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Il s’avère que cette « plante » fossile est en fait un bébé tortue fossile.

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Des années 1950 aux années 1970, un prêtre colombien nommé Padre Gustavo Huertas a collecté des roches et des fossiles près d’une ville appelée Villa de Livia. Deux des spécimens trouvés étaient de petites roches rondes décorées de lignes en forme de feuilles. Il l’a classé comme un type de plante fossile. Mais dans une nouvelle étude publiée dans la revue Fossiles électroniquesles chercheurs ont réexaminé ces fossiles « végétaux » et ont découvert qu’il ne s’agissait pas du tout de plantes : mais plutôt de restes fossilisés de petites tortues.

« C’était vraiment surprenant de trouver ces fossiles », explique Hector Palma Castro, étudiant en paléobotanique à l’Université nationale de Colombie.

Huertas a décrit les usines en question en 2003 comme suit : Sphénophyllum columbianum. Les fossiles proviennent de roches du Crétacé inférieur, il y a entre 132 et 113 millions d’années, à l’époque des dinosaures. fouilles Sphénophyllum columbianum C’était surprenant à cette époque et à cet endroit – d’autres membres connus de la race Sphénophyllum Il est mort il y a plus de 100 millions d’années. L’emplacement et l’emplacement des plantes ont intrigué Fabiani Herrera, conservateur adjoint des plantes fossiles au Field Museum de Chicago, et son élève Palma Castro.

« Nous sommes allés à la collection paléontologique de l’Université nationale de Colombie à Bogotá et avons commencé à examiner les plantes. Une fois que nous les avons photographiées, nous avons pensé : « C’est étrange » », explique Herrera, qui collectionne des plantes du Crétacé inférieur. Originaire du nord-ouest de l’Amérique du Sud, une région du monde avec peu d’ouvrages botaniques anciens.

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À première vue, les fossiles, mesurant environ 2 pouces de diamètre, ressemblaient à des nodules ronds contenant des feuilles de plantes préservées. Sphénophyllum. Mais Herrera et Palma Castro ont remarqué des éléments clés qui n’étaient pas tout à fait corrects.

« Nous avons passé des jours à chercher des plantes fossiles dans des armoires en bois », explique Palma-Castro. « Lorsque nous avons finalement trouvé ce fossile, il était difficile de déchiffrer la forme et les bords de la feuille. »

« Quand on les regarde en détail, les lignes sur les fossiles ne ressemblent pas aux veines d’une plante. J’étais sûr qu’il s’agissait probablement d’os », explique Herrera. Il a donc contacté un ancien collègue, Edwin Alberto Cadena.

« Ils m’ont envoyé les photos et j’ai dit : ‘Cela ressemble vraiment à une carapace – la carapace osseuse supérieure d’une tortue' », explique Cadena, une paléontologue spécialisée dans les tortues et autres vertébrés à l’Université del Rosario de Bogotá. « C’est génial, car non seulement c’est une tortue, mais c’est aussi un très, très petit spécimen. »

Cadena et son étudiant Diego Competa Romero de l’Université nationale de Colombie ont examiné les échantillons et les ont comparés à des carapaces de tortues fossiles et modernes. « Lorsque nous avons vu le spécimen pour la première fois, j’ai été étonné, car le fossile ne présentait pas les marques typiques trouvées à l’extérieur de la carapace d’une tortue », explique Competa-Romero. C’était un peu concave, comme un bol. « À ce moment-là, nous avons réalisé que la partie visible du fossile était l’autre côté de la carapace, et nous regardions la partie de la carapace qui se trouvait à l’intérieur de la tortue. »

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Les détails des os de la tortue ont aidé les chercheurs à estimer son âge au moment de sa mort. « Les tortues ont des taux de croissance et des tailles différents », explique Competa-Romero. L’équipe a donc examiné des caractéristiques telles que l’épaisseur de leur carapace et les endroits où leurs côtes étaient fusionnées pour former des os solides. « Il s’agit d’un trait rare chez les bébés tortues, mais observé chez les juvéniles », dit-il. « Toutes ces informations suggèrent que la tortue est probablement morte avec une carapace légèrement développée, entre zéro et un an, à un moment donné après l’éclosion. »

