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Des géologues découvrent un mécanisme meurtrier critique derrière une série d’extinctions vieille de 350 millions d’années

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Des géologues découvrent un mécanisme meurtrier critique derrière une série d’extinctions vieille de 350 millions d’années

La formation des schistes de Bakken a fourni de nouvelles informations sur l’histoire géologique de la Terre, révélant un déclencheur clé de plusieurs crises biotiques à la fin du Dévonien : euxinia, ou épuisement de l’oxygène et expansion du sulfure d’hydrogène dans de grandes masses d’eau. Cette recherche aide non seulement à comprendre le passé de la Terre, mais met également en garde contre les conséquences potentielles du réchauffement climatique, telles que la diminution de la diversité et l’augmentation des taux d’extinction.

Une importante source de pétrole nord-américaine révèle des informations sur l’une des extinctions massives les plus dévastatrices de la planète.

La Formation de Bakken Shale, qui s’étend sur 200 000 milles carrés sous certaines parties du Canada et du Dakota du Nord, a été une source prolifique de pétrole et de gaz naturel pour l’Amérique du Nord au cours des 70 dernières années. Des découvertes récentes ont maintenant révélé que ces roches offrent un aperçu unique de l’histoire géologique complexe de notre planète.

Une équipe de chercheurs, composée de géologues de l’Université du Maryland, de l’Université George Mason et de la société pétrolière et gazière norvégienne Equinor, a créé une nouvelle approche pour étudier les informations fossiles et biogéochimiques glanées dans les roches de formation.

En utilisant cette technique, l’équipe a identifié une cause majeure de plusieurs crises biotiques convergentes à la fin du Dévonien il y a environ 350 millions d’années : euxinia, ou épuisement de l’oxygène et expansion du sulfure d’hydrogène dans de grandes étendues d’eau. Récemment publié dans la revue natureLes découvertes de l’équipe illustrent les liens entre le niveau de la mer, le climat, la chimie des océans et la bioturbation.

L'équipe de Bakken Shale analyse des échantillons de roche

Les chercheurs observent et discutent des échantillons de roche de la Formation de Bakken Shale. Crédit : Alan Jay Kaufman

« Pour la première fois, nous pouvons mettre en évidence un mécanisme de destruction spécifique responsable d’une série de perturbations biotiques importantes au cours du Dévonien supérieur », a déclaré le professeur Alan Jay Kaufman, professeur de géologie à l’UMD. « Il y a eu d’autres extinctions de masse censées être causées par l’expansion du sulfure d’hydrogène auparavant, mais personne n’a jamais étudié de manière approfondie les effets de ce mécanisme de destruction au cours de cette période critique de l’histoire de la Terre. »

Selon Kaufman, la fin du Dévonien était une « tempête parfaite » de facteurs qui ont joué un rôle énorme dans la façon dont la Terre est aujourd’hui. Les plantes vasculaires et les arbres présentaient un intérêt particulier dans ce processus; Au fur et à mesure qu’elles se développaient sur terre, les plantes stabilisaient la structure du sol, aidaient à diffuser les nutriments dans l’océan et ajoutaient de l’oxygène et de la vapeur d’eau à l’atmosphère tout en en tirant du dioxyde de carbone.

Introduction de plantes terrestres capables de[{ » attribute= » »>photosynthesis and transpiration stimulated the hydrological cycle, which kick-started the Earth’s capacity for more complex life as we know it today,” Kaufman said.

The Devonian Period ended around the same time the Bakken sediments accumulated, allowing the layers of organic-rich shale to ‘record’ the environmental conditions that occurred there. Because the Earth’s continents were flooded during that time, various sediments including black shale gradually accumulated in inland seas that formed within geological depressions like the Williston Basin, the preserved the Bakken formation.

Undergraduate laboratory assistant Tytrice Faison (B.S. ’22, geology)—who joined Kaufman’s lab after taking a course with him through the Carillon Communities living-learning program—prepared and analyzed more than 100 shale and carbonate samples taken from the formation. After analyzing the samples, Kaufman, Faison, and the rest of the Bakken team deciphered clear layers of sediment representing three key biotic crises known as the Annulata, Dasberg, and Hangenberg events, with the last crisis associated with one of the greatest mass extinctions in Earth history.

“We could see anoxic events distinctly marked by black shale and other geochemical deposits, which are likely linked to a series of rapid rises in sea level,” Kaufman explained. “We suspect that sea levels may have risen during the pulsed events due to the melting ice sheets around the South Pole at this time.”

