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Les sciences de l'Univers vous intéressent ?
Vous trouverez ci-dessous des indications d'ouvrages écris par des chercheurs travaillant dans les laboratoires de l'INSU, des vidéos à regarder en ligne ou encore de mini-exposions à télécharger.

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Astronomie-Astrophysique

François Forget chercheur CNRS à l'Institut Pierre Simon Laplace, nous parle de la conquête martienne. Que recherchons-nous sur Mars ? Qu'avons-nous découvert ? Et quels sont les mystères à encore élucider sur cette planète ?

François Forget chercheur CNRS à l'Institut Pierre Simon Laplace, nous parle de la mission Exomars. Que fera donc ce programme spatial ?

Le nouveau véhicule mobile de la NASA 'Perseverance' se posera le 18 février 2021 sur Mars dans le cratère Jazero. Il y a 3,5 milliards d'années, cet ancien lac était rempli d'eau. Ce site pourrait avoir préservé des traces fossiles d'une forme de vie.

La mission principale de 'Perseverance' est de collecter des échantillons qui seront rapportés sur Terre en 2031 pour être soumis à des analyses plus précises. Pour se faire, le rover emporte sept instruments dont un système de prélèvement et de conditionnement d'échantillons et le petit drone « hélicoptère », Ingenuity.

La France est co-responsable de l'instrument SuperCam, une version très améliorée de l'instrument ChemCam qui opère à bord du rover Curiosity sur Mars depuis août 2012.

SuperCam est un peu le « couteau suisse » des scientifiques de la mission. Il utilise cinq techniques d'analyses différentes : une mesure de composition atomique, deux mesures moléculaires, un imageur pour photographier les cibles qui sont analysées et enfin le tout premier microphone scientifique à atteindre la surface de Mars. Ainsi équipé, SuperCam étudiera à distance la chimie et la minéralogie des roches de Mars et la composition de son atmosphère.

Le premier volet de cette série sur les recherches marquantes de l'année 2020 est consacré aux trous noirs. Nelson Christensen, astrophysicien, nous parle de la découverte du laboratoire ARTEMIS où il travaille sur la détection d'ondes gravitationnelles et l'observation de la fusion de deux trous noirs stellaires en un trou noir intermédiaire. Et Françoise Combes, astrophysicienne et Médaille d'or du CNRS en 2020, explique pourquoi il est essentiel d'étudier les trous noirs de grandes tailles, notamment les trous noirs « supermassifs » pour comprendre leur relation avec les galaxies.

Retracer l'évolution d'une comète durant son voyage à travers le système solaire : c'est l'ambition de plusieurs scientifiques qui reproduisent en laboratoire les caractéristiques thermiques et lumineuses du cosmos. L'objectif : comprendre d'où viennent les éléments qui ont formé la Terre et traquer les premières traces de la vie.

Les chercheurs et ingénieurs du Laboratoire de physique nucléaire et de hautes énergies (LPNHE) à Paris ont travaillé sur le changeur de filtres conçu pour être installé au sein du Large Synoptic Survey Telescope (LSST), au Chili. Il a pour fonction de changer divers filtres optiques afin de capturer des images des galaxies sous différents spectres, permettant ainsi de déterminer leur distance.
L'objectif du LSST est de réaliser une cartographie complète de l'univers en 3 dimensions, afin de comprendre son évolution, sa composition et ses dynamiques. Cela devrait aider les chercheurs à en découvrir davantage sur la matière noire et l'énergie noire, qui composent à 95% le cosmos. En parallèle, le télescope devrait également être capable d'identifier des géocroiseurs. Ainsi, chaque nuit, 30 téraoctets d'information seront produits. Il faut ensuite les stocker, mais pas seulement. Il est primordial de pouvoir retrouver l'information qui intéresse dans la masse de données.

