Si seulement l’Amérique du XIXe siècle avait écouté une femme scientifique – Numéro 78: Atmosphères

HLes changements climatiques induits par l’homme peuvent sembler être un phénomène purement moderne. Même dans la Grèce antique, cependant, les gens comprenaient que les activités humaines pouvaient changer le climat. Plus tard, les premiers États-Unis ont été un laboratoire pour observer cela lorsque leurs colons ont changé de nature. En 1800, on savait que le déboisement en masse des forêts augmentait les températures dans l’est des États-Unis et que les changements climatiques suivaient les pionniers lorsqu’ils se propageaient vers l’ouest.

Les causes de ces changements et l’idée qu’ils pourraient avoir une portée mondiale proviennent d’éminents scientifiques européens. Eunice Foote, une chercheuse américaine amateur du XIXe siècle, a fait une première découverte cruciale sur le changement climatique mondial. Son récit donne un aperçu de la science américaine ancienne, des femmes scientifiques et de l’évolution de la compréhension du climat. Il révèle également comment cette compréhension aurait pu évoluer différemment pour mieux traiter les problèmes climatiques d’aujourd’hui.

«Foote est passée de la fille d’un agriculteur à l’une des plus grandes scientifiques du changement climatique», déclare John Perlin, chercheur invité à l’Université de Californie à Santa Barbara et auteur de livres sur l’énergie solaire et sur d’autres sujets. Perlin est en train d’écrire un livre sur Foote. Ses recherches archivistiques approfondies et une visite dans les lieux où elle a vécu et travaillé ont permis de mieux comprendre son environnement et son développement.

TL’histoire du changement climatique commence dans les années 1820, lorsque le scientifique français Joseph Fourier découvrit l’effet de serre en reconnaissant que les gaz atmosphériques devaient piéger la chaleur du soleil. En 1859, le physicien irlandais John Tyndall identifia la vapeur d’eau atmosphérique et le dioxyde de carbone, CO2, en tant que composants principaux de l’absorption du rayonnement thermique. Mais dans un morceau d’histoire scientifique retrouvé seulement en 2011, Foote captura Tyndall de trois ans lorsque ses expériences de 1856 révélèrent pour la première fois les rôles de la vapeur d’eau et du CO2. CO atmosphérique2 les niveaux à l’époque n’étaient que d’environ 290 parties par million (ppm) et le changement climatique mondial n’était pas encore un problème connu. Foote a néanmoins prédit que la modification des taux de CO2 niveaux pourraient changer les températures mondiales, comme on le voit aujourd’hui avec le CO2 à plus de 400 ppm.

Qui était Eunice Foote? Au moment de sa découverte, elle était une femme et une mère de 37 ans. Née Eunice Newton en 1819 dans une ferme du Connecticut et élevée en grande partie par une sœur aînée, elle passa une grande partie de sa vie dans le nord de l’État de New York, une vie marquée par des événements qui ont contribué à son succès scientifique.

"Foote est passée de la fille d’un agriculteur à l’un des grands scientifiques du changement climatique."

L’un des facteurs était son excellente scolarité. De 17 à 19 ans, Foote a assisté au séminaire féminin de Troy à Troy, New York. Cette «Mecque des femmes» avait été fondée par la féministe Emma Willard en 1824 en tant que première école préparatoire pour femmes. Elle partageait des installations avec l’école Rensselaer (plus tard l’Institut polytechnique Rensselaer), dont le cofondateur, Amos Eaton, était un fervent partisan de la formation scientifique pratique. Selon Perlin, outre les programmes d’études scientifiques, les écoles comprenaient les deux seuls laboratoires de chimie au monde réservés aux étudiants. C’est ici, dit-il, que Foote a appris la technique de laboratoire et comment structurer et mener à bien un projet de recherche.

Foote a également été influencée par une voisine célèbre, Elizabeth Cady Stanton, une figure majeure des premiers mouvements de défense des droits des femmes et du suffrage, qui a ensuite collaboré avec Susan B. Anthony. Stanton a co-organisé la première convention sur les droits des femmes tenue aux États-Unis, qui s’est réunie à Seneca Falls, dans l’État de New York, en 1848. Foote ya assisté et a signé la «Déclaration des sentiments» de la convention, qui énonçait les changements sociaux nécessaires pour inclure pleinement les femmes. Plus que cela, elle a aidé à préparer les actes de la conférence. Perlin pense qu’elle était particulièrement motivée par une résolution selon laquelle toutes les professions devraient être ouvertes aux femmes.