« En général, trouver des bébés tortues fossiles est très rare », explique Cadena. « Lorsque les tortues sont très jeunes, les os de leur carapace sont très fins et peuvent donc être facilement détruits. »

La rareté des bébés tortues fossilisés rend leur découverte importante, affirment les chercheurs. « Ces tortues sont probablement apparentées à d’autres espèces du Crétacé qui atteignaient quinze pieds de long, mais nous ne savons pas grand-chose sur la façon dont elles ont réellement atteint des tailles aussi gigantesques », explique Cadena.

Les chercheurs ne blâment pas Padre Huertas pour son erreur : les coquilles préservées ressemblent en réalité à de nombreuses plantes fossiles. Mais les caractéristiques que Huertas pensait être des feuilles et des tiges sont en réalité des os costaux et des vertèbres modifiés qui constituent la carapace de la tortue. Competa Romero et Palma Castro ont nommé les spécimens « Turtwig » d’après un Pokémon moitié tortue et moitié plante.

« Dans le monde de Pokémon, vous êtes confronté au concept de combinaison de deux ou plusieurs éléments, tels que des animaux, des machines, des plantes, etc. Ainsi, lorsque vous disposez d’un fossile qui est initialement classé comme plante et qui s’avère ensuite être « En paléontologie, votre imagination et votre capacité à être surpris sont toujours mises à l’épreuve », explique Palma Castro, un bébé tortue, quelques Pokémon viennent immédiatement à l’esprit. « Des découvertes comme celle-ci sont vraiment spéciales car elles élargissent non seulement notre connaissance du passé, mais ouvrent également une fenêtre sur les diverses possibilités de ce que nous pouvons découvrir. »

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Les scientifiques soulignent également l’importance de ces fossiles dans le cadre plus large de la paléontologie colombienne. « Nous avons résolu un petit mystère lié aux plantes anciennes, mais plus important encore, cette étude montre la nécessité de réexaminer les collections historiques en Colombie. Le Crétacé inférieur est une période critique dans l’évolution des plantes terrestres, en particulier pour les plantes à fleurs et les gymnospermes. Notre future mission est de : « Découvrir les forêts qui poussent dans cette partie du monde. »

Ce projet a été soutenu par la subvention de la National Geographic Society (EC-96755R-22) pour la découverte des plantes du Crétacé inférieur du nord de l’Amérique du Sud et par le Negaune Integrative Research Center, The Field Museum.

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Des chercheurs démontrent les transformations induites par laser du plasma solide en plasma ultrarapide

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Des chercheurs démontrent les transformations induites par laser du plasma solide en plasma ultrarapide

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Une technique de sonde à tir unique et une approche de modélisation détectent la transition ultrarapide du solide au plasma induite par le laser. Crédit : Transred

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Une technique de sonde à tir unique et une approche de modélisation détectent la transition ultrarapide du solide au plasma induite par le laser. Crédit : Transred

L’interaction de matériaux solides avec des impulsions laser très courtes et de haute intensité a permis des avancées technologiques majeures au cours du dernier demi-siècle. D’une part, l’ablation laser de matériaux solides permet une fabrication précise et une miniaturisation d’éléments dans des dispositifs médicaux ou de communication. D’un autre côté, les faisceaux d’ions accélérés provenant de matériaux solides utilisant des lasers intenses pourraient ouvrir la voie à de nouvelles opportunités de traitement du cancer grâce à la protonthérapie laser, à la recherche sur l’énergie de fusion et à l’analyse du patrimoine culturel.

Cependant, il reste encore des défis à relever pour pousser les performances d’ablation laser à l’échelle nanométrique et parvenir à une accélération ionique pilotée par laser dans l’industrie et à des fins médicales.

