Le changement climatique affecte les types d’espèces végétales que nous pouvons cultiver, ainsi que comment et où nous pouvons le faire. Une nouvelle série d’articles dans la revue en libre accès PLOS Biology explore le double défi de l’ingénierie des plantes pour la résilience climatique et l’amélioration du potentiel de séquestration du carbone. Pamela Ronald et Joanna Clark, rédactrices en chef de PLOS Biology, fournissent un résumé éditorial et des détails sur les autres articles sont disponibles ci-dessous.
Pour relever les défis agricoles causés par le changement climatique et une population croissante, nous devons améliorer la production agricole. Cette perspective des leaders de l’industrie, dont Catherine Foyer, appelle à des partenariats public-privé plus nombreux et de meilleure qualité pour accélérer les découvertes dans la recherche sur les cultures.
Comment pouvons-nous nourrir durablement notre population croissante à mesure que le climat change ? Ce point de vue de Megan Matthews soutient qu’en concevant la photosynthèse pour augmenter la capture de carbone, nous pouvons atténuer le changement climatique et augmenter la production alimentaire.
Comme le changement climatique affecte les conditions météorologiques et la santé des sols, la productivité agricole peut chuter de façon spectaculaire. La biologie synthétique pourrait être utilisée pour renforcer la résilience climatique des plantes et créer la prochaine génération de cultures, si elle est approuvée par le public, selon cet article de Jennifer Brophy.
Le microbiome des sols des terres agricoles peut être manipulé pour accélérer la séquestration du carbone dans le sol. Cette perspective de Noah Ferrer suggère comment cela pourrait être réalisé et décrit les étapes générales nécessaires pour développer, mettre en œuvre et valider de telles stratégies basées sur le microbiote.
De toutes les espèces cultivées, le riz a le plus grand potentiel génétique d’adaptation au changement climatique, et les accessions à la banque de gènes ont été essentielles au développement de cultivars de riz améliorés tolérants au stress. Cette page communautaire de Kenneth McNally met en lumière de nouveaux outils et ressources de l’Institut international de recherche sur le riz pour accélérer l’identification et la diffusion des gènes qui confèrent la résilience au changement climatique.
Notre compréhension de base du cycle du carbone dans la biosphère reste qualitative et incomplète, ce qui inhibe notre capacité à concevoir de nouvelles solutions efficaces au changement climatique. Comment essayons-nous de concevoir l’inconnu ? Cet article de Patrick Shih suggère que les principales contributions de la biologie végétale synthétique à la lutte contre le changement climatique ne consisteront pas à fournir des génotypes souhaitables, mais à permettre la compréhension prédictive nécessaire pour concevoir des génotypes ciblés en premier lieu.
Les espèces d’élevage ont une diversité génétique réduite par rapport à leurs plus proches parents sauvages. Préserver les riches ressources génétiques fournies par les parents sauvages des cultures tout en évitant les variantes nuisibles et les contributions génétiques inadaptées est un défi majeur pour l’amélioration continue des cultures. Cet article de Jeffrey Ross-Ibarra soutient l’utilisation de cultivars traditionnels comme médiateurs entre les parents sauvages et les cultivars modernes pour accroître la diversité génétique des cultures.
À mesure que le climat change, la relation entre les humains et les plantes que nous utilisons pour nous nourrir, nous soigner, nous abriter, nous alimenter et nous vêtir changera également. Quoi, comment et où nous cultivons les plantes vont changer, tout comme les stress biotiques et abiotiques potentiels auxquels les plantes cultivées sont confrontées. Cette collection d’articles explore des stratégies pour aider les plantes à s’adapter au changement climatique, y compris les techniques de sélection anciennes et modernes, l’ingénierie du génome, la biologie synthétique et l’ingénierie du microbiome.
Clark J, Ronald BC (2023) Ingénierie végétale pour le changement climatique. PLoS Biol 21 (7) : e3002243. EST CE QUE JE: 10.1371/journal.pbio.3002243
Feuillet C, Eversole K (2023) Une approche intégrée et systémique des partenariats public-privé est nécessaire pour stimuler l’innovation génétique des cultures. PLoS Biol 21 (7) : e3002181. EST CE QUE JE: 10.1371/journal.pbio.3002181
Matthews ML (2023) Ingénierie de la photosynthèse, machine de la nature pour la séquestration du carbone. PLoS Biol 21 (7) : e3002183. EST CE QUE JE: 10.1371/journal.pbio.3002183
Archibald BN, Zhong V, Brophy JAN (2023) Les décideurs politiques, les ingénieurs génétiques et le grand public peuvent travailler ensemble pour créer des plantes résistantes au climat. PLoS Biol 21 (7) : e3002208. EST CE QUE JE: 10.1371/journal.pbio.3002208
Fierer N, Walsh CM (2023) Pouvons-nous manipuler le microbiome du sol pour améliorer la séquestration du carbone dans les terres cultivées ? PLoS Biol 21 (7) : e3002207. EST CE QUE JE: 10.1371/journal.pbio.3002207
McNally KL, Henry A (2023) Outils d’utilisation de la Banque internationale de gènes de riz pour sélectionner des variétés résilientes au climat. PLoS Biol 21 (7) : e3002215. EST CE QUE JE: 10.1371/journal.pbio.3002215
Alamos S, Shih PM (2023) Comment concevoir l’inconnu : faire progresser une compréhension quantitative et prédictive de la biologie des plantes et des sols pour faire face au changement climatique. PLoS Biol 21 (7) : e3002190. EST CE QUE JE: 10.1371/journal.pbio.3002190
Flint Garcia S, Feldman MG, Dembewolf H, Muriel BL, Ross Ibarra G (2023) Diamonds in the Not-so-Rough Stuff: Diversité cachée des lignées sauvages dans les génomes des cultures. PLoS Biol 21 (7) : e3002235. EST CE QUE JE: 10.1371/journal.pbio.3002235
Un système de fusée innovant pourrait révolutionner les futures missions spatiales lointaines vers Mars, en réduisant leur nombre temps de voyage Sur la Planète Rouge pour quelques mois seulement.
L’objectif de faire atterrir des humains sur Mars a présenté une myriade de défis, notamment la nécessité de transporter rapidement de grosses charges utiles vers et depuis la planète lointaine, ce qui, selon l’emplacement de la Terre et de Mars, prendrait environ deux ans pour un aller-retour en utilisant technologie de propulsion actuelle.
La fusée à plasma pulsé (PPR), en cours de développement par Howe Industries, est un système de propulsion conçu pour être bien plus efficace que les méthodes actuelles de propulsion dans l’espace lointain, permettant le voyage entre la Terre et la planète rouge en seulement deux mois. Plus précisément, la fusée aura une impulsion spécifique élevée, ou Isp, qui mesure l’efficacité avec laquelle le moteur génère la poussée. Ainsi, cette technologie pourrait permettre aux astronautes et aux marchandises de voyager vers et depuis Mars plus efficacement et plus rapidement que les vaisseaux spatiaux actuels, selon un permis De la NASA.
à propos de: Combien de temps faut-il pour arriver sur Mars ?
Basé sur le concept de fusion par fission pulsée, PPR utilise un système basé sur la fission énergie nucléaire Le système, qui obtient l’énergie de la division contrôlée des atomes, génère une poussée pour propulser l’engin spatial. Cependant, le PPR est plus petit, plus simple et plus abordable que les concepts précédents.
En plus de permettre davantage de missions, le PPR peut prendre en charge des engins spatiaux beaucoup plus lourds, ce qui signifie qu’un blindage supplémentaire peut être installé pour réduire l’exposition de l’équipage aux radiations. Particules nocives à haute énergieappelés rayons cosmiques galactiques, qui peuvent être ressentis lors de missions spatiales de longue durée.
« Le PPR ouvre une toute nouvelle ère dans l’exploration spatiale », ont déclaré les responsables de la NASA.
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« Les performances exceptionnelles du PPR, combinant poussée élevée et propulsion élevée, ont le potentiel de révolutionner l’exploration spatiale », indique le communiqué. « La haute efficacité du système permet d’effectuer des missions habitées vers Mars en seulement deux mois. »
Le concept PPR entre désormais dans la phase 2 de l’étude Innovative Advanced Concept (NIAC) de la NASA, après avoir terminé la phase 1, axée sur les neutrons du système de propulsion, la conception du vaisseau spatial, du système d’alimentation et des sous-systèmes nécessaires, ainsi que l’analyse des capacités magnétiques de la tuyère. Déterminez les chemins et les avantages, selon la déclaration.