En 2000, les agences spatiales européennes et japonaises décident de développer conjointement la mission BepiColombo. Cette mission se base sur deux orbiteurs. MPO, de conception européenne étudiera la surface, l'intérieur et la faible atmosphère de Mercure. Tandis que l'orbiteur japonais MMO aura pour objectif principal l'étude du champ magnétique de la planète.
Ils voyageront de concert, propulsés par un troisième module MTM jusqu'à leur mise en orbite autour de Mercure.
Mais l'envoi d'une telle mission présente des difficultés techniques majeures. La proximité du soleil va soumettre la sonde et ses instruments à un niveau de radiation très élevé et à des températures oscillantes entre -180°C côté nuit et +450°C côté jour. Ces conditions extrêmes vont nécessiter le développement de nouveaux concepts instrumentaux, comme PHEBUS (spectromètre à ultra-violet) ou SIMBIO-SYS.
Après 18 ans de développement, la sonde a été lancée en direction de Mercure le 18 octobre 2018. Il faudra attendre 2025 pour que cette dernière atteigne sa destination.

En 2004, l'Agence spatiale européenne (ESA) lance la mission Rosetta. Son objectif principal est d'analyser la composition du noyau de la comète Tchourioumov-Guérassimenko afin de mieux comprendre l'origine de l'eau et de la vie sur Terre.
Après un voyage de dix ans à travers le système solaire, la sonde Rosetta réussit le double exploit de se mettre en orbite autour de la comète, puis de déposer l'atterrisseur nommé Philaé sur le noyau cométaire. S'en suivent deux ans d'observations et d'analyses de Tchourioumov-Guérassimenko, en orbite et in situ, jusqu'à la fin de la mission, où la sonde Rosetta est allée rejoindre Philéa en se posant à son tour à la surface de la comète.

Suite à l'échec de la mission russe « Mars 96 », l'Agence spatiale européenne (ESA), reprend le projet et crée la mission « Mars Express ». Les objectifs de l'envoi de cette nouvelle sonde sur Mars sont de cartographier la planète, analyser son sous-sol et étudier son atmosphère. Lancée le 2 juin 2003, par un lanceur russe depuis Baïkonour au Kazakhstan, la sonde « Mars Express » atteint la planète Mars en seulement 7 mois. Depuis, l'appareil enchaîne les rotations autour de Mars, au rythme d'une toutes les 7 heures. Initialement prévue pour durer 2 ans, la mission a été prolongée à plusieurs reprises devant l'ampleur des résultats scientifiques obtenus.

Jupiter est une planète géante gazeuse, capable de contenir en elle 1300 fois le volume de la Terre. En 2011, la sonde spatiale JUNO est envoyée en orbite autour de Jupiter afin de la photographier et de faire des mesures diverses, néanmoins à cause des conditions extrêmes de température et de pression de la planète, il nous est actuellement impossible d'étudier son intérieur, ni même de le distinguer. Les chercheurs de l' Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Équilibre (IRPHE) s'intéressent à la mécanique des fluides en rotation sur la planète afin de comprendre ce qu'il se passe dans et sous ces nuages. Les scientifiques ont alors recréé un environnement semblable à Jupiter dans leur laboratoire. L'appareil se compose d'une cuve cylindrique en plexiglas, capable de contenir 800 litres d'eau. Elle est surmontée d'une caméra qui va observer et capter l'ensemble des mouvements sur un plan laser. Les mouvements sont rendus visibles grâce aux pompes situées sous la cuve qui permettent de mettre en déplacement les nombreuses billes réfléchissantes présentes dans le fluide et illuminées par le laser, c'est la méthode PIV (Vélocimétrie par Images de Particules). Ces expérimentations ont plusieurs buts. Elles permettent de renseigner les chercheurs sur les ingrédients nécessaires à la formation des bandes de Jupiter ; de déterminer à quelle profondeur ces bandes descendent dans la planète ; de savoir si leur forme, leur position ainsi que leur sens restent constants au cours du temps.

