Certaines interventions visant à éviter les effets du réchauffement climatique génèrent des risques très importants, tout particulièrement la « modification du rayonnement solaire ». La recherche publique a un rôle capital à jouer pour éviter que les connaissances produites le soient essentiellement par des acteurs qui auraient intérêt à mettre en avant des données qui leur seraient favorables.

Face à l’intensification des effets du changement climatique, l’idée de limiter ce phénomène en manipulant volontairement le climat a surgi. Différentes interventions d’« ingénierie climatique » sont évoquées. Parmi elles notamment la géo-ingénierie solaire pour modifier l’arrivée des rayons du soleil à la surface de la Terre ; la géo-ingénierie polaire pour protéger la banquise de la fonte, par exemple en y cultivant de la neige ; la fertilisation de l’océan, en y injectant du fer pour activer la pompe biologique ; ou bien le blanchiment des nuages pour qu’ils réfléchissent les rayons solaires vers l’espace.

Ces propositions ont des efficacités et des risques très différents ; mais la géo-ingénierie par la modification du rayonnement solaire présente des risques collectifs à grande échelle (réchauffement brutal, modifications locales du climat…) et soulève des questions éthiques.

Quelle est la responsabilité des scientifiques lorsque de tels risques sont susceptibles d’être attachés à leurs recherches ? Dans un domaine désormais investi par divers États et acteurs privés désireux de multiplier les expérimentations dans un avenir proche, voire les déploiements à plus lointaine échéance, nous pensons que la recherche publique a un rôle capital à jouer : objectiver les questions en jeu, documenter des impacts potentiels, opérer un suivi de déploiements éventuels, éclairer correctement le public et les décideurs, éviter que les connaissances produites le soient essentiellement par des acteurs qui auraient intérêt à mettre en avant des données qui leur seraient favorables… comme cela a déjà été le cas dans l’histoire.

Qu’est-ce que la modification du rayonnement solaire et quels sont les risques associés ?

Les techniques de géo-ingénierie solaire consistent à vouloir limiter les effets de l’énergie du soleil qui arrive sur Terre, et sont présentées comme un outil possible pour atténuer les effets du réchauffement.

Parmi elles, la modification du rayonnement solaire (MRS) est aujourd’hui l’une des plus débattues et divise les communautés scientifiques. Elle consiste à injecter des particules, par exemple des aérosols soufrés, dans la stratosphère pour renvoyer vers l’espace une partie du rayonnement du soleil. Soutenue par un nombre croissant d’acteurs publics et privés (scientifiques, philanthropes, entreprises, États), elle comporte toutefois de nombreux risques.

Il est en effet établi qu’elle est susceptible d’entraîner une déstabilisation du climat local de régions entières, des écosystèmes et du cycle de l’eau (par exemple, en modifiant la mousson asiatique), ce qui pose des questions de justice et donc de gouvernance internationale.

En outre, l’arrêt des injections pourrait produire un effet rebond (ou « choc terminal »), c’est-à-dire un réchauffement brutal de la Terre dont les impacts pourraient être bien plus délétères que le réchauffement graduel en cours.

Il faut aussi envisager les potentielles utilisations stratégiques, voire malveillantes de la MRS – par exemple, un pays qui tenterait de réduire les précipitations sur le territoire d’un adversaire –, plus que jamais envisageables dans un monde fragmenté au plan géopolitique.

Des projets de recherches, des expérimentations et des déploiements en cours

Ces oppositions sont loin d’être purement théoriques. Aux États-Unis, des scientifiques, soutenus par leurs institutions, souvent des universités privées financées par des fonds publics autant que privés, se sont ainsi lancés dans de telles recherches, sans cadre légal, éthique ni soutien du public. C’est par exemple le cas du Harvard Solar Geoengineering Research Program qui explore différentes facettes des enjeux liés (connaissances scientifiques, enjeux sociaux et politiques), sans, pour l’instant, tenter d’expérience à grande échelle dans l’atmosphère.

