Les décharges électriques des plantes peuvent modifier la qualité de l’air d’une manière inattendue

Lorsque la foudre éclate au-dessus de nos têtes, les plantes au sol peuvent réagir en conséquence.

De faibles décharges électriques, appelées coronas, peuvent se former sur les feuilles des arbres pendant les orages. (Penn State)

Les scientifiques savent depuis longtemps que les plantes et les arbres peuvent émettre de petites décharges électriques visibles à l’extrémité de leurs feuilles lorsqu’ils sont piégés par les champs électriques générés par les orages. Ces décharges, appelées coronas, sont parfois visibles sous la forme de légères étincelles bleues qui brillent autour des objets chargés.

De nouvelles recherches suggèrent que ces étincelles d’origine végétale pourraient altérer la qualité de l’air ambiant d’une manière encore jamais reconnue. Mais on ne sait toujours pas si l’impact de ces mini-étincelles dans l’atmosphère est positif ou négatif.

Dans cette étude, publiée le 9 août dans le Journal of Geophysical Research: Atmospheres, les chercheurs ont recréé les champs électriques des orages en laboratoire et ont analysé les corons émis par huit espèces végétales dans diverses conditions.

Les résultats ont montré que toutes les couronnes créaient une forte abondance de radicaux – des produits chimiques contenant des électrons non appariés qui sont très réactifs avec d’autres composés – qui peuvent modifier considérablement la qualité de l’air ambiant.

“Bien que l’on sache peu de choses sur l’étendue de ces décharges, nous estimons que les corons générés sur les arbres sous les orages pourraient avoir des impacts substantiels sur l’air environnant”, a déclaré dans un communiqué l’auteur principal de l’étude, Jena Jenkins, spécialiste de l’atmosphère à l’université de Penn State.

Les deux radicaux émis par les coronas des plantes sont l’hydroxyle (OH) et l’hydroperoxyle (HO2), tous deux chargés négativement et connus pour oxyder, ou voler des électrons, à un certain nombre de composés chimiques différents, les transformant ainsi en d’autres molécules.

Les chercheurs se sont particulièrement intéressés aux concentrations de radicaux hydroxyles car ils ont un impact plus important sur la qualité de l’air.

“Le radical hydroxyle contribue à l’oxydation atmosphérique totale de nombreux polluants atmosphériques”, a déclaré dans le communiqué le co-auteur de l’étude, William Brune, météorologue à la Penn State University.

Par exemple, si un radical hydroxyle réagit avec des gaz à effet de serre, comme le méthane, il peut éliminer les molécules nocives de l’atmosphère et aider à lutter contre le changement climatique, a expliqué M. Brune.

Mais si le même radical réagit avec l’oxygène, il peut créer de l’ozone, qui, bien que jouant un rôle important dans la haute atmosphère, est toxique pour les humains. Les radicaux peuvent également créer des particules d’aérosol qui nuisent à la qualité de l’air, a-t-il ajouté.

Ce n’est pas la première fois que des chercheurs démontrent le lien entre les orages et les radicaux hydroxyles.

En 2021, une équipe de recherche dirigée par Brune a découvert que la foudre était un important générateur de radicaux hydroxyles dans l’atmosphère. Dans son article, publié dans la revue Science, l’équipe a émis l’hypothèse que les orages pourraient être directement responsables de près d’un sixième des radicaux hydroxyles dans l’atmosphère.

En septembre, une autre équipe dirigée par Brune a publié une étude de suivi, dans la revue Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, qui a montré que les corons produits par des objets métalliques tels que les poteaux téléphoniques et les tours de transmission produisent un niveau légèrement plus élevé de radicaux hydroxyles que les corons végétaux.

Toutefois, les niveaux de radicaux produits par les coronas végétaux et artificiels sont tous deux nettement inférieurs à ceux produits directement par la foudre.

“Même si la charge générée par la couronne [végétale] était plus faible que les étincelles et les éclairs que nous avons examinés auparavant, nous avons tout de même constaté la production de quantités extrêmes de radicaux hydroxyles”, a déclaré M. Jenkins.

Compte tenu du grand nombre d’arbres présents dans les zones exposées à la foudre, les coronas produites par les plantes pourraient représenter une source de radicaux très peu étudiée ayant un effet très imprévisible sur la qualité de l’air, a-t-elle ajouté.

“Il y a environ deux trillions d’arbres dans les zones où les orages sont les plus susceptibles de se produire dans le monde et il y a 1800 orages en cours à tout moment”, a déclaré Mme Jenkins.

Par conséquent, les chercheurs veulent continuer à étudier ces couronnes de manière plus détaillée afin de comprendre pleinement l’effet qu’elles ont sur la qualité de l’air localisée et à une échelle mondiale plus large.

“Le radical hydroxyle est le plus important nettoyeur de l’atmosphère”, a déclaré M. Jenkins. “Donc, en sachant mieux où il est fabriqué, nous pouvons mieux comprendre ce qui se passe dans l’atmosphère.”

D’autres études suggèrent que les orages pourraient devenir plus fréquents et plus puissants en raison des effets du changement climatique causé par l’homme, et il est donc vital de comprendre les effets des orages sur la qualité de l’air, a-t-elle ajouté.

Au cours des expériences, l’équipe a fait une autre découverte qui pourrait contribuer à accélérer ce domaine de recherche : Les décharges foliaires ont émis des pics aigus de rayonnement ultraviolet.

Cela pourrait permettre à l’équipe d’étudier indirectement les endroits où se produisent les coronas sur le terrain et de mesurer leurs effets sur la qualité de l’air à proximité.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche