Niels Stensen


Niels Stensen
Niels Stensen.

Niels Stensen (latinisé en Nicolaus Stenonis, en français Nicolas Sténon, en anglais Nicolas Steno et en italien Niccolo' Stenone) est un anatomiste et géologue d'origine danoise, né le 10 janvier 1638 à Copenhague et mort le 26 novembre 1686 à Schwerin. Il fut l'un des premiers à formuler des principes en géologie, une branche alors bien peu connue des sciences naturelles. Le plus connu d'entre eux est le principe de la superposition, d'après laquelle la couche supérieure d'une succession sédimentaire est toujours plus récente que les couches sous-jacentes, à moins de remaniements ultérieurs.

Sa vie est en grande partie marquée par son conflit personnel entre les explications religieuses des phénomènes naturels ayant cours alors et les découvertes scientifiques qu'il fit en ce domaine. Cela conduisit à sa fin funeste.

Sommaire

Sa vie et ses découvertes

Après avoir terminé ses études universitaires à Copenhague, Steno voyagea en Europe. Il aurait aimé voyager toute sa vie. Pendant ses voyages, il entra en contact avec des physiciens et d'autres scientifiques renommés, surtout aux Pays-Bas, en France et en Italie.

En 1660, il commença l'étude de la médecine à Leyde, qui passait alors pour le centre de la connaissance médicale en Europe. En 1665, il partit pour Florence. Par ses études anatomiques, il attira l'attention du grand-duc de Florence, Ferdinand II de Médicis. Ferdinand lui octroya un poste à l'hôpital, ce qui lui laissa peu de temps pour ses études propres. De plus, il fut élu à l'Accademia del Cimento, un groupe de chercheurs inspirés par les approches scientifiques de Galilée.

Ses études en anatomie portaient sur le système musculaire et la manière dont la contraction musculaire s'opérait. Il utilisa la géométrie des muscles pour montrer qu'un muscle en contraction changeait bien de forme, mais non de volume.

En 1669, étudiant des cristaux de quartz d'origines et de formes différentes, il remarqua que leurs faces forment toujours les mêmes angles entre elles[1]. Cette découverte fut reprise par Jean-Baptiste Romé de L'Isle et généralisée à l'ensemble des cristaux, marquant le début de la cristallographie moderne.

Recherche en géologie

Illustration de l'ouvrage de Steno Elementorum myologiæ specimen (1667), où sont comparées les dents d'un requin et les « pierres de langue ».

En octobre 1666, deux pêcheurs prirent un énorme requin près de Livourne. Steno en étudia la tête et sortit une publication à ce sujet en 1667. En étudiant les dents du requin il remarqua qu'elles avaient beaucoup de points communs avec - ce qui s'avéra être plus tard – des dents fossilisées de requins trouvées en montagne. À l'époque on les appelait Glossopètres ou « pierres de langue ». Pline l'Ancien avait expliqué que ces pierres venaient soit du ciel soit de la lune. D'autres encore prétendaient que les fossiles poussaient naturellement dans les roches. Fabio Colonna avait déjà démontré de façon convaincante que les glossopètres étaient des dents de requin[2], dans son traité De glossopetris dissertatio publié en 1616[3]. Stensen ajouta à la théorie de Colonna une discussion sur la différence de composition entre des dents de requins vivants et les pierres de langue, émettant l'idée que les fossiles pouvaient changer de composition, sans que cela ne fût visible extérieurement. C'est pourquoi il peut être considéré comme un précurseur précoce de la théorie des particules : la matière est constituée de particules extrêmement petites, qui sont interchangeables.

Au moment des découvertes de Steno, la définition du mot fossile était différente de celle d'aujourd'hui : tous les objets excavés étaient appelés fossiles, aussi bien les cristaux, les minerais que les restes pétrifiés de vie antérieure (les fossiles dans le sens moderne du mot). Steno remarqua donc que les roches contenaient des objets qui n'étaient pas formés à l'intérieur de celles-ci, mais qui y étaient inclus pendant leur formation. Cela conduisit à la théorie des processus de sédimentation, que Steno décrivit en 1669, dans l'ouvrage voulu comme introduction De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus. Étant donné qu'il attacha toujours plus d'importance à la religion qu'à la science, il en resta à cette introduction et n'écrivit jamais un ouvrage complet à ce sujet, bien que cela eût été son intention.

Les principes de Steno

Steno formula trois principes (ou lois) qui se sont avérés être de grande importance pour la sédimentologie et la stratigraphie.

Le principe de l'horizontalité primaire

En partant de l'hypothèse que toute roche et tout minéral s'y trouvant ont été liquides, Steno en tira que les couches de roche et les sédiments équivalents ont été formés par le fait que les particules, dans l'eau ou un autre liquide, se déposent au fond. Ce processus devrait donner des couches horizontales qui se suivent. Le principe de l'horizontalité primaire qui en résulte implique que des couches de roches qui ne sont pas (plus) en position horizontale sont le résultat de modifications ultérieures au moment de la sédimentation.

Le principe de la superposition

De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus (1669).

Un autre principe que Steno formula dit que lorsqu'un objet solide est entouré d'un autre objet solide (par exemple un fossile par un sédiment), l'objet englobant prend la forme de l'objet englobé. Steno en conclut que les fossiles et les cristaux devaient avoir été pétrifiés avant la formation de la roche. Si une « pierre de langue » avait poussé dans une roche, la pierre de langue devait s'être formée suivant la roche, tout comme une racine, qui pousse dans une fissure et la remplit.