Au Royaume-Uni, l’agence ARIA (qui, sur le modèle de la Defense Advanced Research Projects Agency, ou DARPA, aux États-Unis, a pour mission de soutenir des recherches « disruptives ») a décidé de promouvoir ces sujets et lancé des appels d’offres sur les « points de bascule » et la géo-ingénierie en 2024. Une partie de la communauté scientifique s’est vue acculée à réfléchir dans l’urgence aux enjeux éthiques.

En France, la communauté scientifique débat de la question de savoir s’il faut ou non donner suite ou non à la proposition de l’industriel F. Paulsen et d’autres mécènes de financer des recherches en géo-ingénierie polaire, notamment pour étendre ou épaissir la banquise.

La recherche publique doit objectiver les questions en jeu

Ces essais soulèvent d’épineuses questions pour la recherche publique. Lors des auditions que nous avons menées pour rédiger l’avis du comité d’éthique du CNRS (Comets) sur cette question, certains scientifiques ont fait valoir le principe de liberté de la recherche, mais aussi la « neutralité » de cette dernière : les chercheurs produisent des connaissances nouvelles qui seraient en elles-mêmes « neutres » ; aux politiques de choisir de mobiliser ces connaissances pour mettre en œuvre, ou pas, la modification du rayonnement solaire.

D’autres chercheurs affirment à l’inverse qu’il n’est pas responsable d’exposer les populations et l’environnement aux risques graves liés à de telles recherches. Ils font observer que la recherche en elle-même n’est pas neutre, car ses enjeux concernent la société, même si elle produit des connaissances fiables, c’est-à-dire robustes et utiles. Ils pointent notamment les impacts d’expériences dangereuses, mais aussi le risque que la recherche sur la modification du rayonnement solaire ne freine les efforts de réduction des émissions de gaz à effet de serre en nourrissant l’illusion d’un remède rapide, permettant à certains acteurs « d’acheter du temps », sans régler pour autant l’origine du problème.

Pour d’autres chercheurs enfin, il relève au contraire de la responsabilité de la recherche publique de répondre aux enjeux majeurs de notre époque, dont la lutte contre le changement climatique, y compris en empruntant des voies ou des méthodes à risques.

Au-delà de ces débats, dans un domaine désormais investi par divers acteurs désireux de multiplier les expérimentations voire les déploiements, même « contrôlés et de petite échelle », la recherche publique à la responsabilité d’objectiver les questions en jeu de façon interdisciplinaire, d’éclairer correctement le public et les décideurs, afin d’éviter que les connaissances produites le soient essentiellement par des acteurs qui auraient intérêt à mettre en avant des données qui leur seraient favorables. Ceci a déjà été le cas dans l’histoire, par exemple le financement, par l’industrie du tabac, de recherches sur d’autres sources du cancer du poumon.

Les scientifiques doivent de plus être attentifs à l’influence des financements privés de la géo-ingénierie solaire, dont les motivations peuvent correspondre moins à l’intérêt général qu’à des intérêts particuliers. Ensuite, veiller aux termes et concepts qu’ils utilisent qui peuvent être instrumentalisés dans des récits motivant le besoin « urgent » de solutions technologiques au changement climatique. À ce titre, les récits autour de potentiels « points de bascule globaux » du climat, qui engendreraient des changements brutaux et rapides, mais qui font l’objet de débats scientifiques non tranchés, sont souvent mobilisés. Que penser, par exemple, du fait que le Bezos Earth Fund, fondation d’une entreprise de la tech américaine, finance des rapports de scientifiques sur les « points de bascule globaux » ?

Comment structurer la recherche publique sur ces questions

Ainsi, le comité d’éthique du CNRS dont les deux auteurs de cet article font partie recommande de mobiliser la recherche publique sur ce sujet, avec des dispositifs solides de gouvernance et d’accompagnement : veille et suivi, dialogue interdisciplinaire, structuration d’espaces d’échanges avec la société civile, clauses de « revoyure » et « portes de sortie » afin d’évaluer, voire de stopper, des projets de recherche publique qui deviendraient dangereux.

