Mystery Science Picture #MSciPic

L’image 1 est une photographie satellite d’un paysage oui, mais n’importe lequel. Il s’agit de la surface de Mars par la caméra HiRise sur Mars Reconnaissance Orbiter (NASA). Il faut savoir que toutes les images satellites de Mars nous parviennent en noir et blanc, cette photo a donc été colorisée par les scientifiques pour montrer les différences de composition entre de la poussière en rougeâtre qui forme un premier réseau de dunes et de la poudre de roches volcaniques en noir qui se dépose entre les premières dunes.

L’image 2 est une visualisation d’un œil d’une larve d’un zebra fish (une espèce de poisson), au moyen d’une technique de microscopie un peu spéciale dénommée Tomographie à cohérence optique plein champ. De façon très simplifiée il est possible de mettre en évidence des structures intéressantes (comme des fibres ou la paroi de vaisseaux sanguins) à n’importe quelle profondeur dans l’œil sans le détruire ou l’endommager ! Une technique qui pourrait être prometteuse à l’avenir pour la détection par exemple de tumeurs chez l’homme. L’image obtenue est initialement en noir et blanc, c’est le scientifique qui choisit l’échelle de couleur qu’il veut pour interpréter plus facilement les données (il aurait donc très bien pu choisir un dégradé de vert et non de jaune !). Merci à Olivier Thouvenin pour cette image et les explications détaillées que nous serons ravis de vous transmettre si vous voulez en savoir plus.

Alors vous l’aurez deviné (et sans doute reconnu), la seule image qui montre ses vraies couleurs est la 3, ancienne MSciPic du 14/11/2016, il s’agit simplement d’une couche d’huile sur de l’eau dans un récipient dont le fond est peint en noir. Magnifique œuvre d’art fondée sur le phénomène physique d’iridescence, et réalisée par Fabian Oefner.

Nous sommes loin d’être capables de réaliser des sabres laser comme dans cette saga culte. Cependant, de nombreux chercheurs du monde entier se sont penchés sur la question. L’astrophysicien français Roland Lehoucq, dans son livre : Faire de la science avec Star Wars, indique que l’utilisation de laser est inenvisageable pour l’instant car les rayons lumineux se propagent à l’infini à moins de rencontrer un obstacle. Avouez que ce n’est pas très commode ^^

Une autre alternative est malgré tout envisagée : le sabre plasma. Le plasma (physique et non biologique) est considéré comme le quatrième état de la matière avec les états solides, liquides et gazeux. Dans le plasma, les atomes ont perdu des charges négatives (électrons) après avoir été fortement chauffés. Contenu dans un champ électromagnétique, le plasma pourrait prendre la forme adéquate et contenir suffisamment de chaleur pour agir comme un sabre laser. Pour le moment, le sabre plasma n’est qu’une théorie mais il ne faut pas que cela vous empêche de rêver à des galaxies lointaines, très lointaines…

Et sinon pour le commun des mortel, si vous voulez réaliser votre propre sabre laser c’est possible ! avec un petit pointeur laser, un miroir et surtout beaucoup de fumée ou de vapeur ^^ C'est ici.

N’en déplaise aux scienteux, ceci est bien une #MSciPic puisqu’elle regroupe une panoplie de sciences : l’Histoire, la Géographie et l’Astronomie ! (et que sais-je encore ?!)

Car oui, voici une infime partie de la carte de Cassini, la plus ancienne des cartes de la France entière à l'échelle topographique (indiquant le relief). C’est l’astronome Cassini de Thury puis son fils qui se chargèrent de sa réalisation entre 1750 et 1815, sur ordre du roi Louis XV.

Cette carte est composée de 180 planches (ou 181 selon les sources). Vous pouvez avoir un aperçu des dates de mesures et publications ici.

Si l’envie vous prend, vous pouvez télécharger en haute définition (mais en noir et blanc) les planches de votre choix ici  (rubrique Remonter le temps avec l’IGN).

