Des ingénieurs et des techniciens scellent la voûte du rover Europa Clipper de la NASA dans la salle blanche principale de l’installation d’assemblage de vaisseaux spatiaux du JPL le 7 octobre. Le coffre-fort protégera l’électronique du vaisseau spatial alors qu’il orbite autour de Jupiter. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech
Lorsque le vaisseau spatial Europa Clipper de la NASA commencera à orbiter autour de Jupiter pour vérifier si sa lune recouverte de glace, Europa, présente des conditions propices à la vie, le vaisseau spatial traversera à plusieurs reprises l’un des environnements de rayonnement les plus sévères de notre système solaire.
Renforcer le vaisseau spatial contre les dommages potentiels causés par ces rayonnements n’est pas une tâche facile. Mais le 7 octobre, la mission a mis en place la dernière pièce de « l’armure » du vaisseau spatial lorsqu’elle a scellé la voûte, une enceinte spécialement conçue pour protéger l’électronique sophistiquée d’Europa Clipper. La sonde est assemblée, pièce par pièce, en Installation d’assemblage de vaisseaux spatiaux Au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud avant le lancement en octobre 2024.
« La fermeture du coffre-fort est une réalisation majeure », a déclaré Kendra Short, directrice adjointe du système de vol Europa Clipper au JPL. « Cela signifie que nous avons tout ce que nous devrions avoir là-bas. Nous sommes prêts à le boutonner. »
Rejoignez les membres de l’équipe de la mission Europe Clipper de la NASA dans les coulisses d’une salle blanche du JPL pour en savoir plus sur la conception du vaisseau spatial. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech
La voûte en aluminium mesure un peu moins d’un demi-pouce (1 cm) d’épaisseur et abrite l’électronique de la suite d’instruments scientifiques du vaisseau spatial. L’alternative consistant à protéger chaque ensemble de composants électroniques individuellement augmenterait le coût et le poids du vaisseau spatial.
« La voûte est conçue pour réduire l’environnement de rayonnement à des niveaux acceptables pour la plupart des appareils électroniques », a déclaré Ensu Jun du JPL, coprésident du groupe européen Clipper Radiation Focus Group et expert en rayonnement spatial.
Punition due aux radiations
Le champ magnétique géant de Jupiter est 20 000 fois plus puissant que celui de la Terre et il tourne rapidement en fonction de la période de rotation de 10 heures de la planète. Ce champ capture et accélère les particules chargées de l’environnement spatial de Jupiter pour créer de puissantes ceintures de rayonnement. Le rayonnement est une présence physique constante – une sorte de météo spatiale – qui bombarde tout ce qui se trouve dans sa zone d’influence avec des particules nocives.
« Jupiter a un environnement de rayonnement plus dense que le Soleil dans le système solaire », a déclaré John. « L’environnement radiologique affecte tous les aspects de la mission. »
L’Europa Clipper de la NASA, illustré sur cette illustration, transportera un large éventail d’instruments en orbite autour de Jupiter et effectuera plusieurs survols d’Europe pour collecter des informations sur son atmosphère, sa surface et son intérieur. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech
C’est pourquoi, lorsque le vaisseau spatial atteindra Jupiter en 2030, Europa Clipper ne s’arrêtera pas simplement en orbite autour d’Europe. Au lieu de cela, comme certains vaisseaux spatiaux précédents qui ont étudié le système Jupiter, il effectuera une large orbite autour de Jupiter lui-même pour s’éloigner le plus possible de la planète et de son rayonnement intense. Au cours de ces orbites planétaires, le vaisseau spatial survolera l’Europe près de 50 fois pour collecter des données scientifiques.
Le rayonnement est si intense que les scientifiques pensent qu’il modifie la surface d’Europe, provoquant des changements visibles de couleur, a déclaré Tom Nordheim, planétologue au JPL spécialisé dans les lunes extérieures glacées – Europe ainsi qu’Encelade de Saturne.