Éric Guilyardi est Président de l'Office for Climate Education, organisation placée sous l'égide de l'UNESCO. Il est membre du Comité d'éthique du CNRS (COMETS) et du conseil scientifique de l'Éducation nationale. Il a reçu des financements de l'Agence Nationale de la Recherche et de l'Union Européenne.

Christine Noiville est DR au CNRS. Elle préside le COMETS, comité d'éthique du CNRS. Elle a reçu des financements de l'ANR et France 2030 (PEPR Santé numérique).

À quoi ressemblait le visage de nos ancêtres, il y a plus de 3 millions d’années ? C’est à cette question que notre équipe internationale a répondu en assemblant virtuellement les fragments de la face de Little Foot, le spécimen d’Australopithecus le plus complet jamais mis au jour. Cette reconstruction nous éclaire sur la façon dont notre face a évolué en interaction directe avec notre environnement. Le résultat de nos travaux vient d’être publié et est disponible en accès libre dans la revue Comptes Rendus Palevol, et le nouveau visage de Little Foot peut être consulté en 3D sur la plateforme en ligne MorphoSource.

La quête des origines de l’humanité n’a jamais été aussi féconde, avec la découverte de fossiles reculant la date d’apparition des premiers humains à 2,8 millions d’années, et le développement de méthodes de pointe dans l’analyse de ces restes qui a permis, par exemple, de retrouver de l’information génétique vieille de plus de 2 millions d’années. Pourtant, si notre connaissance des espèces humaines éteintes s’enrichit au fil des découvertes, celle de nos ancêtres, avant les premiers humains (Homo), reste encore une énigme. Or, c’est précisément durant cette période charnière de notre histoire que se sont mis en place les caractères qui définiront notre humanité et qui assureront à notre genre un succès évolutif sans équivalent dans le monde vivant.

Bien que la question de l’identité de notre ancêtre direct soit loin d’être résolue, un groupe fossile joue un rôle central dans cette recherche, Australopithecus. Ce genre, auquel appartient la fameuse Lucy découverte il y a cinquante ans en Éthiopie, a occupé une grande partie de l’Afrique et a survécu plus de 2 millions d’années. Australopithecus est connu par de nombreux restes fossiles, mais souvent très fragmentaires, isolés et parfois déformés. En particulier, malgré ce registre unique, il n’existe à ce jour qu’une poignée de crânes qui conservent la presque totalité de la face. Or, cette partie de notre anatomie a fortement contribué à faire de nous les humains que nous sommes aujourd’hui.

À travers les systèmes digestifs, visuels, respiratoires, olfactifs et de communication non verbale, la face est au centre des interactions entre les individus et leur environnement physique et social. Nous savons aujourd’hui que des changements importants se sont opérés dans la région de la face, qui devient de plus en plus plate et de moins en moins robuste. En revanche, nous ignorons les facteurs qui en sont à l’origine. Est-ce la modification de notre régime alimentaire qui a entraîné ces changements ? Ou bien celle de nos comportements sociaux ? Seule la découverte de crânes plus complets pourrait éclaircir ce débat.

Le « berceau de l’humanité »

L’Afrique du Sud a été et est encore aujourd’hui une région privilégiée dans la quête des origines humaines. Il y a cent ans, l’emblématique « enfant de Taung » est mis au jour et publié dans Nature comme le représentant d’une nouvelle branche africaine de l’humanité, Australopithecus. Alors que jusqu’à cette date l’attention de la communauté scientifique était braquée sur l’Eurasie, cette découverte va ouvrir plus d’une décennie de découvertes majeures en Afrique. En particulier, l’Afrique du Sud va voir se multiplier les sites paléontologiques dans une région classée par l’Unesco et renommée « berceau de l’humanité ». Parmi ces sites, Sterkfontein va se montrer extrêmement riche en fossiles, en partie attribués à Australopithecus, dont la préservation est exceptionnelle. Mais c’est en 1994 et 1997 que Sterkfontein va livrer sa plus belle pièce, le squelette de Little Foot préservé à plus de 90 %. À ce jour, il s’agit du squelette le plus complet jamais découvert pour Australopithecus, qui rivalise de très loin avec Lucy dont seulement 40 % de l’anatomie est conservée.

