10 mystères de notre monde que la science a finalement résolus

Les scientifiques sont déconcertés depuis des années par les mystères de notre monde, des mouvements géants sous l'océan à l'origine des océans. Aujourd'hui, nous avons les réponses à certaines de ces questions.

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10Le secret des pierres de voile de la vallée de la mort

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Depuis les années 1940 jusqu'à récemment, le Racetrack Playa, un lit de lac asséché à surface plane dans le parc national de la Vallée de la Mort, était le théâtre d'un mystère de «pierres de voile» qui laissait les gens se gratter la tête. Avec des années, voire des décennies, entre chaque événement, une force invisible a semblé déplacer simultanément des centaines de roches sur le sol, laissant de longues traînées parallèles dans la boue séchée. Ces pierres de navigation pesaient chacune jusqu'à 300 kilogrammes.

Personne n'avait même vu les pierres en mouvement, à la connaissance des scientifiques. Une équipe de chercheurs américains a donc décidé d’enquêter en 2011. Elle a mis en place des caméras à accélération temporelle et une station météorologique pour mesurer les rafales de vent. Ensuite, ils ont installé des unités de suivi GPS activées par le mouvement dans 15 roches calcaires et les ont placées sur la playa.

Cela aurait pu prendre une décennie ou plus avant que quoi que ce soit ne se produise, mais ils ont eu de la chance. En décembre 2013, l'équipe était présente lorsque les pierres ont navigué et le mystère a été résolu.

La pluie et la neige abondantes avaient laissé 7 centimètres d’eau sur la playa. La nuit, il se figea en une mince couche de glace qui se divisa en panneaux flottants plus grands sous le soleil de midi. Des vents légers d’environ 15 kilomètres à l’heure étaient nécessaires pour que la glace accumulée puisse pousser les rochers sur la playa, laissant des traces dans la boue sous la surface glacée. Les sentiers sont devenus visibles des mois plus tard, lorsque le lit du lac s'est asséché.

Les roches ne bougeront que si les conditions sont parfaites. Pas trop de vent, de soleil, d'eau ou de glace. Pas trop peu non plus. «Il est possible que les touristes aient réellement vu cela se produire sans s'en rendre compte», explique le chercheur Jim Norris. "Il est vraiment difficile de savoir si un rocher est en mouvement si tous les rochers qui l'entourent bougent également."

9Comment les girafes se tiennent debout sur leurs jambes osseuses

Les girafes pèsent environ 1 000 kilogrammes (2 200 lb) mais ont des os de jambe incroyablement fins pour leur taille. Pourtant, ils ne s'effondrent pas et ne semblent pas être blessés.

Pour découvrir pourquoi, des chercheurs du Royal Veterinary College ont testé des membres de girafe donnés par des zoos de l'Union européenne. Les membres provenaient d'animaux décédés de causes naturelles ou avaient été euthanasiés. Les chercheurs ont placé les membres dans un cadre rigide, puis ont utilisé des masses pouvant atteindre 250 kilogrammes (550 lb) pour simuler le poids d'une girafe sur ses jambes. Chaque membre est resté stable et droit sans aucun problème. En fait, les jambes de girafe auraient pu supporter avec succès des forces encore plus grandes.

La raison en est un ligament suspenseur (tissu fibreux qui maintient les os ensemble) qui réside dans un sillon sur toute la longueur des os de la jambe d'une girafe. Ces os de jambe ressemblent à l'os métatarsien d'un pied humain et à l'os métacarpien d'une main humaine. Mais dans une girafe, ces os sont beaucoup plus longs.

Le ligament suspenseur ne génère pas de force à lui seul. Il fournit un soutien passif uniquement parce que c'est un tissu élastique, pas un muscle. Cela réduit la fatigue pour l'animal, car il n'a pas besoin d'utiliser autant ses muscles pour supporter son poids. Ce ligament protège également les articulations du pied de la girafe et empêche l'effondrement de ses pieds.

8Les dunes chantantes

Il y a 35 dunes de sable connues qui émettent un grondement qui ressemble au gémissement d'un violoncelle. Le son peut durer jusqu'à 15 minutes et voyager jusqu'à 10 km. Certaines dunes chantent à l'occasion, d'autres quotidiennement. Cela se produit lorsque des grains de sable glissent le long de ces dunes.

Au début, les scientifiques pensaient que les tons provenaient des vibrations des couches souterraines des dunes. Mais les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient recréer le son dans un laboratoire en laissant le sable glisser sur une pente. Cela prouvait que le sable chantait, pas la dune. Le son provenait des vibrations des grains eux-mêmes lors de leur chute en cascade dans la dune ou dans une structure de laboratoire inclinée.

