Épisode 2/7 : La lumière, de l'infiniment grand à l'infiniment petit

Comment l’exploitation de la lumière peut-elle aussi permettre d’analyser si une planète est gazeuse ou rocheuse ? Comment remplacer les énergies fossiles par les énergies renouvelables et comment gérer le problème de stockage de ces énergies intermittentes ? Quels sont les enjeux et les expériences autour de la photosynthèse artificielle ? Aurons-nous un jour des feuilles artificielles ?

Pour son colloque de rentrée en 2015, année internationale de la Lumière et de ses applications, le Collège de France a invité ses professeurs et différentes personnalités issues de divers domaines à réfléchir sur le phénomène de la lumière, ses métamorphose et sur la métaphore des Lumières.

Anne-Marie Lagrange, directrice de recherche à l’Institut de planétologie et astrophysique de Grenoble (l’IPAG pour le CNRS) nous présente, en première partie, les principales méthodes de détection des exoplanètes après avoir rappelé que :

« pendant longtemps, l’astronomie a reposé sur l’imagerie directe des astres, à l’œil nu d’abord, puis avec des lunettes et des télescopes de plus en plus gros ».

L’exoplanétologie « étudie donc les planètes en orbite autour des étoiles autres que le soleil ». Nous découvrons d’abord les méthodes de détections indirectes, qui nécessitent beaucoup de temps, parfois plusieurs années, comme les « transits photométriques, la vélocimétrie ou l’astrométrie ».

Puis l’astrophysicienne nous présente l’apport de l’imagerie directe (pour les étoiles les plus proches, un an suffit) avec le système d’optique adaptative, notamment NACO sur le Très Grand Télescope qui a permis il y a dix ans de réaliser les premières images d’exoplanètes. En 20 ans, une discipline s’est affirmée. Anne-Marie Lagrange souligne :

« 51 pegasi b et les quelques deux mille autres expoplanètes découvertes à ce jour, prouvent que les autres mondes rêvés ou évoqués par les grands auteurs depuis plusieurs siècles existent bien ». Les futurs instruments pourront sans doute nous renseigner sur ces mondes très différents du système solaire, il s’agit d’avancer « dans l’exploration de la diversité des planètes extrasolaires et sur la caractérisation de leur atmosphère ».

Marc Fontecave, Professeur au Collège de France, titulaire de la chaire de Chimie des processus biologiques et directeur du laboratoire associé, nous montre :

« Dans le contexte de la transition énergétique et de la recherche de méthodes de stockage de l’énergie solaire, comment le processus naturel de la photosynthèse, malgré ses rendements limités, constitue une source d’inspiration unique pour le chimiste. Représentant un énorme défi sur le plan fondamental, à cause de la complexité des réactions mises en œuvre, à la fois photochimiques, électrochimiques et catalytiques, la « photosynthèse artificielle » ouvre des perspectives uniques en matière de stockage d’énergie ».

« Il convient de noter que si l’approche artificielle « bio-inspirée » s’impose, c’est en raison des difficultés extrêmes à utiliser l’appareil photosynthétique naturel lui-même en dehors de son contexte cellulaire. »

Dans une interview de 2009, il résumait :

« La nature s’est débrouillée pour produire de l’énergie sans le platine, nous nous en sommes inspirés » « Les cyanobactéries peuvent transformer l’eau en hydrogène grâce à l’énergie du soleil. Elles possèdent des enzymes, qui réalisent des catalyses en faisant appel à des atomes de nickel et de fer. »

Et nous gagnons l’amphithéâtre du Collège de France pour la matinée du 15 octobre 2015, avec en première partie Anne-Marie Lagrange : Les planètes en lumière, et seconde partie, Marc Fontecave : La photosynthèse artificielle : transformer le soleil en carburants.