Quelle sont nos chances de pouvoir découvrir un jour, sur une planète extragalactique, un écosystème semblable au nôtre ? Une planète sur laquelle le vivant aurait pris des formes aussi complexes et diverses que celles abritées sur Terre… ?
Notre écosystème est le résultat de la combinaison la plus remarquable d'événements extrêmement improbables…d'une vertigineuse suite de hasards et de catastrophes qui auraient dut détruire la vie mais qui finalement, se sont avérées bénéfiques. Un biologiste américain comparait les probabilités de l'apparition de la vie sur Terre avec celles de gagner au loto plusieurs fois dans sa vie !
Au fil de leurs observations de l'univers, les scientifiques ont, certes, découvert de nouveaux mondes, des planètes lointaines, exo-planètes rocheuses, liquides, gazeuses, glacées ou brûlantes... et ainsi confirmé que les étoiles qui brillent dans notre ciel sont entourées de planètes. Mais la grande surprise, c'est qu'aucune de ces planètes ne ressemble à la nôtre. En s'appuyant sur les travaux d'astronomes, de cosmologistes et de biologistes, ce film propose un voyage au coeur de notre système solaire et nous fait découvrir l'incroyable concours de circonstances qui a permis l'émergence de la vie terrestre.

Terre solide

Et si, contrairement à ce que l'on pensait, l'eau avait toujours été présente sur Terre ? C'est la théorie de deux cosmochimistes du CNRS, Laurette Piani et Yves Marrocchi, dont l'article publié en août 2020 dans la revue Science a fait sensation. En étudiant les chondrites à enstatite, minéraux très proches des météorites qui ont composé la Terre, ils se sont aperçus que notre planète, dès sa naissance, aurait possédé tous les éléments nécessaires pour créer de l'eau. Une découverte qui pourrait avoir un impact important sur notre compréhension de l'apparition de la vie et la formation du système solaire.

La mission Tonga vous embarque à bord de l'Atalante, navire océanographique français, à la recherche des volcans sous-marins peu profonds pour comprendre et anticiper les conséquences des émanations de fluide sur la vie marine et le climat. L'expédition, dirigée par deux chercheures Sophie Bonnet (océanographe, IRD), Cécile Guieu (océanographe, CNRS), analyse et étudie les conséquences de l'apport d'éléments traces issus de sources hydrothermales peu profondes pour en déterminer l'impact potentiel sur la productivité marine et la pompe biologique à carbone.

Océan-Atmosphère

Les déchets plastiques rejetés dans les océans se dégradent en se fragmentant en morceaux toujours plus petits. Si la masse de microplastiques présente sous les mers est estimée à 5000 milliards de tonnes, la quantité de nanoplastiques reste elle encore inconnue. Des chercheurs ont donc effectué des prélèvements en Méditerranée pour l'évaluer. Par un procédé d'ultrafiltration, ils concentrent l'eau de mer puis utilisent la caractérisation par diffusion dynamique de la lumière pour repérer les nanoparticules dans le liquide. Ils distinguent ensuite les nanoparticules naturelles des nanoplastiques par spectrométrie de masse. Ces nanoplastiques représentent un danger de pollution considérable car ils peuvent intervenir tôt dans la chaîne alimentaire

Environ 27% des côtes françaises métropolitaines sont en érosion. La vulnérabilité de ces zones, qui s'accroît au fil du temps, est devenue particulièrement importante ces dernières années. Avec une partie croissante de la population française et mondiale, qui vit sur le littoral ou à moins de 25 km, de nouvelles problématiques se posent. Pas simplement des problèmes d'érosion, de recul des côtes, mais aussi des questions sociétales majeures.
La France compte trois types d'environnements littoraux : les estuaires, les falaises et les plages de sable. La morphologie de ces environnements étant extrêmement différente, les processus qui sont à l'origine de leur évolution et de leur érosion, sont également divers. Dans les années 70, des protections en dur ont été installées pour fixer le trait de côte, mais ces installations n'ont pas toujours été efficaces et ont parfois déplacé le problème ailleurs. Aujourd'hui, d'autres techniques plus souples sont envisagées et d'autres technologies sont testées. C'est ce qu'étudient des dizaines de chercheurs d'organismes différents, dont le CNRS, le BRGM, le CNES et le SHOM. A l'aide d'outils et d'approches complémentaires, ils tentent de caractériser et de comprendre les mécanismes qui régissent l'évolution de la limite territoriale qu'est le trait de côte, observée sur le long terme. Devant les risques et les enjeux actuels, les chercheurs échangent avec les élus et la population pour trouver la réponse la mieux adaptée à la complexité des phénomènes et à leurs particularités locales.