« Les radiations à la surface de l’Europe constituent un processus de modification géologique majeur », a déclaré Nordheim. « Quand vous regardez Europe, sa couleur brun rougeâtre, les scientifiques ont montré que cela correspond à une radiothérapie. »
Scène glacée chaotique
Ainsi, alors même que les ingénieurs s’efforcent d’éloigner les radiations d’Europa Clipper, des scientifiques comme Nordheim et John espèrent utiliser des sondes spatiales pour les étudier.
« Grâce à une unité dédiée à la surveillance des rayonnements et à l’utilisation des données de rayonnement opportunistes de ses instruments, Europa Clipper contribuera à révéler l’environnement radiologique unique et difficile de Jupiter », a déclaré John.
Nordheim se concentre sur « l’Europe »Terrain chaotique« , zones où des masses de matériaux de surface semblent s’être désintégrées, pivotées et déplacées vers de nouveaux emplacements, préservant dans de nombreux cas des schémas de fracture linéaires préexistants.
Les scientifiques pensent qu’au fond de la surface glacée de la Lune se trouve un vaste océan d’eau liquide qui pourrait fournir un environnement habitable. Certaines zones de la surface d’Europe montrent des preuves de transport de matériaux du sous-sol à la surface. « Nous devons comprendre le contexte dans lequel les radiations modifient ce matériau », a déclaré Nordheim. « Cela peut modifier la composition chimique d’une substance. »
Résistance thermique
L’océan d’Europe étant confiné dans une coquille de glace, toute forme de vie potentielle ne pourrait pas dépendre directement du soleil pour son énergie, comme le font les plantes sur Terre. Au lieu de cela, ils auront besoin d’une source d’énergie alternative, comme la chaleur ou l’énergie chimique. Les radiations tombant sur la surface d’Europe pourraient contribuer à fournir une telle source en formant des oxydants, tels que l’oxygène ou le peroxyde d’hydrogène, lorsque les radiations réagissent avec la couche de glace superficielle.
Au fil du temps, ces oxydants peuvent être transférés de la surface vers l’océan intérieur. « La surface peut servir de fenêtre sur l’intérieur de la Terre », a déclaré Nordheim. Il a ajouté qu’une meilleure compréhension de ces processus pourrait fournir une clé pour percer davantage de secrets sur le système de Jupiter : « Les radiations sont l’une des choses qui rendent Europe si intéressante. » Cela fait partie de l’histoire. »
En savoir plus sur la mission
Le principal objectif scientifique d’Europe Clipper est de déterminer s’il existe des endroits sous la lune glacée de Jupiter, Europe, qui pourraient abriter la vie. Les trois principaux objectifs scientifiques de la mission sont de déterminer l’épaisseur de la croûte glacée de la Lune et ses interactions de surface avec l’océan en dessous, d’étudier sa composition et de caractériser sa géologie. L’exploration détaillée d’Europe par la mission aidera les scientifiques à mieux comprendre le potentiel astrobiologique des mondes habitables au-delà de notre planète.
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Gretchen McCartney Laboratoire de propulsion à réaction, Pasadena, Californie. 818-393-6215 [email protected]
Étonnamment, une équipe de chercheurs internationaux a découvert un flux d’étoiles exceptionnellement massif et faible au centre des galaxies.
La ligne noire est le géant Coma Stream récemment découvert. Cette ligne fait dix fois la longueur de la Voie lactée et se situe à environ 300 millions d’années-lumière entre les galaxies (taches jaunes). Crédit image : Télescope William Herschel/Roman et al.
Bien que des jets dans la Voie lactée et dans les galaxies voisines aient déjà été documentés, cela représente l’observation inaugurale d’un flux intergalactique étendu. Il est remarquable qu’il s’agisse du volet le plus complet identifié à ce jour. Les astronomes ont détaillé leurs découvertes dans Journal d’astronomie et d’astrophysique.
Les premières observations ont été effectuées à l’aide d’un télescope relativement modeste d’un diamètre de 70 cm appartenant à l’astronome Michael Rich en Californie, aux États-Unis. Les chercheurs ont ensuite pointé le télescope William Herschel de 4,2 mètres à La Palma, en Espagne, vers la zone désignée.