Lors de l’interaction d’une impulsion laser ultracourte avec une cible solide, cette dernière évolue vers un état ionisé ou plasma dans un laps de temps très court (moins d’une picoseconde). [ps]), où se produisent de nombreux processus physiques complexes et couplés, alors que l’interaction entre eux n’est pas encore entièrement comprise.

En raison du développement de la cible ultrarapide, l’étape initiale de la réaction, c’est-à-dire la formation du plasma, est difficile à atteindre expérimentalement. Par conséquent, cette transition ultrarapide du solide au plasma, qui définit les conditions initiales des processus ultérieurs tels que l’ablation ou l’accélération des particules, a jusqu’à présent été abordée par des hypothèses approximatives dans la plupart des modèles numériques décrivant une telle interaction.

En neuf papier Publié dans Lumière : science et applications, une équipe internationale de scientifiques, dont Yasmina Azzammoum et Malti C. Kaluza de l’Institut Helmholtz de Jena et de l’Université Friedrich Schiller de Jena, Allemagne, Stefan Skupin de l’Institut Lumière-Matier, France, et Guillaume Duchateau de la Commission de l’énergie. atomique (CEA-Cesta), France et ses co-auteurs ont franchi une étape importante en élucidant la transformation ultrarapide induite par laser du solide au plasma et en fournissant une compréhension approfondie de l’interaction des processus sous-jacents.

Il offre une technologie avancée d’inspection optique mono-coup qui permet une vue complète de la dynamique de la cible, depuis les solides froids passant par la phase d’ionisation jusqu’aux plasmas extrêmement denses. Ceci est réalisé en utilisant une impulsion de sonde laser avec un spectre optique à large bande qui éclaire l’interaction de l’impulsion de pompe avec des flocons de carbone de type diamant d’une épaisseur nanométrique. Différentes couleurs de l’impulsion de la sonde arrivent à différents moments d’interaction en raison du gazouillis temporel.

Par conséquent, l’évolution de l’état cible codé dans la lumière de sonde transmise peut être capturée avec une seule impulsion de sonde. Cette technique d’inspection ponctuelle est avantageuse par rapport aux méthodes pompe-sonde traditionnelles, où le processus étudié doit être reproduit à l’identique par la pompe pour chaque délai de sonde. Ceci est particulièrement important lors de l’utilisation de systèmes laser haute puissance, qui souffrent souvent de fortes fluctuations entre les impulsions.

En outre, les scientifiques ont démontré que pour l’interprétation correcte des profils de transport de sonde mesurés, une description précise de la transition précoce solide-plasma est cruciale. Un modèle de réaction en deux étapes est développé, la première étape considérant la dynamique d’ionisation de la cible à l’état solide et la deuxième étape considérant la cible à l’état plasma.

Une évolution détaillée de l’état cible à haute résolution temporelle et spatiale (respectivement sub-ps et nm) est fournie, ainsi qu’un aperçu sans précédent de l’interaction entre les processus fondamentaux tels que la dynamique d’ionisation, les collisions de particules et l’expansion hydrodynamique du plasma.

Les résultats et l’interprétation de cette nouvelle technique de criblage devraient contribuer à une compréhension plus approfondie de la dynamique des différentes cibles et à une meilleure compréhension des processus physiques sous-jacents. Ces avancées contribueront probablement à aller au-delà des méthodes traditionnelles de traitement des matériaux par laser ultrarapide et à rendre les technologies ioniques accélérées par laser utilisables dans des applications sociétales.