Et sinon pour consulter facilement n’importe quel type de carte, rendez-vous ici 

La théorie de la relativité d'Einstein prédit que la trajectoire de rayons lumineux passant proche d'un objet très massif n'est plus une ligne droite mais une ligne courbe. Et si l'objet est extrêmement massif comme par exemple une galaxie, un effet de lentille apparaît, transformant l'image d'un objet d'arrière plan en plusieurs images multiples. C'est ce qu'on voit sur cette image. Une galaxie d'avant plan située à 8 milliards d'année lumière de notre Terre, qu'on voit au centre de cette image joue un rôle de lentille. Une autre galaxie bien plus lointaine en arrière plan voit son image passer par la lentille avant de nous arriver. Au lieu de voir une seule image, nous en voyons … quatre !

Plus d'informations ici pour les mesures de masses et là pour les applications cosmologiques.

 

L’intestin est composé d’une paroi formant un tube et de muscles l’entourant permettant sa contraction et son maintien. L’étrange motif observé est un maillage d’actine, constituant le squelette des cellules musculaires.

Grâce à une molécule fluorescente exprimée seulement par les cellules souches, il est possible de marquer ces dernières en vert.

On peut observer leur répartition dans l'intestin parmi les autres cellules intestinales dont le noyau est invariablement coloré en bleu (par un produit qui colore seulement l'ADN) comme on peut le voir sur la vidéo.

En modifiant les mécanismes permettant le bon fonctionnement des cellules souches, on observe alors des anomalies dans le maillage des filaments produits par les cellules musculaires. Les cellules semblent ne plus être capables de renouveler les câbles d’actine, qui ne sont plus aussi bien organisés : c’était ici l’objet de la #Mscipic.

Des cellules souches altérées semblent donc poser de gros soucis digestifs à nos mouches...

À titre de comparaison, voici à quoi ressemble le réseau d’actine soutenant l’organe lorsque les cellules souches ne sont pas altérées. L’intestin a un diamètre avoisinant les 100 micromètres de largeur soit environ 1000 fois moins qu’un intestin humain !

Pour les plus curieux d’entre vous, cette vidéo a été réalisée au microscope confocal. Il s’agit toujours d’un microscope optique qui permet cette fois l’observation tridimensionnelle d’un objet. L’échantillon est scruté plan par plan puis reconstitué par superposition des différentes observations.

Source : Blanche Dekeyzer, TP L3, ENS de lyon

Cette carte/œuvre d’art instantanée est le fruit du travail de deux artistes, Fernanda Viégas et Martin Wattenberg qui voulaient rendre visible et compréhensible par tout le monde les vents, leur mouvement et leur force. Elle montre ici un temps assez calme dans cette région, avec des directions variées du vent, sans doute à cause des reliefs des Rocheuses et du fort courant Sud-Nord dans la vallée du Mississipi.

Dans cette #MSciPic, il n’est pas seulement question d’échelle spatiale (que l’on peut estimer à partir de la position des villes) mais aussi d’une échelle permettant d’indiquer la vitesse moyenne des vents en mph (miles par heure) et représentée à la fois par l’intensité de blanc et la vitesse des “particules” entraînée par les vents et formant ces traces brillantes.

Source: http://hint.fm/wind/

Dans une enceinte fermée possédant une paroi transparente, on place un gaz saturé en vapeur d'eau (ou mélange eau/alcool) qui est ensuite débarrassé de tout ion (atome chargé). La vapeur est rendue sursaturante, c’est-à-dire qu’une simple perturbation pourrait déclencher l’apparition de gouttelettes d’eau. Ainsi au passage de particules telles que les électrons ou positrons, des ions vont être créé dans la chambre et donner lieu à une traînée de gouttelettes que l'on peut aisément photographier par la paroi transparente en les éclairant d'un côté de l’enceinte. Comme les particules sont chargées, elles peuvent être déviée par un champ magnétique, et c’est ainsi que l’on peut différencier un électron d’un positron, puisque les deux particules tourneront dans des directions opposées ! L’appareil qui a été utilisé pour observer ces particules est appelé une chambre de Wilson (ou chambre à brouillard).