Après un traitement approfondi de l’image, ils ont révélé un flux extrêmement faible qui dépasse de plus de dix fois la longueur de la Voie lactée. Ce flux en expansion ne semble être lié à aucune galaxie particulière, tourbillonnant dans l’environnement des amas. Les chercheurs l’ont surnommé le « flux de coma géant ».
Ce ruisseau géant a croisé notre chemin par hasard. Nous étudiions les halos d’étoiles autour des grandes galaxies.
Javier Roman, chercheur principal à l’Université de Groningue
Elle entretient des affiliations avec l’Université de Groningen aux Pays-Bas et l’Université de La Laguna à Tenerife, en Espagne. L’importance de découvrir le géant Coma Stream réside dans sa fragilité et sa présence dans un environnement difficile caractérisé par des galaxies qui s’attirent et se repoussent.
En même temps, nous avons pu simuler des flux aussi énormes sur ordinateur. Nous espérons donc en trouver davantage. Par exemple, si nous cherchons avec le futur ELT 39 AD et quand Euclide commence-t-il à produire des données.
Reinier Pelletier, co-auteur de l’étude, Université de Groningen
À l’aide des prochains grands télescopes, les chercheurs visent non seulement à détecter des courants géants supplémentaires, mais également à examiner de près le courant de coma géant lui-même.
Nous aimerions observer des étoiles individuelles dans et à proximité du flux et en apprendre davantage sur la matière noire..
Reinier Pelletier, co-auteur de l’étude, Université de Groningen
L’amas de Coma est l’un des groupes de galaxies les plus étudiés, contenant des milliers de galaxies situées à environ 300 millions d’années-lumière de la Terre, dans la constellation nord de Bérénice.
En 1933, l’astronome suisse Fritz Zwicky démontra que les galaxies au sein de l’amas présentaient des vitesses très élevées lorsque seule la matière visible était considérée. Il en a déduit l’existence de la matière noire, qui agit comme une force invisible assurant le maintien de la cohésion. Les propriétés exactes de la matière noire restent encore inconnues à ce jour.
Les scientifiques dirigés par Peter Zoller ont développé un nouvel outil pour mesurer l’intrication dans de nombreux systèmes corporels et l’ont démontré expérimentalement. Cette méthode permet d’étudier des phénomènes physiques auparavant inaccessibles et peut contribuer à une meilleure compréhension des matériaux quantiques. Le travail a maintenant été publié dans la revue Nature.
L’intrication est un phénomène quantique dans lequel les propriétés de deux ou plusieurs particules sont interconnectées de telle manière qu’un état spécifique ne peut plus être attribué à chaque particule individuelle. Nous devons plutôt prendre en compte toutes les particules qui participent simultanément à un certain état. L’enchevêtrement des molécules détermine en fin de compte les propriétés de la matière.
« L’intrication de nombreuses particules est la caractéristique qui fait la différence », souligne Christian Kocail, l’un des premiers auteurs de cet article publié dans Nature. « Mais en même temps, c’est très difficile à déterminer. » Les chercheurs dirigés par Peter Zoller de l’Université d’Innsbruck et de l’Institut d’optique quantique et d’information quantique (IQOQI) de l’Académie autrichienne des sciences (ÖAW) présentent désormais une nouvelle approche qui pourrait améliorer considérablement l’étude et la compréhension de l’intrication dans les matériaux quantiques. . Afin de décrire de grands systèmes quantiques et d’en extraire des informations sur l’intrication existante, il faudrait naïvement effectuer un nombre incroyablement grand de mesures. « Nous avons développé une description plus efficace, qui nous permet d’extraire des informations d’intrication du système avec des mesures beaucoup plus petites », explique le physicien théoricien Rijk van Beijnen.