Chaque année, les activités humaines rejettent plus de dix milliards de tonnes de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, or ce gaz est en grande partie responsable du réchauffement de la planète. Une part importante de ce CO2 est naturellement capturée par les océans, la végétation et le sol.
Les scientifiques du CNRS étudient le phénomène des puits naturels de carbone afin de comprendre leur fonctionnement et de tenter d'augmenter leur capacité de stockage. Ces études permettent également de développer des solutions pour les protéger sur le long terme, car ils sont eux aussi affectés par le réchauffement climatique. D'autres travaux de recherche s'orientent vers la création de puits artificiels.

Surfaces et interfaces continentales

Même sans pluie pendant l’été, les rivières coulent et les zones humides persistent. L’eau douce que l’on voit ne représente que 5% de l’eau douce liquide à la surface de la terre et le reste voyage sous nos pieds. Alors que tout le monde s’accorde à dire que cette ressource souterraine est précieuse et qu’elle doit être protégée, où en sommes-nous des connaissances sur cet environnement invisible ? Que sait-on de la vitesse des écoulements, des chemins empruntés, de la profondeur atteinte, des interactions entre l’eau, les roches et les bactéries en profondeur ou des interactions avec les réseaux de surface ? Essentielles pour évaluer la vulnérabilité de la ressource en eau souterraine, ces questions se heurtent à la difficulté d’observer ce milieu inaccessible. Pour faire face à ce défi, les chercheurs ont, au fil du temps, développé des outils toujours plus innovants afin d’imager le milieu souterrain pour mieux le comprendre. L’objectif de ce projet est, par le biais d’une vidéo, de rendre visible au grand public un milieu qui leur est invisible et pourtant essentiel. La vidéo proposée immergera le spectateur dans les eaux souterraines, à la fois par les moyens directs et les moyens indirects dont on dispose. L’enjeu est de montrer au spectateur que les informations directes obtenues au niveau des sources ou des forages ne sont qu’une visualisation locale qui ne permet pas de rendre compte de la très grande hétérogénéité et donc complexité du milieu souterrain. C’est pourquoi les chercheurs développent des méthodes indirectes et plus intégratives. Avec les yeux nouveaux que nous offrent les détecteurs géophysiques, le spectateur observera les signaux gravitationnels, sismiques ou électromagnétiques des eaux souterraines. Avec des sens nouveaux que nous offrent les analyseurs chimiques, le spectateur détectera sa température, sa composition et son âge. L’interprétation et la modélisation de l’ensemble de ces résultats offrent une représentation, à différentes échelles, de l’eau qui se trouve sous nos pieds. Bien que des zones d’ombre subsistent, notre vision de l’histoire de l’eau dans le monde souterrain s’éclaircit et nous réserve bien des surprises.

À cause du réchauffement climatique, le glacier d’Argentière, dans le massif du Mont-Blanc, perd environ un mètre d’épaisseur chaque année depuis trente ans. Pour comprendre la dynamique complexe de ce géant de 19 km2, plus de cent capteurs viennent d’être installés au-dessous du glacier et à sa surface. Dans ce reportage publié en partenariat avec Le Monde, partez en expédition avec les scientifiques qui vont faire du glacier d’Argentière, l’espace d’un mois, le glacier le plus instrumenté du monde.

Alors que la fonte des glaces s'intensifie et que les glaciers s'érodent année après année, menaçant d'accélérer la montée des eaux, des chercheurs du CNRS ont placé le glacier d'Argentière (Alpes) “sur écoute” grâce à une méthode originale, pour mieux comprendre et mesurer ses mouvements.

