Filament autoguidé de lumière blanche produite par un laser femtoseconde. Crédit : J. Kasparian (LASIM, Lyon)

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Des lasers femtosecondes peuvent-ils faire pleuvoir ?

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Faire tomber la pluie à la demande est un vieux rêve de l'Humanité. La technique de l'ensemencement des nuages avec de l'iodure d'argent est controversée mais selon un groupe de chercheurs européens, il existerait une technique peut-être plus prometteuse, l'emploi d'impulsions lasers ultracourtes.

L'effet laser était déjà implicite dans les travaux d'Einstein daté de 1917 et portant sur une dérivation purement quantique de la loi du corps noir de Planck à partir de l'atome de Bohr. Il faudra pourtant attendre 1960 pour qu'apparaisse le laser optique. On ne va d'ailleurs pas tarder à fêter ses 50 ans puisque c'est le 16 mai 1960 que Théodore Maiman fit fonctionner ce premier laser.

Aujourd'hui, le laser a tout envahi ou presque. On l'utilise pour corriger des myopie ou lire des CD et on espère réussir grâce à lui à maîtriser la fusion contrôlée, même si le projet Iter explore une autre voie pour y parvenir (celle du confinement).

Il y a quelque temps, Jerôme Kasparian (qui a réalisé pour Futura-Sciences un dossier sur les lasers de puissance à impulsions ultracourtes, comme le Téramobile) avaient montré avec ses collègues qu'il devait être possible de déclencher la foudre avec ce type d'impulsion laser. Dans un article récent de Nature Photonics, le chercheur, actuellement à l'Université de Genève, vient de montrer avec ses collègues européens de l'Université libre de Berlin et de Lyon 1, qu'il devrait aussi être possible de provoquer artificiellement de la pluie à l'aide d'un laser femtoseconde.

Voilà longtemps que l'on cherche à faire pleuvoir en injectant dans des nuages des noyaux de condensations, en général sous forme de cristaux d'iodure d'argent. Le concept vient des Etats-Unis et a commencé à être développé à partir d'une idée que Vincent Joseph Schaefer a eu en 1946 en discutant avec le prix Nobel de chimie Irving Langmuir. Ces cristaux peuvent en effet servir de germes de nucléation pour la condensation de la vapeur d'eau car ils ressemblent à ceux des cristaux de glace. Ils devraient aussi être efficaces dans des nuages contenant des gouttelettes d'eau en surfusion.

Les résultats obtenus ne font pas l'unanimité parmi les scientifiques et il semble difficile de prouver que l'effet soit bien réel, notamment parce que l'augmentation de la pluviosité semble finalement peu importante.

Un autre facteur est à prendre en compte. Quand bien même l'effet serait réel, le rejet d'iodure d'argent en grande quantité pourrait être dangereux pour l'environnement et la santé humaine. C'est ainsi que dans des pays où la majeure partie de la population boit l'eau de pluie, les risques de contamination à l'iodure d'argent après des ensemencements de nuages réguliers, année après année, ne seraient pas négligeables.

Effet démontré mais seulement au laboratoire

S'ils ont raison, les résultats de chercheurs européens semblent plus prometteurs. En tout état de cause, ils ont démontré que des impulsions ultracourtes (10-13 s) générées avec un laser infrarouge Téramobile et d'une puissance de 5 × 1012 W étaient bel et bien en mesure d'augmenter significativement l'apparition de gouttelettes d'eau. Ces impulsions forment de filaments de lumière suffisamment intenses pour ioniser l'air. Les expériences que les physiciens ont menées ont été réalisées dans une chambre à brouillard remplie d'air ambiant. Un second laser moins puissant a effectivement montré la formation de gouttelettes, qui diffusent la lumière de ce laser d'autant plus qu'elles sont présentes en plus grand nombre.

Certains chercheurs américains ne sont cependant pas convaincus du fait que ces résultats soient transposables aux nuages. Bill Cotton, de l'Université du Colorado fait en effet remarquer que l'humidité relative dans la chambre à brouillard utilisée par les chercheurs européens est de l'ordre de 230%, alors que dans l'atmosphère, elle excède rarement 101%.

Il faudra donc probablement attendre quelques années pour savoir si l'on peut vraiment faire pleuvoir avec des lasers. En effet, c'est au moins le temps nécessaire pour vérifier que la technique peut passer du laboratoire à la vie réelle, d'autant plus qu'il est probablement nécessaire de développer des sources lasers plus puissantes.