Il l'admet, c'est un projet un peu saugrenu. Mais qui l'amuse et le fascine, tant la beauté évanescente des sujets de sa passion l'emporte sur toute autre considération. Comme les ornithologistes s'équipent d'un guide des oiseaux pour identifier les volatiles rares, Kenneth Libbrecht met la touche finale à son «Guide des flocons». En tenant compte d'une petite difficulté: la créative Nature fait si bien les choses qu'il n'en existe pas deux pareils… «Si aucune image ne correspondra exactement à de vrais flocons, ceux-ci peuvent tout de même être classés en diverses catégories (dendrites, plaques, colonnes, tubes, etc.)», motive-t-il, badin.

Voilà quelques années que ce professeur d'astrophysique du California Institute of Technology s'enthousiasme à ses heures devant la parfaite symétrie et la diversité de forme arborées par les cristaux de neige. Bien sûr, il n'est pas le premier: Johannes Kepler et René Descartes déjà, au XVIIe siècle, publient chacun un traité sur ce sujet. Et, dès 1931, Wilson Bentley, un fermier américain, réalise pas moins de 5381 clichés noir-blanc de flocons.

Mais, il y a peu, Kenneth Libbrecht a développé, avec la photographe Patricia Rasmussen, un dispositif de microphotographie spécialement conçu pour l'hiver, qui permet d'éclairer subtilement les cristaux avant qu'ils ne fondent. En renouvelant le genre, il participe ainsi magnifiquement au mouvement qui consiste à montrer sous ses plus beaux atours le monde – naturel ou scientifique – du «tout petit». A un best-seller* succède aujourd'hui une autre consécration: quatre de ses images viennent d'être choisies pour figurer sur des timbres américains. En attendant la publication à l'automne du «Guide des flocons», plus complet que le basique système de classification établi dans les années 1950.

L'intime richesse de ces grossissements n'explique pourtant pas tout. «Nombre de questions restent sans réponse quant à la formation de ces œuvres d'art éphémères», explique Kenneth Libbrecht. C'est très haut dans les nuages que naissent les cristaux. Autour d'une micropoussière se condensent quelques molécules d'eau en suspension. Celles-ci ont une architecture telle (en forme de large V) que le minuscule cristal qu'elles constituent devient hexagonal. Cet embryon peut alors croître, soit en hauteur, pour donner un prisme contenant ou non des cavités, soit en superficie pour créer un flocon, en plaque ou à six branches distinctes. D'autres formes désordonnées sont possibles.

La croissance dépend de deux paramètres, la température et le taux d'humidité. «Dans des environnements plutôt humides, les branches «poussent» à partir des angles du prisme hexagonal originel, où s'accumule davantage de vapeur d'eau, explique le spécialiste. A l'inverse, si l'air est plutôt sec, ce sont plutôt les côtés de l'hexagone qui croissent.»

Or, ces deux paramètres peuvent varier localement dans le nuage au fur et à mesure que le flocon est aléatoirement balloté par les courants d'air, avant de tomber. «Et, comme deux flocons ne suivront très probablement jamais le même trajet, ils croîtront différemment», estime Kenneth Libbrecht. Parmi le milliard de milliards de millions (1024) de cristaux qui, selon les estimations des scientifiques, tombent chaque année sur notre planète, il n'en existerait donc pas deux semblables. «Si tous ces flocons sont des œuvres d'art, alors l'artiste, c'est le vent», poétise le physicien.

Et comment expliquer la similitude des six branches? «A chaque fois que les cristaux changent de micro-environnement – et ces variations peuvent être infimes –, il est logique de penser que les six branches subissent des effets identiques. Pourtant, nous ne comprenons pas comment la dynamique moléculaire en surface, à l'origine de ces processus de construction, est influencée par la température ou l'humidité.»

Pour y voir plus clair, plusieurs équipes, dont celle de Libbrecht, ont tenté de reproduire en laboratoire, dans une sorte de grand congélateur, les conditions nécessaires à la création de cristaux. Avec plus ou moins de succès: «Nous parvenons à créer des cristaux entrant dans la même catégorie. Ils ont presque – mais jamais exactement – la même forme.» Depuis, le physicien s'attache notamment à quantifier l'effet, sur la croissance des flocons, de différents gaz présents dans l'air. «Le but est de mieux comprendre les lois de la cristallographie qui entrent en jeu lors de la formation de cristaux, qu'ils soient de neige ou d'un autre matériau.» Mais lorsqu'il sort de son laboratoire, le chercheur ne manque jamais, quand il neige, de s'émerveiller devant l'esthétique sublimité de ces hiéroglyphes du ciel.

Infos: http://www.snowcrystals.com

*«Flocons de neige», K. Libbrecht et

P. Rasmussen, Les Editions de l'Homme.