Dans une simulation quantique d’un piège à ions contenant 51 particules, les scientifiques ont imité la matière réelle en la recréant particule par particule et en l’étudiant dans un environnement de laboratoire contrôlé. Très peu de groupes de recherche dans le monde disposent du contrôle nécessaire sur autant de particules que les physiciens expérimentateurs d’Innsbruck dirigés par Christian Ross et Rainer Platt. « Le principal défi technique auquel nous sommes confrontés ici est de savoir comment maintenir de faibles taux d’erreur tout en contrôlant les 51 ions piégés dans notre piège et en garantissant la faisabilité du contrôle des qubits et des lectures individuels », explique l’expérimentateur Manoj Joshi. Ce faisant, les scientifiques ont été témoins pour la première fois d’effets expérimentaux qui n’avaient été décrits auparavant que théoriquement. « Ici, nous avons combiné les connaissances et les méthodes sur lesquelles nous avons travaillé ensemble minutieusement au cours des dernières années. Il est impressionnant de voir que l’on peut faire ces choses avec les ressources disponibles aujourd’hui. «
Dans la matière quantique, les particules peuvent être intriquées avec une force plus ou moins grande. Les mesures sur des particules fortement intriquées ne donnent que des résultats aléatoires. Si les résultats des mesures sont très variables, c’est-à-dire s’ils sont purement aléatoires, les scientifiques parlent de « chaud ». Si la probabilité d’un certain résultat augmente, il s’agit d’un objet quantique « froid ». Seule la mesure de tous les objets enchevêtrés révèle l’état exact. Dans les systèmes constitués d’un très grand nombre de molécules, l’effort de mesure augmente considérablement. La théorie quantique des champs prédit que les sous-régions d’un système constitué de nombreuses particules enchevêtrées peuvent se voir attribuer un profil de température. Ces caractéristiques peuvent être utilisées pour extraire le degré d’enchevêtrement des particules.
Dans le simulateur quantique d’Innsbruck, ces profils de température sont déterminés via une boucle de rétroaction entre l’ordinateur et le système quantique, où l’ordinateur génère constamment de nouveaux profils et les compare aux mesures réelles de l’expérience. Les profils de température obtenus par les chercheurs montrent que les particules qui interagissent fortement avec l’environnement sont « chaudes » et celles qui interagissent peu sont « froides ». « Cela correspond tout à fait à l’idée selon laquelle l’intrication est particulièrement importante lorsque l’interaction entre les particules est forte », explique Christian Kocail.
Ouvrir les portes à de nouveaux domaines de la physique
« Les méthodes que nous avons développées constituent un outil puissant pour étudier l’intrication à grande échelle dans la matière quantique cohérente. Cela ouvre la porte à l’étude d’une nouvelle classe de phénomènes physiques à l’aide de simulateurs quantiques déjà disponibles aujourd’hui. » « Avec les ordinateurs classiques, de telles simulations ne peuvent plus être calculées avec un effort raisonnable. » Les méthodes développées à Innsbruck seront également utilisées pour tester de nouvelles théories sur de telles plates-formes.
Générer de la vie à partir d’une soupe biologique est un travail complexe. Il faut une multitude d’ingrédients, tous réunis au même endroit, dans de bonnes conditions.
Bien que les termes exacts puissent encore être débattus, nous avons une bonne idée des éléments requis dans le tableau périodique.
Un composant important – le phosphore – vient d’être découvert les abords de la Voie Lactée ; L’un des derniers endroits où les scientifiques s’attendaient à le voir. En effet, les types d’étoiles massives responsables de la création du phosphore n’existent généralement pas.
« Pour fabriquer du phosphore, il faut une sorte d’événement violent. » dit l’astronome et chimiste Lucy Zuiris Université d’État de l’Arizona et Observatoire Steward. « On pense que le phosphore apparaît dans les explosions de supernova, c’est pourquoi il faut une étoile ayant au moins 20 fois la masse du Soleil. »
C’est en tout cas ce que dit la sagesse conventionnelle. La découverte de phosphore loin de toute étoile massive ou reste de supernova suggère qu’il pourrait y avoir d’autres moyens de créer cet élément crucial à la vie.
