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Pour la première fois, des chercheurs ont observé la formation d’une étrange glace à l’aspect élastique. Un tel processus pourrait expliquer comment les nuages produisent de la pluie et influencent le climat terrestre.
Glace élastique
Les nuages sont constitués de minuscules gouttelettes d’eau surfondues, restant liquides jusqu’à ce qu’elles soient pénétrées par une particule de glace, qui déclenche une succession complexe et mal comprise d’états de congélation.
Déterminer la durée et la fréquence de ces derniers se révèle essentiel pour les modèles simulant la façon dont certains nuages produisent de la pluie et réfléchissent le rayonnement solaire. Mais les étudier représente un véritable défi, en raison de la vitesse à laquelle ils se produisent.
Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature, Claudiu Stan, de l’université Rutgers-Newark, et ses collègues ont découvert un nouveau type de glace se formant à l’intérieur de ces gouttelettes. Comparée à un ressort en mouvement, celle-ci est à la fois comprimée et étirée en différents points quelques microsecondes après sa première congélation.
L’équipe a fait tomber un flux de gouttelettes d’eau à travers un vide qui les a refroidies à environ -39 °C. Grâce à la microscopie à rayons X et des caméras à très haute fréquence, les scientifiques ont capturé des dizaines de milliers de ces gouttelettes à différents stades de congélation, qui ont ensuite été méticuleusement assemblées afin de retracer l’ensemble du processus.
Un processus complexe
Il s’est avéré que chaque gouttelette se transformait en une « boule de neige mouillée », avec le développement d’un réseau de glace imprégnant l’eau liquide, avant de geler complètement depuis l’extérieur. La pression interne augmentait alors jusqu’à ce que la gouttelette éclate ou rejette de l’eau, générant des particules de glace susceptibles de geler d’autres gouttelettes.
Si un tel mécanisme pourrait contribuer à expliquer comment les nuages produisent de la pluie, il s’avère que l’étrange type de glace impliqué défie notre compréhension actuelle à l’échelle moléculaire.
« Cette étude montre que nous avons encore beaucoup de chemin à parcourir, et je m’attends à ce qu’elle inspire de nombreux nouveaux travaux dans ce domaine », commente Stephen Cox, de l’université de Cambridge.