Science décalée : l'effondrement de la banquise étudié avec du riz soufflé

Lorsque vous prendrez votre prochain petit déjeuner, vous ne regarderez plus votre bol de céréalescéréales du même œilœil. Imaginez : le lait représente l'océan antarctiqueantarctique et le riz soufflé est la glace qui craquelle et s'imbibe de liquide. C'est en tout cas le moyen original qu'ont trouvé Einav et François Guillard, deux physiciensphysiciens de l'université de Sydney, en Australie, pour étudier les effets des fluides sur les matériaux poreux.

Le blé soufflé est poreux à l’instar de la glace ou de la roche. © Amy, Flickr  

Dans leur étude, publiée le 12 octobre 2018 dans la revue Science Advances, les chercheurs se sont ainsi penchés sur les « tremblements » de riz pour étudier les mécanismes derrière les craquements et les effondrementseffondrements des glaciersglaciers et de la banquise, mais aussi des dolinesdolines (affaissementaffaissement du sous-sol du une dissolution du calcairecalcaire) ou les ruptures de barrages. Pour cela, le riz soufflé constitue un excellent modèle, assurent-ils. D'abord, il n'est pas cher. En France, un paquetpaquet de 500 grammes de céréales, type Rice Krispies, coûte entre 1 et 3 euros. C'est aussi bien plus pratique : « Nous n'avons pas encore de barrage de 100 mètres de haut installé dans notre laboratoire », plaisante Einav Guillard, professeur de géomécanique. Mais les deux chercheurs ont surtout découvert que les interactions entre le riz soufflé et le lait reproduisent fidèlement celles que l'on peut observer entre le rocher ou la glace, et l'eau, à une échelle réduite et à une vitesse très accélérée. Là où la banquisebanquise met des années à fondre, les céréales s'imbibent de lait en quelques minutes.

Les « tremblements de riz » en équation

Pour leur expérience, les chercheurs ont placé le riz soufflé dans un tube de 17 centimètres de haut et 14 centimètres de diamètre au dessus d'un filtre granulairegranulaire plus fin et placé dans un bol. Ils ont ensuite injecté le lait dans le bol et exercé une pression plus ou moins forte au-dessus du tube. Lorsque le lait entre en contact avec les céréales, il monte progressivement par capillarité dans le tube, entraînant une série de craquements sonores et d'effondrements, surnommés « tremblements de riz ». Au fur et à mesure, le délai entre les craquements s'allonge selon une courbe linéaire. Les deux physiciens ont ainsi pu établir une série d'équations simulant quand, où et pourquoi les effondrements surviennent. 

La glace se craquelle par mouvements brusques au rythme de deux secousses par jour ; une fréquence beaucoup plus élevée avec le riz soufflé. © Cari, Flickr

Des calculs qui coïncident étonnamment avec ce que l'on peut observer dans la nature. Dans les glaciers de l'Antarctique, il se produit ainsi deux énormes secousses par jour d'une magnitude équivalente à des tremblements de terre de niveau 7, causées par un brusque mouvementmouvement de la glace sur les plaques rocheuses rugueuses. Des « vaguesvagues sismiques » qui peuvent être captées jusqu'en Australie. Un phénomène que l'on peut également observer sur les barrages, où l'humidité grimpant lentement par capillaritécapillarité dans les rochers finit par compacter le bétonbéton. L'expérience permettra ainsi peut-être de mieux détecter de futurs effondrements.

Ce n'est pas la première fois que ces chercheurs s'intéressent aux Rice Krispies. Mais jusqu'ici, ils n'avaient testé ses propriétés que sur les céréales sèches pour simuler comment les rochers s'effritent et s'éboulent lorsqu'ils sont soumis à une pression. L'ajout d'un ingrédient fluide rajoute un facteur à l'équation. Prochaine étape : passer le bol au micro-ondes pour imiter le réchauffement climatiqueréchauffement climatique ?