Ceci était justement bien le cas des veines et cristaux se développant dans les roches. Steno en tirait que ces veines devaient être apparues par le fait que des liquides percolaient au travers de la roche. Suivant l'idée que des matières solides englobantes prenaient leur forme d'après les matières englobées, Steno en arriva au principe de la superposition : les couches les plus récentes devaient être apparues au-dessus des couches les plus anciennes. La Loi de Steno est donc la suivante : « les couches de roche sont formées successivement, avec les plus anciennes en dessous et les plus récentes au-dessus, à moins que des processus ultérieurs n'aient modifié ce principe ». C'est cette théorie qui donna sa notoriété mondiale à Steno et qui fit qu'il peut être considéré comme le fondateur de la stratigraphie.

Afin d'expliquer les nombreuses exceptions aux principes de l'horizontalité primaire et de la superposition, Steno utilisa des exemples tels que les grottes, avec leur érosion d'une partie de la couche sous-jacente et qui lors d'éboulements font que de grandes parts de la roche supérieure se retrouvent sur une partie bien plus ancienne. Ceci était en fait la première description connue d'une disconformité ou (en stratigraphie historique) hiatus (une période de non-sédimentation, lors de laquelle aucun sédiment n'est déposé : il « manque » donc dans une roche une période temporelle).

Il développa aussi l'hypothèse que les roches peuvent être soulevées par des forces souterraines. Maintenant, un phénomène géologique tout normal, mais, à l'époque de Steno, une idée révolutionnaire. Ceci expliquait pour lui comment l'on pouvait trouver des dents de requins en haute montagne. De même des roches fondues (magma) peuvent constituer une exception à la loi de la superposition par le fait qu'en tant que roche plus jeune, elle peut être formée sous, entre ou au travers de roches plus anciennes.

Cette loi de Steno parle de temps relatif, étant donné que deux couches de roche horizontales l'une sur l'autre peuvent être formées avec un hiatus de millions d'années (certains sédiments océaniques) ou de seulement quelques heures (dépôts de marées).

Le principe de la continuité latérale

Suivant la troisième loi de Steno, la loi de la continuité latérale, les couches sédimentaires se suivent en principe latéralement, ce qui veut dire horizontalement. Les processus sédimentaires, en conclut Steno, ne s'arrêtent pas à l'endroit où sont trouvés les sédiments. C'est ainsi qu'il expliqua pourquoi la même roche se retrouve souvent en forme de collines sur les deux côtés d'une vallée. Entre, dans la vallée, ce sédiment était érodé. Maintenant nous savons que sur une grande échelle la sédimentation ne doit pas toujours se passer de manière latérale : un bassin sédimentaire n'est pas illimité, mais c'est toujours à l'heure actuelle un principe important de géologie.

La religion opposée à la science

La vision religieuse de Steno a été fortement influencée par ce qu'il a découvert sur le plan scientifique. Bien qu'il eût reçu une éducation luthérienne, Steno doutait fortement de ses conceptions religieuses. Après des études théologiques à Florence, il en conclut que le catholicisme romain était la véritable Église, et il devint catholique en 1667.

Ces conceptions religieuses commencèrent à s'opposer de plus en plus à ses observations scientifiques. Plus particulièrement, la différence entre l'histoire de la création (qui était considérée à l'époque comme le rapport réel de la naissance de la terre) et la formation des couches de la terre l'occupa fort.

Lors de son étude de deux cas de roches largement répandues dans les Apennins, Steno remarqua que les couches les plus profondes ne contenaient pas de fossiles, alors que les couches placées plus hauts étaient riches en fossiles. Il expliqua ceci en « datant » les couches inférieures d'avant et les couches supérieures d'après le déluge.

Par le fait que Steno se retira de plus en plus dans la religion, que comme évêque il alla travailler en Allemagne et au Danemark, et qu'il s'éloigna de son entourage, il devint de plus en plus malheureux et cela conduisit à sa mort dans la misère à Schwerin.

Sa vie et son œuvre sont l'objet d'études approfondies, en particulier depuis la fin du XIXe siècle. De plus, sa vertu et sa piété étaient remarquables. En 1987, le pape Jean-Paul II le déclara bienheureux.

Publications

  • Observationes anatomicae (1662)
  • De Musculis et Glandulis Observationum Specimen (1664)
  • Elementorum myologiæ specimen, seu musculi descriptio geometrica : cui accedunt Canis Carchariæ dissectum caput, et dissectus piscis ex Canum genere (1667)
  • Discours sur l'anatomie du cerveau (1669) [1]
  • De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus (1669)

Anecdotes

  • La ville d'Issy-les-Moulineaux (Hauts de Seine/France) a donné le nom de Nicolas Sténon à un passage, situé dans le quartier Corentin Celton-Les Varennes, d'une longueur de 60 mètres. Son nom lui a été attribué par une délibération du Conseil municipal du 7 février 2002. Ce nom a été choisi en souvenir de Nicolas Stenon venu à Issy vers 1665[4].

Notes

  1. (de) R.C. Evans (trad. J. Pickardt et E. Riedel), Einführung in die Kristallchemie [« An Introduction to Crystal Chemistry »], Walter de Gruyter & Co., 1976 (ISBN 3-11-003976-1) 
  2. (it) Site internet du Centro dei Musei di Scienze Naturali, université de Naples. Consulté le 11 août 2007
  3. (it) Francesco Abbona, Geologia, Dizionario Interdisciplinare di Scienza e Fede, Urbaniana University Press - Città Nuova Editrice, Roma 2002, http://www.disf.org/Voci/4.asp. Consulté le 11 août 2007
  4. Site de la ville d'Issy-les-Moulineaux

Voir aussi

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