Presque tous les objets que vous voyez autour de vous sont constitués d’étoiles. Lorsque les premiers atomes de l’univers sont issus du plasma primordial, ils prenaient principalement la forme d’hydrogène et d’un peu d’hélium ; Toutes les autres choses ne sont arrivées que lorsque les étoiles sont arrivées. Ces magnifiques orbes de feu et de fureur sont plus que de simples lumières dans l’obscurité veloutée ; Ce sont des machines à briser les atomes, fusionnant des éléments en leur noyau pour construire des éléments plus lourds.
Mais les éléments produits par une étoile dépendent de sa masse. Des étoiles de la taille de notre soleil et plus petites Faciliter les réactions de fusion Qui construit des éléments légers comme le lithium et le béryllium tout en fusionnant l’hydrogène et l’hélium. Une autre forme de fusion Cela peut se produire dans des étoiles beaucoup plus grandes qui peuvent donner naissance à des éléments tels que l’oxygène et l’azote.
Le phosphore ne fait pas partie de la série des fusions stellaires ; Mais une façon connue de les former est lors des explosions de supernova.
Les explosions de supernova présentent un autre avantage, qui n’arrive qu’aux étoiles de masse élevée : elles projettent des éléments dans l’espace, ensemençant le milieu interstellaire avec des composants lourds qui sont absorbés par les nouvelles générations d’étoiles, et d’autres choses comme les comètes et les planètes.
Mais les étoiles massives ne peuvent se former que dans les régions où il y a suffisamment de matière pour les nourrir. La matière devient moins dense à mesure que l’on s’éloigne du centre de la galaxie, on ne s’attend donc pas à ce que des étoiles massives se forment à la périphérie de la galaxie. Cela fait de la découverte du phosphore dans un nuage connu sous le nom de WB89-621, à environ 74 000 années-lumière du cœur de la Voie lactée, un mystère majeur.
« Le phosphore que nous avons découvert se trouve aux confins de la galaxie, là où il ne devrait pas se trouver. » dit la chimiste Lilia Kulimai De l’Université d’État de l’Arizona. « Cela signifie qu’il doit y avoir un autre moyen de produire du phosphore. »
Il y a deux explications principales. L’un est Fontaine Galaxie. Ce modèle propose que les éléments soient transportés des régions intérieures de la galaxie vers les régions extérieures par des explosions de supernova qui poussent la matière du disque galactique vers le halo, où elle se refroidit et précipite à nouveau.
Les chercheurs disent que cela est peu probable ; Il existe peu de preuves d’observation concernant les geysers galactiques, et de toute façon, ils ne transporteraient pas de matériaux aussi loin.
Mais il y a une autre possibilité. Il y a quelques années, les astronomes ont découvert que des étoiles moins massives pouvaient Production de phosphore, aussi. Pas lors d’une explosion, mais dans la zone entourant immédiatement son centre grâce à un processus connu sous le nom de capture de neutrons. Là, les isotopes du silicium peuvent piéger des neutrons supplémentaires pour former du phosphore.
La découverte de phosphore loin de la source de toute supernova suggère que ce modèle pourrait avoir quelque chose à voir.
C’est une nouvelle vraiment passionnante, car le phosphore est la dernière chose appelée Nachoups Les éléments – azote, carbone, hydrogène, oxygène, phosphore et soufre – seront situés à la périphérie de la galaxie.
« Pour qu’une planète soit habitable telle que nous la connaissons, elle doit contenir tous les éléments de NCHOPS, et leur présence définit la zone habitable de la galaxie. » Zeuris dit. « Et avec notre découverte du phosphore, ils se trouvent désormais tous aux confins de la galaxie, la zone habitable s’étendant jusqu’à la périphérie de la galaxie. »
Les astronomes n’ont pas pris en compte les limites de la galaxie dans leur recherche de vie extrasolaire parce qu’ils pensaient qu’il n’y avait pas assez de phosphore là-bas. Cette découverte signifie que nous pouvons élargir la portée de la recherche.
« Nous espérons que la découverte du phosphore aux confins de la galaxie stimulera l’étude des exoplanètes lointaines. » dit la chimiste Catherine Gould De l’Université d’État de l’Arizona.
