L’eau est à la base de toute vie, source de régénération et l'élément caractéristique de notre planète. L’eau qui compose les deux tiers de notre corps, et qui couvre les deux tiers de la surface du globe, devrait être bien connue de la science. Mais le comportement de l’eau nous réserve encore bien des surprises. Le comportement traditionnellement admis, au niveau moléculaire, s’avère erroné. Une nouvelle étude issue de la collaboration du département d’étude de l’énergie de Stanford avec les universités d’Hiroshima (Japon) et de Stockholm (Suède) a mis en évidence une découverte qui pourrait bientôt bouleverser l’orthodoxie communément admise sur cette substance pas comme les autres.
L’équipe de l’université de Californie s’appuie sur son formidable outil le SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) tandis que le groupe japonais utilise le synchrotron disponible dans l’établissement universitaire pour aboutir aux résultats de l’étude publiée dans le Chemical Physics Letters du 30 juin 2008. Les observations ont été faites à partir de rayons X pour obtenir une vision plus précise du comportement des molécules de l’eau.
Quelque soit l'outil de mesure utilisé, l’eau demeure une chose étrange. Son comportement est unique. D’abord par sa capacité hors normes à conduire la chaleur, ce qui explique comment le Gulf Stream réchauffe l’Europe, mais aussi quand elle se solidifie. En effet la glace est moins dense que l’eau, ce qui explique pourquoi la glace flotte sur l’eau. De plus, la surface de l’eau possède une tension très forte, cette propriété est essentielle pour le développement des plantes. Toutes ces particularités étonnantes font de l’eau la substance essentielle à la vie.
Mais en dépit de son importance capitale, l’eau n’est pas bien comprise. Sa structure moléculaire est le sujet d’intenses débats depuis des décennies. La glace, dont la structure est bien connue depuis des années, forme une sorte de tétraèdre de molécules. Le modèle qui prévalait jusque là pour l’eau solide est que lorsqu’elle fond, les molécules relâchent leur prise les liant les unes aux autres, mais restent néanmoins ordonnées dans le même groupe que celui du tétraèdre.
Dans cette étude, Nilsson, de l’université de Californie de Stanford, et ses collègues ont sondé la structure de l’eau liquide à l’aide d'un spectroscope émetteur de rayons-X, et d’un spectroscope absorbeur de rayons-X. Ces techniques qui utilisent des rayons-X à haute intensité, à partir d’un synchrotron de lumière, excitent les électrons de l’atome d’oxygène au sein de la molécule d’eau. En utilisant une gamme de rayons-X bien particulière, la structure des molécules devient détectable avec une grande précision. C’est de cette façon que Nilsson et son équipe ont découvert que l’eau liquide était aussi faîte de groupe de tétraèdre, issu de la glace. De plus des preuves de l’existence d’une seconde structure moins établie sont apparue. C’est cette dernière affirmation qui bouleverse actuellement les croyances établies sur l’eau.
L’idée que l’eau est faîte de deux structures n’est pas nouvelle. Le physicien allemand Willhelm Conrad Röntgen, qui découvrit les rayons-X à la fin du 19e siècle, publia un article présentant l’eau liquide ayant deux structures, l’une tétraédrique, comme la glace, et l’autre moins précise qui permet néanmoins d’expliquer le comportement inhabituel de l’eau. Plus d’un siècle après ses hypothèses, cette nouvelle étude offre une seconde vie à la ‘double structure’ de Röntgen.
« Il est stupéfiant que l’utilisation moderne des rayons-X démontre que Röntgen, plus de 100 ans avant nous, était sur la bonne voie » s’exclame Nilsson. « L’eau n’est pas encore bien comprise, alors que c’est la base de notre existence, je m’attends à encore plus de surprises dans le futur » nous confie le chercheur.
Déterminer la structure de l’eau est décisive pour beaucoup de domaines, comme la médecine, la chimie ou encore la biologie. Nilsson s’était déjà fait remarquer en 2004 en publiant un papier soutenant que la théorie de la structure de l’eau n’était pas correcte, aujourd’hui il a prouvé à ses détracteurs qu’il avait raison.
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