Comme Perlin le fait remarquer, à côté de la signature de Foote sur la Déclaration de sentiments, vous auriez vu la signature de son mari, Elisha. Il était l’un des rares participants masculins à signer, une démonstration de son soutien qui devait avoir un sens pour Eunice. Elisha a également partagé ses intérêts scientifiques. Il connaissait Joseph Henry, le principal scientifique américain de l’époque et le secrétaire fondateur de la Smithsonian Institution. Elisha effectua des travaux météorologiques pour le Smithsonian et, conjointement avec Eunice, lut les écrits de Henry sur le climat.

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LE PREMIER MOT SUR LE RÉCHAUFFEMENT GLOBAL: En 1856, dans Journal américain d’art et de scienceEunice Foote a écrit: «L’effet le plus important des rayons du soleil sur le gaz d’acide carbonique que j’ai découvert se trouve dans cette couche.» Cette ligne préconçue était le résultat de ses expériences montrant la proportion de dioxyde de carbone (alors appelé «acide carbonique») dans l’atmosphère. modifié sa température.Journal américain d’art et de science

Toutes ces influences ont contribué au document de référence de Foote intitulé «Les circonstances influant sur la chaleur des rayons du soleil». Il a été présenté à la réunion de 1856 de l’Association américaine pour le progrès de la science (AAAS), mais pas par elle. Elisha a lu son propre document de recherche alors que celui d’Eunice a été présenté et lu par Henry. Contrairement aux autres rapports de cette réunion, il n’a pas été publié dans les actes. Néanmoins, il est devenu un peu connu. Il a été brièvement décrit dans quelques journaux. Scientifique américain écrit que le travail d’Eunice offrait «une preuve abondante de la capacité de la femme à enquêter sur tous les sujets avec originalité et précision». Heureusement, il apparaît entièrement sous le nom de Foote dans le numéro de 1856 de Le journal américain des sciences et des arts.

Mais alors sa découverte s’est perdue. Cela aurait pu le rester, à l’exception de Raymond Sorenson, un géologue pétrolier à la retraite, et d’une dose de ce qu’il appelle «la chance aveugle». Il a rassemblé d’anciens exemplaires du Annuel de la découverte scientifique, résumé annuel de la recherche scientifique. Dans le volume de 1857, Sorenson découvrit une description du travail de Foote et réalisa rapidement qu’il voyait le premier lien signalé entre le CO2 et le changement climatique. En 2011, il a présenté ses conclusions dans un journal publié par sa société professionnelle. «J’ai eu plus de réaction à cela que tout ce que j’ai jamais écrit», a-t-il déclaré, une attention qui continue à mesure que scientifiques et historiens absorbent la révélation des travaux de Foote – en particulierth année après sa naissance.

"Je me demandais combien d’Eunice Footes sont à découvrir."

Les recherches de Foote utilisaient un appareil simple, deux cylindres (vraisemblablement en verre clair) de 4 pouces de diamètre par 30 pouces de long, chacun contenant deux thermomètres. Elle remplit ces tubes avec différents gaz et compara leurs réponses thermiques à la lumière du soleil, à en juger par leur élévation de température. Foote a constaté que l’air humide absorbe plus de radiations solaires que l’air sec; et ce qu’elle a appelé le gaz d’acide carbonique, c’est le CO2, absorbe plus de radiations que l’air ordinaire. Ce tube a atteint une température de 120 degrés Fahrenheit par rapport à 100 degrés Fahrenheit pour l’air ordinaire et s’est refroidi plus lentement. Elle a également constaté que le tube contenant du CO2 est devenu beaucoup plus chaud que les tubes remplis d’hydrogène ou d’oxygène dans des conditions égales.

Foote a sans aucun doute précédé Tyndall dans la découverte des rôles majeurs du CO2 et vapeur d’eau. Cela était remarquable pour un amateur de la jeune communauté scientifique américaine, comparé à un professionnel instruit travaillant dans un cadre scientifique européen mature. Tyndall, cependant, a établi une caractéristique essentielle que Foote n’avait pas. En utilisant une source infrarouge dans son laboratoire bien équipé, il a montré que l’effet de serre n’était pas déclenché par la lumière directe du soleil mais par le rayonnement infrarouge provenant de la surface chauffée de la Terre. L’expérience de Foote n’était pas conçue pour faire la distinction entre les deux modes (bien que l’analyse actuelle montre des preuves de l’effet infrarouge dans ses données). Tyndall mérite de reconnaître sa contribution à la découverte de cet élément essentiel du mécanisme de la serre.