Ensuite, les chercheurs ont étudié pourquoi certaines dunes de sable chantantes produisaient plusieurs notes à la fois. Pour cela, ils ont étudié le sable de deux dunes - l'une au sud-ouest du Maroc et l'autre au sud-est d'Oman.

Le sable marocain produisait toujours un son à environ 105 Hertz, ce qui est similaire à un dièse grave deux octaves en dessous du centre du do. Le sable omanais produit une gamme de neuf notes allant de la dièse aiguë à la ré, avec des fréquences de 90 à 150 Hertz. .

Les chercheurs ont découvert que la taille des grains était responsable de la hauteur des grains. Les grains marocains avaient tous à peu près la même taille, 150-170 microns (0.006-0.0065 in). Ils ont toujours sonné comme un G-sharp. Mais la taille des grains omanais variait de 150 à 310 microns (0,006 à 0,012 pouce), ce qui représentait leur gamme plus large de neuf notes. Lorsque les scientifiques ont isolé la taille de certains grains omanais, leur gamme plus étroite a vibré à une fréquence donnée pour produire la même note.

La vitesse du sable en mouvement était également un facteur. Lorsque les grains étaient tous proches les uns des autres, ils se déplaçaient à des vitesses similaires et produisaient systématiquement le même terrain. Lorsque la taille des grains variait, ils se déplaçaient à des vitesses différentes, entraînant une plus grande gamme de notes.

Mais les scientifiques ne comprennent toujours pas pourquoi ces sons sonnent comme de la musique. Leur théorie est que les vibrations des grains en mouvement se synchronisent, poussant l'air ensemble comme le diaphragme dans un haut-parleur.

7le triangle des Bermudes Pigeon

Ce mystère a commencé dans les années 1960, quand un professeur de l’Université Cornell a étudié la capacité remarquable des pigeons voyageurs de retrouver leur domicile depuis des endroits qu’ils ne connaissaient pas auparavant.Il a libéré les pigeons de divers endroits dans l'État de New York. Ils se sont tous bien comportés à l'exception des oiseaux relâchés de Jersey Hill. Ces pigeons se sont perdus presque à chaque fois. Le 13 août 1969, ils sont rentrés chez eux à Jersey Hill, mais à chaque fois, ils semblaient être désorientés et volaient au hasard. Le professeur ne pouvait pas expliquer pourquoi c'était arrivé.

Le Dr. Jonathan Hagstrum de l'US Geological Survey pense qu'il a peut-être résolu le mystère, bien que sa théorie soit controversée. «La façon dont les oiseaux naviguent consiste à utiliser une boussole et une carte. La boussole est généralement la position du Soleil ou du champ magnétique terrestre », a-t-il déclaré. "Ils utilisent le son comme carte… et cela leur dira où ils se trouvent par rapport à leur maison."

Hagstrum pense que les pigeons utilisent des infrasons, un son basse fréquence inaudible pour l'homme. Comme nous en avons déjà parlé, ce type de son a peut-être été utilisé dans des paysages sonores antiques pour modifier l'état mental de nos ancêtres lorsqu'ils participaient à des cérémonies religieuses.

Les oiseaux peuvent utiliser des infrasons (générés dans ce cas par de petites vibrations à la surface de la Terre provoquées par de profondes vagues océaniques) comme balises de reconnaissance. Lorsque les oiseaux se sont égarés à Jersey Hill, la température et le vent ont provoqué la transmission du signal infrarouge dans l'atmosphère. Les pigeons ne pouvaient pas le sentir sur le sol. Mais le 13 août 1969, les conditions de température et de vent étaient parfaites. Pour que les pigeons entendent les infrasons et retrouvent leur chemin.

6L'origine unique du seul volcan actif d'Australie

L'Australie ne compte qu'une seule zone volcanique active, qui s'étend sur 500 kilomètres (300 mi) de Melbourne à Mount Gambier. Au cours des quatre derniers millions d'années, il y a eu environ 400 événements volcaniques, dont la dernière éruption il y a environ 5 000 ans. Les scientifiques ont été déconcertés par les causes de ces éruptions dans une partie du monde qui n’aurait par ailleurs pratiquement aucune activité volcanique.

Maintenant, les chercheurs ont résolu le mystère. La plupart des volcans sur Terre se trouvent sur les bords de plaques tectoniques, qui se déplacent constamment sur de petites distances (en centimètres par an) au-dessus du manteau terrestre. Mais en Australie, les variations d'épaisseur du continent entraînent des courants dans le manteau situé en dessous, qui attirent de la chaleur à la surface. Combiné à la dérive nord de l'Australie de 7 centimètres par an, un point chaud a évolué dans la région, créant du magma.

