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L’uranium 236 des essais nucléaires, nouvel outil des océanographes ?

Les essais nucléaires atmosphériques réalisés après la seconde guerre mondiale ont produit de l’uranium 236, mais en quelle quantité ? Difficile à dire, car ce radionucléide n'est pas facilement détectable. Mais des coraux ont enregistré de précieuses informations que des chercheurs viennent de réussir à lire. Surprise : cet isotope serait un bon traceur océanique.

Explosion de Badger le 18 avril 1953 sur un site de test du Nevada, aux États-Unis. Cet essai atomique est dit atmosphérique car il a été réalisé en surface. D'autres ont eu lieu sous terre, sous l'eau ou dans la haute atmosphère. © National Nuclear Security Administration, DP Explosion de Badger le 18 avril 1953 sur un site de test du Nevada, aux États-Unis. Cet essai atomique est dit atmosphérique car il a été réalisé en surface. D'autres ont eu lieu sous terre, sous l'eau ou dans la haute atmosphère. © National Nuclear Security Administration, DP

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Les années 1940, 1950 et 1960 ont été marquées par de nombreux essais nucléaires atmosphériques. Entre 1945 et 1962, les États-Unis et l’ex-URSS ont à eux seuls fait exploser 446 engins sur les 520 tests répertoriés à ce jour. Chaque test fut accompagné d’émissions d’uranium 236 (236U), un radionucléide exclusivement produit par des activités anthropiques.

Ces particules radioactives ont dès lors pu circuler au gré des courants stratosphériques avant de retomber sur la terre ou dans les océans, où elles restent entre 300.000 et 500.000 ans. Le cycle est connu, mais pas l’importance des flux, car l'uranium 236 est difficilement détectable. Des inconnues demeurent donc quant à son devenir dans l’atmosphère et au sein des eaux de la planète. 

Près de 50 ans après le dernier essai américain, Stephan Winkler de l’université de Vienne (Autriche) vient de trouver une nouvelle méthode pour détecter et mesurer précisément la présence actuelle de cet isotope de l’uranium dans les océans, mais aussi durant ces dernières décennies. Sa découverte repose sur l’utilisation de Vera, le Vienna Environmental Research Accelerator. Cet accélérateur de particules permet de réaliser une forme particulière de spectrométrie de masse. Non seulement ce chercheur a pu quantifier les retombées en radionucléides, mais il a en plus démontré que l’236U est un traceur efficace pour étudier les courants marins. Ces deux affirmations présentées dans la revue Earth and Planetary Science Letters méritent quelques précisions.

Cartographie mondiale des sites d'essais de bombes nucléaires. Ils sont indiqués par les points, les plus gros marquant la position de zones où plus de 100 explosions ont été provoquées. Les cercles ne correspondent pas à des emplacements géographiques précis pour l'Ukraine, l'Ouzbékistan et le Turkménistan. © Roke, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0
Cartographie mondiale des sites d'essais de bombes nucléaires. Ils sont indiqués par les points, les plus gros marquant la position de zones où plus de 100 explosions ont été provoquées. Les cercles ne correspondent pas à des emplacements géographiques précis pour l'Ukraine, l'Ouzbékistan et le Turkménistan. © Roke, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0

Plus d’une tonne d’uranium 236 dans l’atmosphère

Durant leur développement, les coraux déposent des lignes de croissance dans leur squelette fait d’aragonite. Leur analyse peut se révéler précieuse, chaque ligne correspondant à une année, comme pour les cernes du bois. Par ailleurs, ces animaux remplacent de temps à autre le calcium entrant dans la composition de l’aragonite par de l’uranium (avec un taux de permutation d’environ 2 à 4 parties par million). Ils ont donc enregistré de précieuses informations sur les concentrations d’236U présentes dans l’eau durant leur existence.

Les chercheurs ont donc analysé une carotte de corail prélevée à 6 m de profondeur dans l’atoll de Turneffe (mer des Caraïbes, hémisphère Nord). Concrètement, la concentration en 236U a fortement augmenté en ce lieu jusqu’en 1963, avant de brusquement diminuer jusqu’en 1974. La quantité d’uranium 236 mesurée dans l'aragonite a ensuite continué à décroître jusqu’à maintenant, mais plus lentement. Près de 80 % des particules émises dans l’atmosphère seraient retombées au sol au plus tard en 1964, laissant ainsi penser que leur temps de présence dans l’atmosphère n'excéderait pas 2 ans. 

Connaissant la distribution des retombées d’autres isotopes radioactifs dans le monde, les chercheurs ont dès lors pu quantifier l’236U produit par les essais nucléaires, soit environ 1.300 kg (avec une marge d’erreur de 20 %).  

L’uranium 236 devient un traceurs des courants océaniques

Le transport d’236U entre les eaux de surface et les eaux profondes ne permet pas d’expliquer la chute de concentration observée entre 1962 et 1974. La cause est donc ailleurs. En cherchant à la comprendre, les scientifiques se sont rendu compte que cet élément, qui se dissout bien dans l’eau salée, ferait un bon traceur pour étudier les courants océaniques.

Les retombées d’uranium n’ont pas été homogènes entre les hémisphères Sud et Nord, le premier ayant reçu beaucoup moins d’236U que le second, ce qui expliquerait les résultats de Turneffe. Les eaux baignant le corail étudié ont rapidement été diluées dès 1964 par des eaux plus propres provenant de l’Atlantique sud. Cet exemple montre clairement l’utilité que pourrait avoir ce traceur pour étudier les échanges d’eau, donc les courants océaniques et le transport de chaleur qui leur est associé, survenus entre les hémisphères. L’236U va-t-il devenir un précieux indicateur pour les océanographes ?  


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