Au cours de la phase 2, les développeurs s’appuieront sur les évaluations de la phase 1 pour affiner la conception du moteur, mener des expériences de validation de principe et concevoir un concept de vaisseau spatial pour mieux protéger les vols humains vers Mars. Actuellement visité uniquement par des explorateurs robotiques, PPR pourrait un jour rapprocher la NASA de la création d’un projet Base permanente sur Mars.
Au cours des cinq dernières années, les astronomes ont découvert un nouveau type de phénomène astronomique qui existe à grande échelle, plus grande que des galaxies entières. Appelés ORC (circuits radio individuels), ils ressemblent à des anneaux géants d’ondes radio s’étendant vers l’extérieur comme une onde de choc.
Jusqu’à présent, les ORC n’ont jamais été observés à d’autres longueurs d’onde que la radio, mais selon une nouvelle… papier Libérés le 30 avril 2024, les astronomes ont capturé pour la première fois des rayons X associés à ORC.
Cette découverte fournit de nouveaux indices sur ce qui pourrait se cacher derrière la création de l’ORC.
Alors que de nombreux événements astronomiques, tels que les explosions de supernova, peuvent laisser des restes circulaires, les ORC semblent nécessiter une explication différente.
« L’énergie nécessaire pour produire une émission radio aussi étendue est très puissante », a déclaré Israa Bulbul, auteur principal de la nouvelle recherche. « Certaines simulations peuvent reproduire leurs formes mais pas leurs densités. Aucune simulation n’explique comment les ORC sont créés. »
Les ORC peuvent être difficiles à étudier, en partie parce qu’ils ne sont généralement visibles qu’aux longueurs d’onde radio. Ils n’ont jamais été associés à des émissions de rayons X ou d’infrarouges, et il n’y a aucun signe d’eux aux longueurs d’onde optiques.
Parfois, les ORC entourent une galaxie visible, mais pas toujours (huit ont été découverts jusqu’à présent autour de galaxies elliptiques connues).
À l’aide du télescope XMM-Newton de l’ESA, Bulbul et son équipe ont observé l’un des ORC connus les plus proches, un objet appelé Cloverleaf, et ont découvert une composante de rayons X frappante de cet objet.
Cette image multi-longueurs d’onde de l’ORC Cloverleaf (circuit radio unique) combine les observations de lumière visible de l’ancienne enquête DESI (Dark Energy Spectral Analyser) en blanc et jaune, les rayons X de XMM-Newton en bleu et la radio d’ASKAP (Australien). Carré) Matrice de kilomètres Pathfinder) en rouge. (X. Zhang et M. Kluge/MPE/B. Koribalski/CSIRO)
« C’est la première fois que quelqu’un voit l’émission de rayons X associée à un ORC », a déclaré Bulbul. « C’était la clé manquante pour percer le secret de la Formation Cloverleaf. »
Une radiographie d’une feuille de trèfle montre un gaz qui a été chauffé et déplacé par un processus. Dans ce cas, les émissions de rayons X révèlent deux amas de galaxies (environ une douzaine de galaxies au total) qui ont commencé à fusionner à l’intérieur de la feuille de trèfle, chauffant le gaz à 15 millions de degrés Fahrenheit.
Les fusions chaotiques de galaxies sont intéressantes, mais elles ne peuvent pas expliquer à elles seules une feuille de trèfle. Les fusions de galaxies se produisent dans tout l’univers, tandis que les ORC sont un phénomène rare. Il y a quelque chose d’unique qui se passe pour créer quelque chose comme Cloverleaf.
« Les processus de fusion constituent l’épine dorsale de la formation de la structure, mais il y a quelque chose de spécial dans ce système qui déclenche l’émission radio », a déclaré Bulbul. « Nous ne pouvons pas savoir de quoi il s’agit pour l’instant, nous avons donc besoin de données plus nombreuses et plus approfondies provenant à la fois des radiotélescopes et des télescopes à rayons X. »
Cela ne veut pas dire que les astronomes n’ont aucune idée.