Notre équipe s’est attelée à l’étude de ce squelette depuis sa fouille complète qui s’est achevée en 2017. Le crâne a en particulier retenu notre attention, puisqu’il est, lui, complet. Cependant, les 3,7 millions d’années passées sous terre ont altéré sa face, dont certaines régions se sont fragmentées puis déplacées. Ce processus est notamment visible au niveau du front et des orbites et rend les analyses quantitatives impossibles. Devant la nature exceptionnelle et unique de ce fossile, nous avons décidé de mettre à notre service les avancées technologiques dans le domaine de l’imagerie pour redonner un nouveau visage à Little Foot.

Little Foot arrive en Europe sous haute protection

L’accès à une copie digitale de Little Foot était nécessaire pour pouvoir isoler virtuellement les fragments et les repositionner sans endommager le crâne original.

Cependant, les technologies classiques de numérisation par rayons X connaissent des limites. À travers le processus de fossilisation, les cavités laissées vides dans le crâne de Little Foot par la disparition des tissus mous se sont remplies de sédiment. En conséquence, les rayons X peinent à pénétrer cette matrice sédimentaire extrêmement dense, ce qui impacte la qualité du contraste entre les tissus dans les images qui en résultent.

Après plusieurs tentatives infructueuses, nous avons envisagé une alternative, plus puissante, qui est celle de la numérisation par rayonnement synchrotron. Le synchrotron est un accélérateur à haute énergie de particules, utilisé en imagerie pour obtenir des images à très haute résolution (de l’ordre du micron, voire du submicron).

Dans cette optique, nous avons transporté le crâne de Little Foot en Grande-Bretagne pour le scanner. Le premier voyage de Little Foot hors d’Afrique s’est ainsi déroulé à l’été 2019, sous escorte et avec une chambre forte pour l’accueillir lors de son séjour outre-Manche.

Un nouveau visage pour « Australopithecus »

Plusieurs jours ont été nécessaires pour numériser l’ensemble du crâne à une résolution de 21 microns. Ces images, exceptionnelles, ont révélé des détails intimes de l’anatomie de Little Foot, et fournissent le matériel de travail nécessaire pour la reconstruction de sa face.

La haute qualité de ces données a néanmoins un coût en termes de ressources computationnelles ; plus de 9 000 images ont été générées et représentent des téraoctets d’information à traiter. Pour isoler virtuellement les fragments, ces images ont donc été traitées à l’aide du supercalculateur de l’Université de Cambridge (Angleterre). Une fois générés en 3D, ces fragments ont été replacés selon leur position anatomique, et les parties manquantes recréées afin de redonner, enfin, un visage complet à Little Foot.

La taille et la forme des orbites de Little Foot, jusque-là masquées par la présence de fragments déplacés, sont parmi les premiers éléments marquants de cette reconstruction. La région orbitaire chez les primates est largement influencée par des adaptations fonctionnelles (vision) et comportementales (écologie). Les orbites de Little Foot, de grande taille proportionnellement au reste de la face, suggèrent une forte dépendance aux informations sensorielles, probablement pour la recherche de nourriture. Cette hypothèse est renforcée par une étude antérieure montrant que son cortex visuel était plus développé que celui des humains actuels.