 

Ressources CNRS sur les sciences de l'Univers

Les périodiques du CNRS

"Zeste de Science | Les séries originales du CNRS" est une chaîne YouTube de vulgarisation scientifique, toutes thématiques ! La série Zeste de Science (#ZdS) décrypte une actualité de recherche à partir des images produites par les scientifiques, alors que la série Puits de Science (#PdS) croise les regards de plusieurs disciplines autour d'une question scientifique. Le tout est agrémenté de quelques jeux de mots d’un niveau… discutable, mais que les connaisseurs sauront savourer. Tous les scripts des épisodes sont relus par les scientifiques concernés. D'autres séries scientifiques et décalées viendront régulièrement enrichir la chaîne. Cette chaine est membre du Café des sciences et produite par le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Les chaînes YouTube du CNRS

  • La chaîne institutionnelle du CNRS

    Sur cette chaîne, retrouvez les recherches menées dans les laboratoires du CNRS, les grandes questions que pose la science aujourd’hui et les talents du CNRS dans nos différents formats vidéos : des reportages, des documentaires, des portraits, des live et des débats.
     
  • Zeste de Science, Les séries originales du CNRS"

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Dossiers thématiques en sciences de l'Univers

Sagasciences, une collection de dossiers thématiques et d'animations multimédias (à visionner sur Edge, Safari ou Chrome), édités par le CNRS

 

Autres ressources sur les sciences de l'Univers

Climat : généralités

Série de planches illustrées pour démystifier les idées reçues sur le climat

Ce site a pour objectif de proposer des réponses scientifiques et rigoureuses aux questions que peut se poser un public non spécialiste sur le climat.  

Toutes les réponses sont rédigées par des chercheurs reconnus comme experts dans leur domaine. Elles sont relues par des scientifiques et par le comité de rédaction du site.

Deux niveaux de difficulté sont proposés : un niveau élémentaire et un niveau avancé   

L'OCE et ses partenaires ont pour mission de promouvoir l’éducation au changement climatique dans le monde entier par des ressources pédagogiques de qualité, basées sur les rapports du GIEC, qui mettent en avant l’interdisciplinarité et les pédagogies actives 

Cette encyclopédie s’adresse à tout lecteur en vue de l’aider à mettre en perspective, de façon cohérente et objective, les connaissances disponibles sur l’environnement.

Dans des articles abondamment illustrés et signés par leurs auteurs, il décrit les phénomènes et propose un premier niveau d’explication. Tous les textes ont fait l’objet d’une expertise par un comité éditorial, qui veille à ce qu’ils visent une réelle objectivité. Leurs affirmations s’appuient sur des preuves avérées, avec références aux sources originales, et les éventuelles incertitudes sont indiquées.

Livret édité par l’ADEME

Ce site, réalisé en partenariat avec le ministère de l'Éducation nationale, propose des contenus pédagogiques validés et adaptés aux programmes d'enseignement.

Pour une première approche du monde du climat et de l'environnement, le CEA vous propose de consulter ses fiches pédagogiques "L'essentiel sur...". Ces articles de vulgarisation scientifique, enrichis d'animations, d'infographies explicatives, d'illustrations, de vidéos... vous aideront à mieux cerner les sujets du climat et de l'environnement.

Climat et océan

De multiples ressources qui vous aideront à mieux comprendre les liens entre océan et climat

Elles sont rédigées par certains des plus grands experts de l’océan et ont l’objectif de permettre de mieux comprendre ce qui se joue aujourd’hui en matière de fonctionnement de l’océan, de biodiversité marine et de rapports Homme/océan.

Depuis 2014, la POC agit pour une meilleure compréhension des interactions Océan-climat et une meilleure intégration de l’Océan dans les négociations climatiques. Cette coalition rassemble instituts de recherche, organisations non-gouvernementales, établissements d’enseignement supérieur, aquariums, représentants du secteur privé et institutions françaises et internationales. 

Une dizaine d'infographies pour mieux comprendre les processus qui régissent les océans.