«Il y a environ 50 autres régions volcaniques isolées de la même façon dans le monde, dont nous pourrions peut-être maintenant expliquer plusieurs», explique Rhodri Davies de l'Université nationale australienne.

5Le poisson qui prospère dans un site de nettoyage de Superfund

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Entre les années 1940 et 1970, les usines de fabrication ont rejeté les biphényles polychlorés (PCB) sous forme de déchets dans le port de New Bedford, dans le Massachusetts. L’Environmental Protection Agency (Agence de protection de l’environnement) a déclaré le port comme site de nettoyage du Superfund car la quantité de pollution par les PCB était plus de quatre fois supérieure au niveau considéré comme sûr. Mais le port abrite également un casse-tête biologique que les chercheurs ont finalement résolu.

Au milieu d'une telle pollution toxique, les poissons abattus de l'Atlantique ont prospéré dans le port de New Bedford. Une sorte de poisson de proie, le killifish reste dans les mêmes eaux à quelques centaines de mètres de son lieu de naissance toute sa vie.

Normalement, lorsqu'un poisson digère des PCB, certains des produits chimiques métabolisés deviennent plus toxiques pour le poisson que les PCB initiaux. Mais killifish a éteint un interrupteur sur cette voie génétique, empêchant la formation des toxines métabolisées. Ils se sont adaptés à la pollution par les PCB, mais certains scientifiques pensent que ce changement génétique pourrait rendre le killifish plus vulnérable aux effets néfastes d'autres polluants. Il est également possible que ces poissons ne puissent pas vivre dans un environnement sain lorsque les eaux sont nettoyées.

Killifish sont la proie du bar rayé, du poisson bleu et des autres poissons que nous mangeons. Ainsi, même si le killifish semble être immunisé contre les toxines contenant des PCB, il peut transmettre ces polluants tout au long de la chaîne alimentaire.

4Comment les vagues sous-marines sont produites

Les vagues sous-marines, également appelées vagues internes, restent sous la surface de l'océan, cachées de notre vue. Ils soulèvent l'eau de surface de l'océan de quelques centimètres, ce qui les rend difficiles à détecter sauf par satellite. Les plus grandes vagues internes apparaissent dans le détroit de Luçon, entre Taiwan et les Philippines. Ils peuvent faire 170 mètres (560 pieds) et se déplacer à quelques centimètres par seconde sur de grandes distances.

Les scientifiques pensent que nous devons comprendre comment ces vagues sont générées, car elles pourraient contribuer de manière importante au changement climatique mondial. Les vagues internes mélangent les eaux supérieures des océans, moins salées et plus chaudes, avec des eaux plus basses, plus salées et plus froides. Ils transportent de grandes quantités de sel, de chaleur et de nutriments dans l'océan. C'est le principal moyen par lequel la chaleur est transférée de la haute mer aux basses eaux.

Les scientifiques ont longtemps voulu résoudre le mystère de la génération des énormes vagues internes du détroit de Luçon. Ils sont difficiles à voir dans l'océan, bien que les instruments puissent détecter la différence de densité entre une onde interne et son eau environnante. Néanmoins, les scientifiques ont décidé de mener leurs tests dans un tank à vagues de 15 mètres (50 ft). Les vagues internes ont été générées en poussant l’eau de fond froide sur deux crêtes du fond marin simulé. Il semble que ces énormes vagues internes soient produites par l’espacement des crêtes dans le détroit de Luçon, et non par une caractéristique d’une crête telle qu’une haute montagne.

«C'est une pièce manquante importante du puzzle de la modélisation du climat», explique Thomas Peacock du MIT. «À l'heure actuelle, les modèles climatiques mondiaux ne sont pas en mesure de capturer ces processus.Vous obtenez une réponse différente… si vous ne tenez pas compte de ces vagues. ”

3Pourquoi les zèbres ont des rayures

Il y a beaucoup de théories sur pourquoi les zèbres ont des bandes. Certains pensent que les bandes agissent comme un camouflage ou un moyen de confondre les prédateurs. D'autres pensent que les bandes aident les zèbres à réguler la chaleur du corps ou à choisir leur partenaire.

Des scientifiques de l'Université de Californie à Davis ont décidé de trouver la réponse. Ils ont étudié où vivaient les espèces (et sous-espèces) de zèbres, de chevaux et d'ânes. Ils ont rassemblé des informations sur la couleur, l'emplacement et la taille des rayures sur le corps des zèbres. Ensuite, ils ont cartographié les mouches tsé-tsé et les tabanidés, comme les mouches à cheval et les mouches à chevreuil. Quelques autres variables, des analyses statistiques et le tour est joué. Ils avaient leur réponse.

