent l’évolution du climat à relativement long terme. Un évènement El Niño en est le meilleur exemple. On l’observe depuis plus de 100 ans, mais on ne le comprend toujours pas bien. Comme l’illustre la figure, El Niño peut prendre deux formes très différentes ; CP pour Centre Pacifique ou EP pour Est Pacifique, qui diffèrent par la circulation globale de l’atmosphère dans cette immense région. Elles diffèrent aussi par leurs conséquences, plutôt tranquilles pour la forme CP, souvent dramatiques pour la forme EP. On conçoit facilement que, une fois établie, la circulation CP ou EP est stable et les conséquences de l’une ou l’autre forme se développent sur de nombreux mois, voire bien plus d’une année. Par contre le moment où s’établit l’une ou l’autre forme rappelle le coup d’aile du papillon particulièrement difficile à modéliser.

Pour moi, la lecture de l’article  met en évidence la difficulté de modéliser un tel système, et aussi le fait que les modèles utilisés jusqu’ici semblent bien simplistes. C’est la substance du message que les auteurs transmettent : ils font mieux que leurs prédécesseurs, mais le lecteur incompétent n’échappe pas à la conclusion que la modélisation du climat a encore bien des progrès à faire pour, par exemple, être crédible dans ses prévisions du climat suisse quand la température globale aura crû de 1,5 ou 2°C.

Ham, Y.-G. (2018). El Niño events will intensify under global warming. Nature, 564(7735), 192-193. doi:10.1038/d41586-018-07638-w

Cai, W., Wang, G., Dewitte, B., Wu, L., Santoso, A., Takahashi, K., . . . McPhaden, M. J. (2018). Increased variability of eastern Pacific El Nino under greenhouse warming. Nature, 564(7735), 201-206. doi:10.1038/s41586-018-0776-9

 

 

 

20-27.12.18. Nature 564, 7736

  1. CONSERVATION, ENVIRONNEMENT, NOMBRES D’ESPÈCES TERRESTRES ET D’EAU DOUCE

Dans les années 70, il fallait nettoyer le parebrise après avoir fait le voyage en voiture de Lausanne à Sion. Ce n’est plus le cas. Le changement est impressionnant.

Mesure différente, mais problème semblable, la figure montre le déclin des mammifères entre 1970 et 2014 dans les différentes parties du monde. On aimerait en savoir beaucoup plus pour comprendre ce que veut dire la diminution de 35% en Eurasie alors qu’elle serait de 90% en Amérique du Sud. À approfondir.

Abbott, A., Callaway, E., Castelvecchi, D., Else, H., Gibney, E., Ledford, H., . . . Witze, A. (2018). 2018 in news: The science events that shaped the year. Nature, 564(7736), 314-317. doi:10.1038/d41586-018-07685-3

 

325 – 7. SUPRACONDUCTIVITÉ, GRAPHÈNE, CUPRATE

  1. Gibney. Petit texte populaire à propos de Yuan Cao, un doctorant qui participe à des découvertes importantes dans le domaine de la supraconductivité.Surtout il nous rappelle de ne pas oublier ce sujet qui n’a pas fini de faire parler de lui.

La supraconductivité, c’est l’électricité qui coule sans frottement ; vraiment sans, zéro! On croyait en avoir bien compris le pourquoi et le comment. Les électrons (ce sont des particules qui font partie de la grande catégorie de fermions) se groupent par paires de spins opposés et deviennent ainsi des bosons. C’est tout différent. Les premiers refusent de se mettre précisément ensemble. Les deuxièmes, quand ils s’assemblent, ne se quittent plus. C’est bizarre, c’est la quantique, c’est la nature.

Les paires de spins électroniques ne sont pas solides. Elles ne tiennent pas la température.

En 1986 Bednorz et Müller (IBM Zürich et ETH) découvrent la supraconductivité des cuprates qui résiste à plus haute température ; on se demande bien jusqu’à combien on va monter ; on rêve de la température de chambre, évidemment ! Autre aspect intéressant : on ne comprend pas comment ils fonctionnent. Ce ne sont certainement pas des paires d’électrons, mais des combinaisons multiples « apprivoisées » par la structure complexe des cuprates. Trop difficile pour nos spécialistes, incalculable !

Entre le graphène, une couche monoatomique d’atomes de carbone arrangés en hexagones. Ses propriétés électroniques sont subtiles, mais la relative simplicité de la structure donne courage aux théoriciens.

Entre maintenant la double couche de graphène doint l’unr des couches peut être tournée par rapport à l’autre. La figure montre l’effet de moiré qui apparait ainsi. Au point de vue de la structure électronique, cela revient à fabriquer une structure régulière de période ajustable sur n’importe quelle distance. La découverte étonnante, c’est que, lorsque l’angle est de 1.1°, le composé devient soudainement supraconducteur à basse température.

Les théoriciens y voient un modèle de supraconductivité abordable. Il pourrait donner la clé des cuprates et la porte pour enfin maitriser la supraconductivité à haute température.

Cao, Y., Fatemi, V., Demir, A., Fang, S., Tomarken, S. L., Luo, J. Y., . . . Jarillo-Herrero, P. (2018). Correlated insulator behaviour at half-filling in magic-angle graphene superlattices. Nature, 556(7699), 80-84. doi:10.1038/nature26154

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