Source: Carl D. Anderson (1933) The Positive Electron. Phys. Rev. 43, 491

Pour obtenir cet enregistrement audio les chercheurs convertissent les ondes gravitationnelles émises par les trous noirs en rotation en ondes sonores. C'est l'équivalent d'une carte en fausse couleur pour le son ! Un son grave correspond ainsi à une orbite lente comme au début de la vidéo. À mesure que le petit trou noir perd de l'énergie gravitationnelle, son orbite devient de plus en plus resserrée et rapide : les ondes deviennent de plus en plus aiguës. Au moment de la fusion les ondes émises deviennent très aiguës puis cessent : les deux trous noirs ne forment alors plus qu'un.

Si ce son-là est une simulation, les premières ondes gravitationnelles naturelles ont été détectées le 14 septembre 2015 (temps universel) par l'instrument LIGO. Cette #MSciPic musicale vous a été proposée par Corentin Cadiou, en thèse à l'Institut d'Astrophysique de Paris, un grand merci à lui et à la Commission Jeunes de la Société Française de Physique !

Et pour en savoir plus, je vous invite à visiter ces pages, la première étant vulgarisée à merveille

https://lejournal.cnrs.fr/

http://www.iap.fr/actualites/laune/2016/OndesGr/OndesGr.html

Crédits: http://web.mit.edu/sahughes/www/sounds.html

Nous pouvons aussi regarder tout ce qu’il y a à l’intérieur, ces liquides, solides ou gaz capturés à l’intérieur du cristal lors de sa croissance et que nous appelons des inclusions.

Tout d’abord il y a une bulle de gaz bien ronde qui mesure environ 2 mm de diamètre. La composition s’avère être du méthane, vous savez ce gaz à effet de serre relâché (entre autre) par les vaches. Ensuite on peut voir des particules solides noires à marron foncé qui sont composées de bitume naturel. Et enfin on a deux phases liquides qui ne se mélangent pas : une transparente (de l’eau !) et une jaune (du pétrole). Car oui, quand on parle de pétrole on a tous en tête ce liquide visqueux noir, mais pourtant sa couleur varie de jaune à noir en passant par rougeâtre ou verdâtre selon sa composition. Comme quoi on peut être facilement trompé par la représentation visuelle qu’on associe par habitude à chaque objet.

Crédits : Photo © membre du forum Mindat.org sous le pseudo cascaillou

L’artiste chercheuse Lia Giraud a projeté des images sur une boîte de culture (ou boîtes de Pétri) contenant des algues microscopiques. Celles-ci sont attirées par la lumière, et donc se concentrent majoritairement dans les endroits les plus lumineux de l’image. À la manière de la photographie argentique, les zones les plus lumineuses seront les plus sombres (vert foncé ici), on obtient alors notre image en négatif. Un procédé chimique développé par l’artiste permet ensuite de fixer les algues dans cette position en les maintenant en vie, de manière à prendre en photo les boîtes de culture puis de les exposer, permettant ainsi de voir l’œuvre se transformer par dégradation ou évolution naturelle des algues. Pour voir ses autres œuvres, rendez-vous ici.

Les précédentes #MSciPic ont montré que l’échelle, l’orientation, les couleurs/traitements de l’image sont nécessaires d’êtres connus sous peine d’être induit en erreur, mais celle-ci montre aussi que le contexte (ou autrement dit voir l’objet de nos propres yeux plutôt qu’une photo de l’objet) change notre perception.

À l’avenir, gardons tous en tête deux questions fondamentales : “qu’est-ce que cette image représente ? ” et “qu’est-ce en réalité ?”...