Le deuxième résultat qui découle de cette étude a des répercussions sur notre compréhension des affinités entre les groupes d’Australopithecus qui vivaient en Afrique entre 4 millions et 2 millions d’années. L’échantillon comparatif, bien que limité, comprenait des spécimens d’Afrique de l’Est et d’Afrique du Sud. Or, Little Foot, bien que provenant d’un site sud-africain, montre des ressemblances fortes avec les spécimens d’Afrique de l’Est. Ces ressemblances pourraient indiquer que Little Foot partageait des ancêtres proches avec la population d’Afrique de l’Est, alors que ses probables descendants en Afrique du Sud développeront plus tard une anatomie distincte, fruit d’une évolution locale.

Bien que la face renferme de précieuses informations sur les adaptations de nos ancêtres à leur environnement, le reste du crâne de Little Foot apportera d’autres éléments clés pour comprendre notre histoire évolutive. Entre autres, la boîte crânienne, affectée par une déformation dite « plastique », devra faire l’objet de travaux similaires pour, cette fois, reconstituer et explorer les conditions neurologiques de ce groupe fossile.

Le projet « À la Recherche des Origines Humaines en Afrique Australe – LHOSA» est soutenu par l’Agence nationale de la recherche (ANR) qui finance en France la recherche sur projets, au titre de France 2030 (référence ANR-23-RHUS-0009). L’ANR a pour mission de soutenir et de promouvoir le développement de recherches fondamentales et finalisées dans toutes les disciplines, et de renforcer le dialogue entre science et société. Pour en savoir plus, consultez le site de l’ANR.

Ces travaux de recherche sont soutenus par l’Agence Nationale de la Recherche, le Centre National de la Recherche Scientifique, la Claude Leon Foundation, le DST-NRF Center of Excellence in Palaeosciences, l’Institut Français d’Afrique du Sud, le Diamond Light Source et l’organisme ISIS du Science and Technology Facilities Council (STFC).

Les plans d’armes imprimées en 3D circulent librement en ligne et les saisies se multiplient. Mais ces armes sont-elles vraiment intraçables ? En Australie, une nouvelle étude démontre que leur signature chimique pourrait aider les enquêteurs à remonter les filières.

Les armes imprimées en 3D représentent une menace croissante pour la sécurité publique. Les plans permettant de fabriquer ces armes à feu sont disponibles en ligne, ce qui les rend facilement accessibles. Avec une imprimante 3D relativement bon marché et une simple recherche sur Internet, n’importe qui pourrait imprimer sa propre arme non déclarée.

Ces armes ont été qualifiées d’« intraçables ». De nouvelles recherches viennent désormais mettre cette affirmation à l’épreuve.

Notre nouvelle étude, publiée dans la revue Forensic Chemistry, montre que certains filaments – les matériaux utilisés dans les imprimantes 3D – présentent des profils chimiques distincts susceptibles d’aider à relier des armes imprimées en 3D saisies.

La menace des « armes fantômes »

En octobre dernier, une opération de l’Australian Border Force a permis de découvrir 281 armes à feu imprimées en 3D ou des composants associés. Ces pièces imprimées en 3D peuvent être combinées avec des éléments courants achetés en magasin de bricolage pour fabriquer des armes « hybrides », ce qui en accroît la solidité et la durabilité. Les armes entièrement imprimées en 3D comme les modèles hybrides peuvent être tout aussi létales que celles fabriquées en usine.

En Australie, des événements récents ont conduit à des appels demandant aux détaillants d’aider à endiguer la prolifération des armes imprimées en 3D. Parmi les propositions figurent l’installation de technologies de blocage sur les imprimantes 3D ou le signalement de l’achat d’articles susceptibles d’être utilisés pour fabriquer des armes hybrides.

Mais que peut-on faire face aux armes déjà en circulation dans la communauté ?

Les armes imprimées en 3D ont hérité du surnom d’« armes fantômes », car elles sont difficiles à retracer par les méthodes classiques d’analyse balistique. Alors que les forces de l’ordre peinent à identifier l’origine des armes fantômes saisies, il revient aux chercheurs de trouver une solution alternative. L’analyse chimique des filaments utilisés pour imprimer ces armes pourrait être la clé pour mettre fin à leur réputation d’armes « intraçables ».