Plus d’information:
Yasmina Azzam et al., Examen optique des transitions de plasma solide à plasma hyper-densité induites par des lasers ultrarapides, Lumière : science et applications (2024). est ce que je: 10.1038/s41377-024-01444-j

Informations sur les magazines :
Lumière : science et applications


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La « Main de Dieu » capturée par un télescope chilien offre un aperçu de la majesté cosmique

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La « Main de Dieu » capturée par un télescope chilien offre un aperçu de la majesté cosmique

Le handball fantomatique de Dieu capturé par la caméra à énergie sombre (DECam) | Image : CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA

Dans leur quête incessante pour percer les mystères de l’univers, les astronomes ont réalisé une nouvelle avancée majeure avec une découverte étonnante réalisée par un nouveau télescope au Chili. La dernière merveille de l’exploration cosmique se présente sous la forme d’une image si captivante qu’elle a été surnommée la « Main de Dieu ». Ce spectacle céleste, officiellement connu sous le nom de CG 4, est une boule cométaire située à environ 1 300 années-lumière dans la constellation de Puppis.

La caméra à énergie sombre (DECam), montée sur le Victor M. Le Blanco de 4 mètres de diamètre de l’Observatoire interaméricain de Cerro Tololo est l’instrument responsable de cette capture remarquable. L’image révèle une structure inquiétante, éthérée, semblable à une main, s’étendant à travers la Voie lactée, ses « doigts » composés de nuages ​​denses de gaz et de poussière.

Les globules comètes comme CG 4 sont des phénomènes astronomiques intéressants caractérisés par des nuages ​​denses et isolés entourés de matière chaude et ionisée. Malgré leur nom, ces structures n’ont rien à voir avec les comètes, mais tirent leur surnom de leur apparence comète, contenant souvent un excès de matière ressemblant à la queue d’une comète. La queue de CG 4 s’étend sur environ huit années-lumière, tandis que la main elle-même mesure 1,5 années-lumière.

Les mécanismes de formation des globules cométaires restent un sujet de débat scientifique, avec des hypothèses allant des effets sculpteurs des vents stellaires à l’influence des explosions de supernova. Les images comme celles capturées par DECam jouent un rôle central dans l’élucidation des processus derrière ces formations mystérieuses, aidant ainsi les astronomes dans leur quête de compréhension.

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Les capacités uniques de DECam le rendent exceptionnellement bien adapté à l’observation d’objets célestes faibles. Équipé d’un filtre alpha à hydrogène, il peut imager l’hydrogène ionisé, pénétrant dans la poussière cosmique qui obscurcit souvent de minuscules formations telles que les globules cométaires. Les images qui en résultent présentent non seulement un intérêt scientifique, mais possèdent également une beauté captivante qui enflamme l’imagination.

La « Main de Dieu » immortalisée par DECam n’est pas seulement un spectacle visuel mais aussi une région d’une grande importance pour l’activité stellaire. La tête sphérique de la comète, éclairée par la lumière d’une étoile proche, révèle des détails complexes sur sa structure et sa composition. Pendant ce temps, sa queue allongée fait partie de la Grande Nébuleuse, une nébuleuse en émission située à environ 1 400 années-lumière.

La nébuleuse de la gomme, où se trouve la main de Dieu, est une vaste étendue de régions de formation d’étoiles. On pense que cette nébuleuse, qui s’étend selon un angle de 35 degrés, est le vestige d’une ancienne explosion de supernova et continue de s’étendre et de se développer sur des millions d’années.

L’image « Main de Dieu » capturée par DECam sert de passerelle vers la dynamique en cours au sein de la nébuleuse de la Gomme. Les données collectées à partir de ces images contribuent de manière significative à notre compréhension des processus de formation des étoiles et de la dynamique complexe des environnements nébulaires, améliorant ainsi l’exploration de l’univers par l’humanité.

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Des vortex électroniques ont été découverts dans le graphène

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Des vortex électroniques ont été découverts dans le graphène

Des chercheurs de l’ETH Zurich ont montré pour la première fois comment les électrons forment des tourbillons dans un matériau à température ambiante. Leur expérience a utilisé un microscope à détection quantique à extrêmement haute résolution.