«Nos résultats nous ont surpris», a déclaré le chercheur Tim Caro. "Encore et encore, il y avait de plus grandes bandes sur les zones du corps dans les parties du monde où il y avait plus de contrariété de mouches mordantes."

Les zèbres sont plus vulnérables aux mouches piqueuses parce que leurs poils sont plus courts que ceux d'animaux similaires, comme les chevaux. Ces mouches suceuses de sang peuvent être porteuses de maladies mortelles. Il est donc important que les zèbres évitent ce risque.

D'autres chercheurs de l'Université de Suède ont découvert que les mouches évitent les rayures zébrées, car elles ont la bonne largeur. S'ils étaient plus larges, les zèbres ne seraient pas protégés. Dans cette étude, plus de mouches étaient attirées par les surfaces noires, moins par les surfaces blanches et le moins par les rayures.

2L'extinction de masse d'environ 90% des espèces de la Terre

Il y a environ 252 millions d'années, environ 90% des espèces de notre planète avaient été exterminées lors de l'extinction du Permien final, également connue sous le nom de «Great Dying», la pire extinction de masse sur Terre. C'est un ancien polar, avec des suspects allant des astéroïdes aux volcans. Mais il s'avère que les tueurs ne peuvent pas être vus sans un microscope.

Selon des chercheurs du MIT, le coupable était un microbe unicellulaire appelé Methanosarcina qui mange des composés carbonés et produit du méthane en tant que déchets. Ce microbe existe aujourd'hui dans les dépotoirs, les puits de pétrole et les entrailles des vaches. Au Permien, les scientifiques croient Methanosarcina subi un transfert de gène à partir d'une bactérie qui a permis Methanosarcina traiter l'acétate. Une fois que cela s'est produit, le microbe pourrait consommer de grandes piles de matière organique contenant de l'acétate, qui se trouvaient au fond de l'océan.

La population microbienne a explosé, déversant d'énormes quantités de méthane dans l'atmosphère et acidifiant l'océan. La plupart des plantes et des animaux terrestres ont péri, ainsi que des poissons et des crustacés dans la mer. Mais les microbes auraient eu besoin de nickel pour se multiplier si sauvagement. Sur la base de leur analyse des sédiments, les chercheurs pensent que les volcans de Sibérie ont rongé les grandes quantités de nickel nécessaires aux microbes.

«Je dirais que l'extinction du Permien final est la plus proche des vies animales jamais disparues et qu'elle est peut-être devenue assez proche», déclare le chercheur Greg Fournier. «Beaucoup, sinon la plupart, des groupes d’organismes survivants s’accrochent à peine, quelques espèces seulement survivant, beaucoup probablement par hasard.»

1L'origine des océans terrestres

L'eau recouvre environ 70% de la surface de notre planète. Au départ, les scientifiques pensaient que la Terre était sèche et que sa surface fondue était créée par les impacts d’autres objets de l’espace. Des collisions avec des astéroïdes et des comètes humides auraient apporté de l'eau à notre planète beaucoup plus tard. "Certaines personnes ont fait valoir que les molécules d'eau présentes lors de la formation des planètes se seraient évaporées ou auraient été projetées dans l'espace", a déclaré le géologue Horst Marschall. "[Les scientifiques pensaient que] l'eau de surface telle qu'elle existe sur notre planète aujourd'hui doit être venue beaucoup plus tard, des centaines de millions d'années plus tard."

Mais une nouvelle étude montre que la Terre avait de l'eau à sa surface lorsqu'elle s'est formée, suffisamment pour que la vie ait évolué plus tôt que prévu. Il en va peut-être de même pour les autres planètes de notre système solaire interne avant que leurs environnements ne deviennent hostiles.

Pour déterminer quand de l'eau est arrivée sur Terre, les chercheurs ont comparé deux ensembles de météorites. Le premier ensemble, les chondrites carbonées, sont les plus anciennes météorites jamais identifiées. Ils ont vu le jour à peu près au même moment que notre soleil, avant que les planètes ne se développent. Le second ensemble de météorites proviendrait de Vesta, un gros astéroïde qui s'est formé dans la même région que la Terre environ 14 millions d'années après la naissance de notre système solaire.

Les deux types de météorites partagent la même chimie et contiennent beaucoup d'eau. Pour cette raison, les chercheurs pensent que la Terre s'est formée avec de l'eau à sa surface à partir des chondrites carbonées il y a environ 4,6 milliards d'années.