« Un aperçu fascinant du signal radio puissant est que les trous noirs supermassifs résidents ont connu des épisodes d’activité intense dans le passé et que les électrons restants de cette activité ancienne ont été réaccélérés par cet événement de fusion », a déclaré Kim Weaver, scientifique du projet de la NASA, à XMM. -Newton.
En d’autres termes, les ORC comme Cloverleaf peuvent nécessiter une histoire d’origine en deux parties : de puissantes émissions provenant de trous noirs actifs et supermassifs, suivies d’ondes de choc de fusion de galaxies qui donnent un deuxième coup de pouce à ces émissions.
Un exemple de données radar aéroportées du DLR montre un changement d’altitude de plusieurs dizaines de mètres autour du volcan volcaniquement actif Litli-Hrútur causé par la formation de nouvelles roches. Le rouge indique la plus grande quantité de changement ; Bleu, au moins. Crédits : DLR
Avec sa pression atmosphérique écrasante, ses nuages d’acide sulfurique et sa température de surface torride, Vénus est un endroit particulièrement difficile à étudier. Mais les scientifiques savent que l’observation de sa surface peut fournir des informations clés sur l’habitabilité et l’évolution de planètes rocheuses comme la nôtre. Ainsi, pour avoir une perspective globale sur Vénus tout en restant au-dessus de son atmosphère infernale, la mission VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy) de la NASA devrait être lancée d’ici une décennie pour étudier la surface de la planète depuis l’orbite et découvrir des preuves. . À propos de sa nature intérieure.
Pour jeter les bases de la mission, les membres internationaux Vérité, honnêteté L’équipe scientifique s’est rendue en Islande pour une expédition de deux semaines en août afin d’utiliser l’île volcanique comme substitut ou analogue de Vénus. Les emplacements sur notre planète sont souvent utilisés comme analogies avec d’autres planètes, notamment pour aider à mettre en place des technologies et des technologies destinées à des environnements peu attractifs.
« L’Islande est un pays volcanique situé au sommet d’un panache chaud. Vénus est une planète volcanique et possède de nombreuses preuves géologiques de panaches actifs », a déclaré Susan Smrekar, chercheuse scientifique principale au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud et chercheuse principale au sein du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. Veritas. « Cela fait de l’Islande un excellent endroit pour étudier Vénus sur Terre, aidant ainsi l’équipe scientifique à se préparer pour Vénus. »
La mission Veritas s’appuiera sur un radar avancé à synthèse d’ouverture pour créer des cartes globales 3D et une spectroscopie proche infrarouge afin de distinguer les principaux types de roches à la surface de Vénus. Mais pour mieux comprendre ce que le radar du vaisseau spatial verra sur la planète, l’équipe scientifique de Veritas devra comparer les observations radar du terrain islandais depuis les airs avec les mesures prises au sol.
Au cours de la première moitié de la campagne, l’équipe scientifique de Veritas a étudié les gisements volcaniques d’Askja et Champ de lave d’Holohraun Dans les hautes terres islandaises, zone active caractérisée par de petits rochers et de jeunes coulées de lave. En seconde période, ils se sont rendus à l’activité volcanique Région de Fagradalsfjall Sur la péninsule de Reykjanes, au sud-ouest de l’Islande. Le paysage aride et rocheux ressemble à la surface de Vénus, qui aurait été rajeunie par des volcans actifs.
Dix-neuf scientifiques des États-Unis, d’Allemagne, d’Italie et d’Islande ont campé et travaillé de longues heures pour étudier la rugosité de la surface et d’autres propriétés des roches dans ces régions, ainsi que pour collecter des échantillons de laboratoire. Pendant ce temps, des vols dirigés par le Centre aérospatial allemand (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, ou DLR) collectaient des données radar d’en haut.
