À cette période de l’année, « Rudolph le renne au nez rouge » est un ver d’oreille presque incontournable. Rudolph, dit la vieille chanson, est victime d'intimidation parce qu'il a un nez si brillant qu'il brille (comme une ampoule !). Mais une veille de Noël, son nez tant moqué fait de Rudolph un héros. L'utilisant comme balise, Rudolph guide le traîneau volant du Père Noël à travers la nuit brumeuse pour livrer des cadeaux à travers le monde.
Le museau superbement brillant de Rudolph peut sembler aussi fantastique que sa capacité à voler. Mais une partie du corps éclairée n’a pas besoin de magie des fêtes. De nombreux animaux brillent grâce à la bioluminescence, et un phare rouge intégré constituerait un excellent trait d'adaptation pour un renne tirant un traîneau. Mais grâce à la physique, le nez de Rudolph pourrait même ne pas paraître rouge à quelqu'un au sol.
La plupart des animaux bioluminescents utilisent la même réaction chimique pour briller. Il ne faut que deux ingrédients principaux : un composé appelé luciférine et une enzyme appelée luciférase. « Lorsque l'oxygène est présent dans la cellule, [the pair] réagissent ensemble et émettent de la lumière », explique Danielle DeLeo, biologiste marine à la Florida International University à Miami.
Les réactions bioluminescentes éclairent les lanternes des baudroies d'un vert bleuâtre, éclairent en jaune le dos flashy des lucioles et permettent à certains insectes et poissons des grands fonds de rayonner en rouge.
Les chances que ce trait évolue chez le renne sont « très, très faibles », dit DeLeo. La plupart des animaux brillants se trouvent dans l’océan – et parmi les animaux terrestres qui émettent leur propre lumière bioluminescente, aucun n’est un mammifère. Pourtant, il n’est pas impossible que la bioluminescence émerge chez une nouvelle espèce. « Il a évolué au moins 100 fois à travers l'arbre de vie », note DeLeo.
Si un renne tirant un traîneau devait briller, le rouge serait la meilleure couleur, explique Nathaniel Dominy, biologiste évolutionniste au Dartmouth College.
Avec les longueurs d'onde les plus longues de toutes les couleurs que nous puissions voir, la lumière rouge est la moins susceptible d'être diffusée par les gouttelettes d'eau en suspension dans l'air. Du coup, « le feu rouge va permettre [Rudolph] pour naviguer dans des conditions de brouillard plus efficacement que n'importe quel autre feu », explique Dominy.
Pour quelqu'un au sol qui a aperçu Rudolph planant dans le ciel, son nez n'a peut-être pas l'air rouge du tout. En effet, lorsqu'une source de lumière se dirige vers vous, ses ondes lumineuses sont écrasées et paraissent plus bleues. Ce n'est que lorsque la source s'éloigne que les ondes lumineuses s'étirent et apparaissent plus rouges.
« Nous ne voyons pas cela généralement autour de nous, car les choses doivent voyager très vite pour que le redshift ou le blueshift se produise », explique Laura Driessen, radioastronome à l'Université de Sydney. Le traîneau du Père Noël pourrait être une exception. C'est parce qu'il faudrait atteindre des vitesses extrêmes pour visiter des maisons du monde entier en une seule nuit, dit-elle.
Supposons que le Père Noël se déplace à 10 % de la vitesse de la lumière. Lorsque Rudolph s'approche d'une maison, son nez devient bleu pour paraître orange. Au fur et à mesure qu'il s'envole, son nez vire au rouge presque pourpre le plus profond que les yeux humains puissent voir – si sombre qu'il paraîtrait presque noir.
Le nez de Rudolph ne serait pas non plus la seule chose à être décalée vers le bleu et vers le rouge. Par exemple, les teintes brunes bleutées, comme la fourrure de renne et un traîneau en bois, prendraient une teinte verdâtre. « Nous voyions un traîneau vert et des rennes venir vers nous », explique Driessen. En s'envolant, le Père Noël et ses rennes disparaissaient presque alors qu'ils passaient de la lumière visible à l'infrarouge.
Un mouvement aussi rapide et un nez brillant coûteraient beaucoup d'énergie à Rudolph, dit Dominy. « Je voudrais m'assurer qu'il puisse obtenir autant d'énergie que possible – des aliments sucrés. » Ainsi, quiconque envisage de laisser de côté des friandises pour le Père Noël cette veille de Noël devrait également s'assurer de laisser de côté beaucoup de biscuits pour ses rennes.
