LE feux folletsles faibles flammes bleues qui dansent dans l’obscurité sans rien brûler, sans faire de bruit, sans chaleur, au milieu des brumes du marais ou dans un cimetière lugubre de la campagne, ne sont plus un mystère. Il ne s’agit pas d’âmes de morts remontant à la surface, ni de mauvais présages de l’au-delà. Une étude publiée il y a quelques mois dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS) a découvert que ce sont peut-être ceux qui ont allumé ces flammes pendant la nuit ULMdécoulant de choc de minuscules bulles de méthane et d’eau avec une charge électrique opposée. L’étincelle qui est générée allume juste le gaz et de redonner vie à ces petites flammes bleues qui tourmentent depuis des siècles le voyage des voyageurs solitaires dans des terres reculées et alimentent les légendes depuis le Moyen Âge. Les scientifiques savaient déjà que c’était le combustion du méthane produit par la dégradation de la matière organique accumulée dans les marécages, mais cette étude du Dr Zare répond enfin à la seule question restée sans réponse depuis des siècles : « qu’est-ce qui l’excite ? ».
Les feux follets et le problème de l’allumage
De la Paradis perdu de Milton aux écrits de Newton sur l’optique, deHenri IV De Shakespeare à Alessandro Volta, qui avait compris l’importance de l’électricité dans le phénomène, les feux follets ont fasciné les philosophes et les écrivains ainsi que les scientifiques. Décrit comme de petites flammes d’environ 15 cm de haut, ils sont apparus à quelques mètres du sol et ils pouvaient durer jusqu’à un quart d’heure.
Que les feux follets, oh igne fatui (du latin, feux insensés qui ne font pas de mal), n’étaient pas des âmes de morts ou des esprits trompeurs, même les premiers scientifiques qui se sont occupés de la question le savaient. On a immédiatement émis l’hypothèse que ces faibles flammes bleues étaient le résultat de combustion du méthane. Toute la matière organique qui s’accumule au fond des marécages (feuilles, racines, restes d’animaux) est métabolisée et décomposée par les bactéries anaérobies, c’est-à-dire les bactéries qui n’ont pas besoin d’oxygène.
Le méthane qui en résulte remonte à la surface et peut « s’enflammer », donnant naissance aux fameuses flammes bleues. Le problème principal était : Qu’est-ce qui « l’allume » ? Le méthane peut également s’oxyder (et donc « s’enflammer ») spontanément, mais l’énergie d’activation de cette oxydation spontanée est extrêmement élevé (plus de 100 kcal/mol)e impossible à atteindre dans les conditions environnementales normales d’un marécage et sans source de chaleur suffisante.
La découverte de l’ULM
En 1776, Alessandro Volta émet l’hypothèse que c’est leinteraction entre l’électricité et l’air inflammable pour générer des feux follets, très proche du mécanisme proposé dans l’article publié il y a quelques mois sur PNAS.
Les recherches de Zare et de ses collègues tentent d’expliquer ce qui se passe à un niveau microscopique dans les petites bulles de gaz qui s’élèvent du fond des marécages. En pratique, les chercheurs ont licencié microbulles gazeuses de méthane à travers l’eau, simulant les bulles de méthane qui traversent l’eau dans les marécages. Ce mouvement entraîne la séparation des charges électriques à la surface des bulles.
La courbure des bulles à l’interface gaz-liquide génère forts champs électriques localisés et des bulles de différentes tailles se chargent avec signes opposés: les plus petits sont chargés négativement, les plus gros positivement. Lorsque deux bulles de charges opposées se rapprochent suffisamment, le champ électrique dans le petit espace qui les sépare atteint suffisamment d’énergie pour « briser » le gaz environnant, générant ainsi un décharge électrique spontanée : Le ULMcapturé par les chercheurs en vidéo à l’aide de caméras à haute vitesse.
Bien qu’il s’agisse d’une petite décharge, l’énergie est suffisante pour déclencher l’oxydation non thermique du méthane : une combustion sui generisqui se produit très lentement et à des températures très basses (en fait, il ne produit pas beaucoup de chaleur). À l’aide d’un compteur de photons et d’un spectromètre, les chercheurs ont détecté une lumière ultraviolette et une fluorescence compatibles avec la présence de formaldéhyde, un produit connu de la combustion du méthane.
Un détail intéressant est que, dans une étude précédente, les chercheurs avaient découvert que des éclairs se forment également lorsque de l’eau est injectée. juste de l’airdémontrant que le phénomène n’est pas lié à l’inflammabilité du gaz, mais lui est intrinsèque séparation des charges électriques à l’interface entre le gaz et le liquide. Le fait que le méthane soit inflammable et « s’allume » amplifie et rend l’effet plus visible, mais n’est pas la cause première des décharges électriques.
Que disaient les théories précédentes ?
L’une des théories les plus citées pour expliquer le déclencheur concerne le phosphineun gaz toxique également produit par la décomposition organique, dont l’oxydation aurait pu fournir l’étincelle de l’oxydation du méthane. Théorie à écarter, car la phosphine, documentée par les expériences des chimistes italiens Luigi Garlaschelli et Paolo Boschetti, produit flammes vertes et non bleuâtres comme celles des feux follets.
Une autre théorie suggère que dans le passé, les voyageurs voyaient les feux follets parce qu’ils lanternes ils ont fourni l’étincelle nécessaire. Mais elle n’a pas été assez forte pour convaincre la communauté scientifique, même si elle expliquerait pourquoi aujourd’hui le phénomène aurait « disparu » : tout simplement parce qu’on ne se promène plus avec des torches et des lanternes au milieu de nulle part.
Parce qu’aujourd’hui on ne les voit presque plus
Depuis la première description enregistrée, vers 1340, les rapports historiques sur les feux follets ont été nombreux et répandus dans toute l’Europe et l’Amérique du Nord. Aujourd’hui, ils ont pratiquement disparu et la faute semble en incomber progrèsce qui nous aurait privé de promenades nocturnes dans des champs hantés par des fantômes et éclairés par des flammes bleues fantomatiques.
Outre l’avènement de l’éclairage artificiel, avec pour conséquence l’abandon des lanternes pour nous éclairer lors de nos promenades nocturnes dans le marais, le réclamations des zones marécageuses etexpansion des zones urbaines et agricolesont considérablement réduit les zones riches en matière organique qui pourrissent et produisent du méthane. Pas de bulles de méthane, pas d’éclair. Pas d’éclair, pas de flammes bleues mystérieuses et fascinantes dansant dans le noir.