TPE
On a tous déjà vu des papillons de toutes les couleurs volant autour de nous , laissant une fine poudre sur les doigts? Avez-vous déjà vu ce magnifique papillon morpho ?
Savez vous pourquoi on voit ce papillon de différentes couleurs ?
Le rôle d'intimidation est un rôle qui permet à certains animaux vulnérables de repousser ces prédateurs grâce à un changement de couleur ou encore grâce à l’apparition de formes effrayant les animaux. C'est le cas du papillon morpho.
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Pour avoir la chance de rencontrer cette extraordinaire créature qu'est le papillon morpho, il vous faudra sillonner les forêts tropicales d'amérique latine. Ce morpho vous impressionnera par ces 20 cm d'envergure qui en fait l'un des plus grands papillons du monde. Vous ne pouvez pas le rater : il peut se voir jusqu'à un kilomètre de distance. Il en existe environ 80 espèces comme le morpho cypris ou encore le morpho amora.
Tous ces papillons vous éblouiront de par leurs ailes d'une couleur bleue métallique. Mais attention, il pourra vous échapper car lorsque ses ailes sont repliées, il se confond totalement à son environnement. En effet de profil, le morpho a seulement une aile de couleur bleue qui est celle éclairée, et l'autre est de couleur brune. Éclairée de face, on peut de nouveau admirer ses ailes de couleur bleue métallisée. Enfin, à contre jour, le bleu disparaît pour laisser place à des couleurs plus discrètes qui se fondent dans l'environnement. A cela s'ajoute des dessins simulant des yeux, véritable artifice ayant deux fonctions : la première est celle d'effrayer ses prédateurs et la seconde est d'inciter ces derniers à attaquer de préférence à cet endroit plutôt que le corps du papillon.
Maintenant, intéressons nous à l'origine de la couleur du morpho. Si les ocelles du morpho, c'est à dire les yeux inscrits sur ses ailes, tirent leurs couleurs de pigments bruns par un phénomène d'absorption de certaines radiations lumineuses, le bleu métallique vient de tout autre part. Contrairement à ce que nous pensions comme l'araignée paon et le caméléon, le morpho n'utilise pas un phénomène d'absorption grâce à des pigments car si vous avez un esprit scientifique, vous avez dû vous demander comment un pigment peut-il faire changer la couleur du morpho selon l'angle de vue sous lequel on le regarde.
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Ainsi nous avons commencé à enquêter et nous avons découvert que les ailes du morpho constituent un bel exemple de couleur structurale. En effet, la couleur provient d'interférences se créant dans la structure des écailles de l'aile. Ces couleurs sont durables et iridescentes. Analysons donc la structure des ailes du morpho. Le papillon morpho a une structure très complexe. En effet, cette structure est dite
multi-échelle car on trouve des structures différentes à diverses échelles:
-à l'échelle du centimètre, l'aile est composée de deux membranes.
-à l'échelle du micromètre, on peut voir que les membranes sont constituées de deux couches d'écailles qui sont situées sur la couche supérieure des ailes.
-à l'échelle du nanomètre, on peut observer d'autres structures qui sont composées de stries et de lamelles.
Mais ce qui est exceptionnel c'est comment cette couleur bleue métallique se crée. En effet, la lumière incidente arrive sur les ailes du papillon. Une grande partie de celle-ci est réfléchie par un phénomène de diffusion optique. Mais le reste de la lumière fait un aller-retour à l'intérieur de la structure du morpho. Pour mieux visualiser ce qu'il se passe, imaginez un miroir. Pour que vous vous voyez, il faut que toute la lumière soit réfléchie. Revenons à notre cas, du fait de l'agencement des écailles du papillon, seules les longueurs d'ondes bleues sont réfléchies. Cette structure joue un rôle de filtre interférentiel. Ainsi, la lumière bleue va se coordonner, en effectuant son retour, avec la lumière réfléchie qui elle est composée de toutes les radiations lumineuses, et donc le morpho devient de ce bleu métallique par annulation des autres radiations. C'est ce qu'on appelle les interférences.
Rien de tout cela ne serait possible, si la structure du morpho n'avait pas la bonne épaisseur pour filtrer seulement les radiations bleues.
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Mais alors pourquoi la couleur est changeante d'un endroit à un autre ?
C'est très simple, comme le caméléon, le papillon morpho n'a pas une structure régulière, autrement dit l'épaisseur des écailles varient de quelques nanomètres. Mais cela est suffisant pour animer le phénomène d'iridescence qui rend ce papillon si magnifique. Ces écailles réfléchissent 70% de la lumière. Le nombre de couches d'écailles des ailes du morpho détermine donc la brillance de sa couleur bleue. Pour citer un exemple, le papillon morpho rhetenor qui est constitué de 12 couches d'écailles émet une couleur bien plus lumineuse que le morpho didius qui lui est constitué de 6 couches. Chez les papillons morpho, cette configuration des ailes est précise mais non régulière, ce qui lie au phénomène d'interférence, le phénomène d'irisation.
On peut donc dire avec toutes ces informations, que la couleur du morpho n'est pas dû comme on pourrait le penser à l'absorption de la lumière par des pigments de couleurs, mais au phénomène d’interférence (à noter que ce phénomène est moins présent chez les femelles morpho que chez les mâles du fait de leurs couleurs moins éclatantes).
En conclusion, le papillon morpho est un animal incroyable du fait de la complexité de sa structure mais aussi de son apport à l'humain. En effet la structure du papillon morpho intéresse les physiciens du monde entier qui essayent d'imiter ces caractéristiques en reproduisant des surfaces dont les structures sont les mêmes que celle du papillon morpho. Même ci à ce jour cela reste compliqué à réaliser puisque l'échelle des structures de la surface doit être la même que celle des ailes du papillon morpho (donc jusqu'à l'échelle du nanomètre), les physiciens ne perdent pas espoirs car cela permettrait de pouvoir contenir la lumière pour les applications télécoms des fibres optiques par exemple.