OL’un des enseignements de la vie de Foote est que la recherche originale découle de l’accès à une éducation scientifique et à des possibilités de mentorat et de discussions. Plusieurs études montrent que la même chose est vraie aujourd’hui. Il est également important de réfléchir à la manière dont les recherches de Foote ont été reçues. Pourquoi ne pouvait-elle pas présenter son propre travail à AAAS, et pourquoi a-t-il été omis du compte rendu? Pourquoi son travail n’at-il pas reçu une plus grande attention? Comme Leila McNeill l’a souligné dans Smithsonian.com, les préjugés à l’égard des femmes constituent une part importante de la réponse. Les femmes pouvaient rejoindre les AAAS à cette époque, mais l’historienne des sciences Margaret Rossiter note une hiérarchie interne dans l’organisation qui classe les hommes «professionnels» sur les femmes «amateurs». Cela pourrait expliquer le déclassement de la présentation de Foote.

Plus tard, Tyndall a fait une omission plus grave. Les articles qu’il avait écrits sur sa découverte en 1859, puis en 1861, cinq ans après l’œuvre de Foote, ne mentionnaient pas ses résultats, bien qu’il cite ceux de Fourier et d’autres. La priorité de la découverte a toujours été une question sérieuse en science. Ne citant pas le travail de Foote, Tyndall occupa le devant de la scène en tant que «père de la climatologie». Tout aussi important à long terme, son omission empêchait également le travail de Foote de contribuer à la climatologie telle qu’elle se développait en Europe.


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Secrets dans la glace

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Le sexisme a coloré la perception de Tyndall des femmes en tant que scientifiques, comme le révèle un passage de la biographie, L’ascension de John Tyndall. L’auteur du livre, Roland Jackson, écrit que Tyndall "a souvent montré de la surprise face aux capacités intellectuelles des femmes. Bien qu’il ait imaginé que les femmes puissent comprendre tout ce que les savantes ont révélé, il ne pensait pas qu’elles avaient le même pouvoir d’imagination et de découverte"

Cette attitude était-elle suffisante pour que Tyndall ignore délibérément le travail de Foote? Dans un article publié cette année, Jackson nie cette possibilité. Il soutient que la mauvaise communication entre la science américaine et européenne rend probable que Tyndall n’ait simplement pas connaissance des recherches de Foote. Il ajoute que dissimuler son travail n’aurait pas été dans le caractère de Tyndall. Perlin, cependant, pense que cette omission était délibérée. Il fait valoir que les recherches de Foote ont paru dans des publications où Tyndall était pratiquement certain de les avoir vues. Perlin note également un autre incident où Tyndall n’a pas crédité les travaux antérieurs d’un autre chercheur américain (qui se trouvait être Joseph Henry).

Quel que soit le lien entre Tyndall et son traitement des recherches de Foote, son attitude faisait écho à ce que beaucoup de ses collègues hommes pensaient des femmes dans les sciences. Malgré cette barrière, Foote est une source d’inspiration pour les femmes scientifiques d’aujourd’hui. L’une d’entre elles, Leila Carvalho, est professeure de météorologie et de climatologie à l’Université de Californie à Santa Barbara. En réponse à un récent séminaire sur l’université de Foote, Carvalho a écrit que ses réalisations «tremblaient dans mon cœur» et ajoutait: «Je me suis demandé combien d’Eunice Footes sont à découvrir et quelle part de leur héritage a voilé ou même discrédité parce qu’ils ne peuvent résister à la pression exercée contre le genre, l’appartenance ethnique et la race. "

Carvalho souligne une opportunité perdue pour la science. Si les résultats de Foote avaient été rapidement et largement reconnus aux États-Unis et en Europe, ils auraient peut-être suscité l’intérêt américain pour la climatologie. Cette science aurait pu être appliquée au changement climatique, car les vieux cernes et d’autres données montraient une montée rapide des températures dans l’hémisphère Nord après les années 1860. Avec une telle longueur d’avance, les États-Unis auraient peut-être développé une appréciation plus profonde et une réponse plus forte aux dangers du changement climatique que celle que nous voyons aujourd’hui de notre gouvernement. Cela profiterait au monde entier, et tout cela grâce aux efforts d’une femme scientifique américaine.

Sidney Perkowitz, professeur émérite de physique Candler à l’Université Emory, écrit régulièrement sur la science à l’intention des lecteurs. Sa pièce de théâtre Gloire Assez (2005) traite de Rosalind Franklin et de la découverte de la structure de l’ADN. Ses derniers livres sont Physique: Une très courte introduction, et Les vrais scientifiques ne portent pas de cravates. @physp

Image principale: Everett Historical / Shutterstock

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