Les membres de l’équipe scientifique VERITAS descendent une falaise sur une nouvelle roche formée par une récente coulée de lave lors de leur expédition sur le terrain en Islande début août. L’équipe a utilisé le paysage volcanique comme analogue de Vénus pour tester les techniques et la technologie radar. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech
« L’équipe scientifique dirigée par le JPL travaillait sur le terrain pendant que nos partenaires du Centre aérospatial allemand survolaient les lieux pour collecter des images radar aériennes des sites que nous étudiions », a déclaré Daniel Nunes, scientifique adjoint du projet Veritas au JPL et responsable de l’Islande. planification de campagne. « La luminosité radar d’une surface est liée aux propriétés de cette surface, notamment sa texture, sa rugosité et sa teneur en eau. Nous avons collecté des informations sur le terrain pour vérifier les données radar que nous utiliserons pour informer la science sur ce que VERITAS fera sur Vénus. «
Alors qu’il pilotait un avion Dornier 228-212 du Centre aérospatial allemand (DLR) à une altitude d’environ 20 000 pieds (6 000 m) au-dessus du sol, un radar à synthèse d’ouverture en bande S (ondes radio d’une longueur d’onde d’environ 12 centimètres, ou 4,7 pouces) collectés) et la plage X (environ 3 centimètres (ou 1,2 pouces)) des données. La longueur d’onde plus courte des données en bande X – la fréquence radio utilisée par VERITAS – permet l’utilisation d’une antenne plus compacte que la bande S, utilisée par la mission Magellan de la NASA pour cartographier la quasi-totalité de la surface de Vénus au début des années 1990.
En observant la surface dans les deux chaînes d’Islande, l’équipe scientifique améliorera les algorithmes informatiques qui aideront Veritas à déterminer les changements de surface sur Vénus survenus depuis la mission Magellan. La détection des changements survenus au cours des 40 dernières années leur permettra d’identifier les principales zones d’activité géologique (telles que les volcans actifs) sur Vénus.
Les membres de l’équipe scientifique internationale VERITAS se préparent à imager des roches en Islande avec LIDAR (Light Detection and Ranging). Les mesures LiDAR de terrains rocheux peuvent fournir des informations sur le matériau. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech
L’objectif principal de la campagne était également de créer une bibliothèque de modèles d’autant de tissus volcaniques de surface en Islande que possible afin de mieux comprendre l’éventail des modèles d’éruption sur Vénus. Une équipe de terrain du Centre aérospatial allemand (DLR) a également collecté des informations sur la composition à l’aide d’une caméra simulant l’instrument Venus Emission Mapper (VEM) que le DLR est en train de construire pour VERITAS. Ces données soutiendront la bibliothèque spectrale en cours de construction au Laboratoire de spectroscopie planétaire de Berlin.
« Les diverses caractéristiques et caractéristiques de la surface observées sur Vénus sont liées aux processus volcaniques, qui sont liés à l’intérieur de Vénus », a déclaré Smrekar. « Ces données seront précieuses pour VERITAS pour nous aider à mieux comprendre Vénus. Elles aideront également la mission EnVision de l’ESA, qui étudiera la surface de Vénus à l’aide d’un radar en bande S, ainsi que la communauté dans son ensemble qui souhaite comprendre les observations radar des planètes volcaniques. surfaces. »
Mais Nunes a déclaré que la valeur de la campagne islandaise de deux semaines allait au-delà de la science, offrant une opportunité de consolidation d’équipe qui trouvera un écho dans les années à venir. « C’était une belle dynamique », a-t-il ajouté. « Nous avons travaillé dur et nous nous sommes entraidés, qu’il s’agisse d’emprunter du matériel, de nous rendre sur les sites d’étude ou d’acheter des fournitures, tout le monde s’est mobilisé pour y parvenir.
À l’aide d’un scanner lidar monté sur un trépied, l’équipe scientifique a créé cette image qui met en évidence la texture rocheuse de nouvelles roches formées à partir d’une récente coulée de lave près du volcan Litli-Hrútur en Islande. Ceci sera utilisé pour comparer avec les images radar aéroportées de la même zone. Source : NASA/JPL-Caltech
En savoir plus sur la mission
La mission VERITAS et la mission 2021 Deep Venus Atmospheric Investigation of Noble Gases, Chemistry, and Imaging (DAVINCI) de la NASA dans le cadre du programme d’exploration de la NASA ont été sélectionnées comme les deux prochaines missions de l’agence vers Vénus. Les partenaires de VERITAS comprennent Lockheed Martin Space, l’Agence spatiale italienne, le DLR et le Centre national d’études spatiales en France. Le programme Discovery est géré par le bureau du programme des missions planétaires du Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, pour la division des sciences planétaires de la direction des missions scientifiques de la NASA à Washington.