Crédits : © 2011 Lia Giraud, algae-graphies

Cette photo a été prise avec un microscope en lumière réfléchie. Attention, ici la lumière est juste polarisée et non analysée (c’est-à-dire passant par un deuxième polariseur après l’objet). Contrairement aux microscopes en transmission, la lumière est envoyée par dessus la lame mince et est beaucoup plus réfléchie par les minéraux opaques que ceux transparents. Les minéraux opaques comme la pyrite apparaissent donc très lumineux, tandis que les minéraux transparents, comme ici les pyroxènes, laissent s’échapper la lumière et donc en renvoient beaucoup moins dans nos yeux, les faisant apparaître sombre.
Les tâches colorées sont des traces d’éthanol liquide, utilisé pour nettoyer la lame mince. L’épaisseur de ces micro-gouttes va permettre à la lumière du microscope d’être à la fois réfléchie par le sommet et le fond de la goutte et de provoquer un phénomène dit d’interférences, donnant lieu à ces jolies couleurs. C’est le même phénomène observé avec les bulles de savon ou les tâches d’essence !

Les nuages sont constitués de minuscules gouttelettes d’eau qui demeurent liquides à une température inférieure à 0°C. Cette eau, dite en état de surfusion, n’est pas à l’équilibre, il suffit d’une petite perturbation pour qu’elle passe en phase solide, c’est à dire qu’elle se transforme en glace ! Et c’est ce qui arrive au passage d’un avion. Lors de ce phénomène, de la chaleur est relâchée ce qui permet aux gouttes d’eau alentour de s’évaporer, créant ainsi des trous dans les nuages autour de la trace de l’avion, elle même constituée de cristaux de glace. Si les cristaux deviennent suffisamment gros, ils tombent alors sous leur poids avant de fondre et former de nouveau un nuage. On a donc l’impression vue du sol qu’une partie du nuage nous tombe dessus !

Attention à la tête, et à bientôt pour de nouvelles découvertes

Crédits : Photo © Jeff Schmaltz (NASA)

L’alcool est connu pour être très inflammable, mais il s’évapore aussi très rapidement (on dit qu’il est volatile). L’artiste Fabian Oefner s’est servi de ces deux propriétés pour réaliser cette image. Il a tout d’abord placé quelques gouttes de whisky dans une bouteille qu’il a bouchée. Le gaz formé par évaporation de l’alcool remplit toute la bouteille, il est donc possible de l’enflammer avec une simple allumette. Le gaz ne prend pas feu instantanément partout, il se propage de haut en bas. Pour comprendre, voici la même image placée dans le sens réel de l’expérience et avec les contours du récipient approximativement dessinés. Eh oui, comme quoi l’orientation des images est aussi importante que l’échelle

Pour voir la propagation des flammes au ralenti, visitez le site web de l’artiste ici.

Une plaque de cuivre est plongée dans une solution et reliée à une borne électrique. Les ions, c’est-à-dire des atomes de nickel chargés et solubilisés, contenus dans la solution sont attirés sur la plaque grâce au courant électrique généré. Grâce à l’utilisation préalable d’un pochoir, le dépôt ne peut se faire qu’à certains endroits ! Ici l’ingénieure Marina Raschetti de l’institut FEMTO-ST à Besançon, a choisi de créer des cylindres de nickel à l’aide d’un pochoir muni de trous ronds. Au bout d’un temps suffisamment long, le nickel peut déborder du pochoir et former cet effet muffin. Cependant au moment de retirer le pochoir, certains cylindres se sont cassés à la base (les “microtartes”) alors que d’autres ont résisté au décollage (les “micromuffins”) ! Pour être plus appétissants, ces micromuffins ont été colorisés, l’image de base ayant été prise grâce à une technique de microscopie électronique

On a affaire ici à des cylindres avoisinant 10 micromètres, c’est à dire un centième de millimètre !

Crédits : Photo © Marina Raschetti, FEMTO-ST

Les traces que vous avez pu observer sont appelées figures de Widmanstätten. Cette roche est composée de deux minéraux : la kamacite pauvre en nickel (5%) et la taenite riche en Nickel (30%). Les minéraux en forme d'aiguilles que vous pouvez observer correspondent aux minéraux de taenite qui cristallisent en premier pour former ces structures. Si de telle roches vous intéressent, n'hésitez pas à consulter ce site.