Lorsqu’un conducteur électrique ordinaire – tel qu’un fil métallique – est connecté à une batterie, les électrons du conducteur sont accélérés par le champ électrique généré par la batterie. Lorsqu’ils se déplacent, les électrons entrent fréquemment en collision avec des atomes d’impuretés ou des lacunes dans le réseau cristallin du fil, convertissant une partie de leur énergie cinétique en vibrations du réseau. L’énergie perdue au cours de ce processus se transforme en chaleur qui peut être ressentie, par exemple, en touchant une ampoule à incandescence.

Alors que les collisions avec les impuretés du réseau se produisent fréquemment, les collisions entre électrons sont beaucoup plus rares. Cependant, la situation change lorsque le graphène, une seule couche d’atomes de carbone disposés dans un réseau en nid d’abeilles, est utilisé à la place d’un fil de fer ou de cuivre ordinaire. Dans le graphène, les collisions d’impuretés sont rares et les collisions entre électrons jouent le rôle principal. Dans ce cas, les électrons se comportent comme un fluide visqueux. Par conséquent, des phénomènes d’écoulement bien connus, tels que des tourbillons, devraient se produire dans la couche de graphène.

Microscope à détection quantique haute sensibilité

Les vortex se sont formés en petits disques circulaires, que Degen et ses collègues ont attachés pendant le processus de fabrication à un ruban de graphène conducteur d’à peine un micromètre de large. Les disques avaient différents diamètres allant de 1,2 à 3 µm. Les calculs théoriques indiquent que des vortex électroniques devraient se former dans les disques plus petits, mais pas dans les disques plus grands.

Pour rendre les vortex visibles, les chercheurs ont mesuré de petits champs magnétiques produits par les électrons circulant dans le graphène. À cette fin, ils ont utilisé un capteur de champ magnétique quantique constitué d’un centre dit de lacune d’azote (NV) intégré dans la pointe d’une aiguille en diamant. Étant un défaut atomique, le centre NV se comporte comme un objet quantique dont les niveaux d’énergie dépendent d’un champ magnétique externe. À l’aide de faisceaux laser et d’impulsions micro-ondes, les états quantiques du centre peuvent être préparés de manière à être le plus sensible possible aux champs magnétiques. En lisant les états quantiques avec un laser, les chercheurs ont pu déterminer très précisément l’intensité de ces champs.

Sens d’écoulement inversé

Dans leurs mesures, les chercheurs ont remarqué un signe distinctif des tourbillons attendus dans les disques plus petits : une inversion de la direction du flux. Alors que dans le transport normal (diffus) des électrons, les électrons dans la bande et le disque circulent dans la même direction, dans le cas d’un vortex, le sens du flux à l’intérieur du disque est inversé. Comme le prédisaient les calculs, aucun tourbillon n’a pu être observé dans les disques les plus grands.

« Grâce à notre capteur très sensible et à notre haute résolution spatiale, nous n’avons même pas eu besoin de refroidir le graphène et avons pu réaliser des expériences à température ambiante », explique Palm. De plus, lui et ses collègues ont découvert non seulement des vortex électroniques, mais également des vortex formés par des porteurs de trous. En appliquant une tension sous le graphène, ils ont modifié le nombre d’électrons libres de telle manière que le flux de courant n’était plus transporté par les électrons, mais par les électrons manquants, également appelés trous. Ce n’est qu’au point de neutralité de charge, où se trouve une petite concentration équilibrée d’électrons et de trous, que les vortex ont complètement disparu.

« À l’heure actuelle, la détection des vortex électroniques constitue une recherche fondamentale, et de nombreuses questions restent encore en suspens », explique Palm. Par exemple, les chercheurs doivent encore savoir comment les collisions d’électrons avec les limites du graphène affectent le modèle d’écoulement et quels effets se produisent dans les structures plus petites. La nouvelle méthode de détection utilisée par les chercheurs de l’ETH permet également d’examiner de plus près de nombreux autres effets exotiques de transfert d’électrons dans des structures microscopiques – des phénomènes qui se produisent à des échelles de longueur allant de plusieurs dizaines de nanomètres à quelques micromètres.

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