Propriétéस Diéलेक्त्रिक़ुएस दे ल'यौ दे mer

Les eaux salées des océans couvrent environ 71% de la surface du globe et forment dans leur ensemble une solution multi-électrolytique aqueuse d'une masse environ égale à 1400 milliards de milliards de kilogrammes. Les substances contenues dans une masse si considérable d'eau peuvent être divisées en 2 catégories. La première catégorie inclue les substances dissoutes comme les sels, les composants organiques et les gases dissous; la seconde inclue des substances formant des phases indépendantes, comme les bulles de gase et les particules d'orgines aussi bien organiques qu'inorganiques. Parmi les substances dissoutes, on distingue par ailleur les composés électrolytiques des substances non-électrolytiques. Lorsqu'un composé ionique est dissout dans de l'eau, ses molécules se décomposent en ions. Ce sont ces charges mobiles qui permettent la conductibilité électrique d'une solution électrolytique. En effet, lorsqu'on place deux électrodes, l'une négative et l'autre positive, dans la solution, les ions vont être attirés vers l'électrode de signe opposé. Les cations (ions positifs) se dirigent vers la cathode (électrode négative), alors que les anions (ions négatifs) se déplacent vers l'anode (électrode positive). Ce mouvement de charges électriques est un courant. La présence de telles substances dans l'eau a pour effet de diminuer la la résistance électrique de cette dernière. Ce phénomène n'existe pas pour les substances non-électrolytiques. Lorsqu'un composé covalent est dissout dans l'eau, il se produit une dissolution moléculaire. On retrouve alors des molécules en solution. Ces molécules étant neutres, elles ne réagiront pas à la présence d'électrodes et il n'y aura pas de courant électrique.

Les substances dissoutes dans l'eau de mer sont principalement des sels. La composition chimique détaillée de l'eau de mer est complexe. Ici, on rapelle simplement qu'un échantillon 'typique' d'eau de mer pesant 1 kg contient environ 19 g de chlorine sous la forme d'ions chlorures, 11 g d'ions sodium, 1.3 g d'ions magnesium et 0.9 g de sulfures (principalement sous la forme d'ion sulfate).

L'intuition du capitaine Némo

Ceci est blog scientifique rédigé par des chercheurs et ingénieurs du Laboratoire d'Océanographie Spatial de l'Ifremer qui tente de communiquer de manière générale sur la "mesure de la salinité de la surface des océans depuis l'Espace".
Nous entrons dans une nouvelle ère de l'océanographie spatiale puisque pour la première fois depuis les débuts de l'observation des océans par satellites, de nouveaux systèmes d'observation spatiaux permette maintenant de mesurer la salinité à la surface des océans. Le 2 novembre 2009, la mission satellite européenne d'observation de la terre SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) a en effet été mise en orbite avec succès par l'Agence Spatiale Européenne. L'instrument à bord de ce satellite (un radiomètre interférométrique hyperfréquence) permet de restituer pour la première fois à l'échelle du globe les variations d'humidité dans les couches superficielles des sols sur les terres émergées et la salinité à la surface des océans. En 2011, la NASA (agence spatiale américaine) lancera également un satellite dédié à la mesure globale de la salinité des océans: la mission Aquarius/SAC-D. Parallèlement à cela, notre équipe a récemment développé une nouvelle méthodologie de mesure de la salinité de surface dans les océans chauds tropicaux à partir des données du capteur satellite Advanced Microwave Scanning Radiometer-Earth Observing system (AMSR-E) qui a été lançée en 2002.

Dans ce blog, on tentera notamment de répondre à la question suivante: pourquoi et comment diable vise-t-on à mesurer 35 grammes de sels dans 1 kg d'eau de mer depuis une altitude de 700 Kms avec une précision de 0.1 grammes ? On y discuttera notamment de l'importance de cette mesure pour l'océanographie physique, la biologie, la bio-géochimie, et l'écologie des océans. On illustrera la salinité vue depuis l'Espace à l'échelle globale et sur des zones particulières (panache des grands fleuves, courants, ..) On parlera des méthodes et des problématiques associés à la mesure de ce paramètres clef des océans depuis un capteur embarqué sur un satellite. On illustrera nos méthodes et découvertes suites aux premières observations de SMOS et pour les océans Tropicaux, on considera également l'analyse des données du capteur AMSR-E.

Pour commencer ce blog, rapellons d'abord la formidable intuition de Jules Vernes, qui, dès 1869, intuita l'importance pour la terre et ses habitants du contenu en sels des océans. Dans 20 000 lieues sous les mer, le scientifique français Pierre Aronnax rapporte ainsi les propos du Capitaine Némo:

" Les sels, dit-il, sont en quantité considérable dans la mer, monsieur le professeur, et si vous enleviez tous ceux qu’elle contient en dissolution, vous en feriez une masse de quatre millions et demi de lieues cubes, qui, étalée sur le globe, formerait une couche de plus de dix mètres de hauteur. Et ne croyez pas que la présence de ces sels ne soit due qu’à un caprice de la nature. Non. Ils rendent les eaux marines moins évaporables, et empêchent les vents de leur enlever une trop grande quantité de vapeurs, qui, en se résolvant, submergeraient les zones tempérées. Rôle immense, rôle de pondérateur dans l’économie générale du globe !"

"
Jules Vernes, 20 000 lieues sous les mer, 1869.