Que sont les filaments d’impression 3D ?

Les filaments d’impression 3D sont composés de différents polymères, c’est-à-dire de plastiques. Le principal polymère utilisé pour l’impression 3D à domicile est l’acide polylactique, ou PLA, un bioplastique notamment employé pour fabriquer des sacs-poubelle compostables. D’autres filaments courants sont fabriqués à partir d’ABS – le matériau principal des briques LEGO, apprécié pour sa robustesse – et de PETG, un polymère souple que l’on retrouve dans les gourdes de sport.

Certains filaments spécialisés sont obtenus en combinant plusieurs polymères. Beaucoup contiennent également des additifs – des ingrédients supplémentaires destinés à améliorer la résistance, la flexibilité ou l’apparence.

Les filaments d’impression 3D étant généralement brevetés afin de protéger leurs formulations spécifiques, leurs additifs et autres composants mineurs ne sont en général pas mentionnés sur l’emballage. Or, ce sont précisément ces ingrédients qui pourraient détenir la clé pour retracer les « armes fantômes ».

Le mélange d’ingrédients utilisé dans les filaments d’impression 3D confère à chaque type de filament une signature chimique particulière. Nous pouvons identifier ces signatures grâce à la spectroscopie infrarouge, une méthode qui mesure la manière dont le filament absorbe la lumière infrarouge. Ce motif d’absorption – un profil infrarouge – varie en fonction des molécules présentes dans le filament.

Ce que nous avons découvert

Dans le cadre de nos travaux, menés en collaboration avec ChemCentre – un laboratoire médico-légal public d’Australie-Occidentale – nous avons analysé plus de 60 filaments provenant du marché de détail australien. Nous avons constaté que nombre de ces filaments pouvaient être distingués grâce à leur profil infrarouge, bien qu’ils paraissent identiques à l’œil nu.

Les filaments en PLA, en ABS et en PETG se différencient aisément en raison des différences marquées dans la composition chimique de chacun de ces polymères. Nous avons également réussi à distinguer certains filaments fabriqués à partir du même polymère, grâce à la présence d’additifs mineurs qui modifiaient leur profil infrarouge.

Dans un filament, par exemple, nous avons détecté la présence d’un compatibilisant – un additif qui permet à deux polymères de se mélanger. Cet ingrédient n’a pas été retrouvé dans d’autres filaments reposant sur le même polymère de base, ce qui suggère qu’il pourrait constituer un élément distinctif de la formulation de la marque. Cela indique également que ce filament contenait probablement deux polymères différents, alors qu’un seul était mentionné sur l’emballage.

Ces résultats montrent que l’analyse chimique des filaments peut s’avérer utile, bien qu’il s’agisse de produits de consommation largement disponibles.

Retrouver ce qui semble intraçable

La capacité à distinguer ou identifier différents filaments d’impression 3D pourrait permettre aux experts médico-légaux d’établir des liens entre une arme saisie et un filament saisi, ou entre des armes provenant d’affaires distinctes.

Ces rapprochements peuvent aider les forces de l’ordre à remonter jusqu’aux fournisseurs de ces armes, perturbant ainsi les chaînes d’approvisionnement et la production future.

Si nos travaux montrent que certains filaments d’impression 3D peuvent être différenciés, ce n’est pas le cas de tous. Nous menons désormais des recherches complémentaires en recourant à d’autres techniques analytiques, susceptibles d’apporter des informations supplémentaires, notamment sur les éléments chimiques présents dans les filaments.

La combinaison de différentes techniques nous permettra d’établir un profil chimique complet de chaque filament. Nous espérons que ces informations nous aideront à établir des liens entre une arme imprimée en 3D saisie, le filament à partir duquel elle a été fabriquée et l’imprimante 3D utilisée pour l’imprimer.

En retraçant l’empreinte chimique des armes imprimées en 3D, les criminels ne pourront plus se croire protégés par leur voile d’« intraçabilité ».

Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.