Higher sea levels would have resulted in the flooding of interior continental margins, or the transitional region between oceanic and continental crusts. In these settings, high levels of nutrients, such as phosphorous and nitrogen, could have triggered algal blooms which create low oxygen zones in large bodies of water. These zones in turn would have increased toxic hydrogen sulfide right where most marine animals would have lived. Under those conditions, animals in the oceans and on land around the shoreline would have died during these late Devonian events.

The team’s research is not exclusive to global biotic disruptions from hundreds of millions of years ago. Kaufman suggests that their findings are not just applicable to the shallow inland seas of the Devonian Period, but perhaps also to the oceans of today affected by global warming. He compared the ocean’s circulatory system to a “conveyor belt” carrying nutrients, oxygen, and microorganisms from place to place.

“Cold, salty water develops in the North Atlantic region before it sinks and eventually makes its way to the Indian and Pacific Oceans, cycling around the globe. This oceanic jet stream helps to spread life-sustaining oxygen through the oceans,” Kaufman explained. “If that conveyor belt were to be slowed down due to global warming, parts of the ocean might be deprived of oxygen and potentially become euxinic.”

The collateral damage caused by global warming might then promote animal migration out of dead zones or put Earth on a path to decreased diversity and increased rates of extinction, he added.

“Our study helps us to understand several things about Earth’s growing pains across a critical transition from a world we would not recognize today to one we would find more familiar,” Kaufman said. “It provides evidence for a kill mechanism that may be general to many of the many mass extinctions that occurred in the past, but also explains the origin of a major source of oil and gas to the United States.”

Reference: “Basin-scale reconstruction of euxinia and Late Devonian mass extinctions” by Swapan K. Sahoo, Geoffrey J. Gilleaudeau, Kathleen Wilson, Bruce Hart, Ben D. Barnes, Tytrice Faison, Andrew R. Bowman, Toti E. Larson and Alan J. Kaufman, 8 March 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05716-2

The study was funded by Equinor.

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La formation par simulation basée sur l’IA améliore les performances humaines dans les exosquelettes robotiques

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Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord ont démontré une nouvelle méthode qui exploite l’intelligence artificielle (IA) et les simulations informatiques pour entraîner des exosquelettes robotiques afin d’aider de manière indépendante les utilisateurs à économiser de l’énergie lorsqu’ils marchent, courent et montent les escaliers.

« Ce travail propose et démontre un nouveau cadre d’apprentissage automatique qui comble le fossé entre la simulation et la réalité pour contrôler de manière autonome des robots portables afin d’améliorer la mobilité et la santé des humains », explique Hao Su, auteur correspondant d’un article sur les travaux qui seront publiés. Le 12 juin dans le magazine nature.

« Les exosquelettes ont un énorme potentiel pour améliorer les performances des locomotives humaines », déclare Su, professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial à l’Université d’État de Caroline du Nord. « Cependant, leur développement et leur déploiement à grande échelle sont limités par de longues exigences en matière de tests humains et par des lois sur la surveillance manuelle.

« L’idée de base ici est que l’IA incorporée dans l’exosquelette portable apprend à aider les gens à marcher, courir ou grimper dans une simulation informatique, sans nécessiter aucune expérience », explique Su.

Plus précisément, les chercheurs se sont concentrés sur l’amélioration du contrôle autonome dans les systèmes d’IA incorporés, c’est-à-dire les systèmes dans lesquels le logiciel d’IA est intégré à la technologie des robots physiques. Ce travail visait à enseigner aux exosquelettes robotiques comment aider les personnes en bonne santé à effectuer divers mouvements. En règle générale, les utilisateurs doivent passer des heures à « entraîner » l’exosquelette afin que la technologie sache quelle force est nécessaire – et quand appliquer cette force – pour aider les utilisateurs à marcher, courir ou monter les escaliers. La nouvelle méthode permet aux utilisateurs de profiter immédiatement des exosquelettes.

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« Ce travail fait de la science-fiction une réalité, permettant aux gens de dépenser moins d’énergie tout en effectuant diverses tâches », explique Su.

« Nous avons développé une méthode pour former et contrôler des robots portables qui profitent directement aux humains », explique Xuzhen Lu, premier auteur de l’article et ancien chercheur postdoctoral à NC State. Luo est maintenant professeur adjoint à l’Université aéronautique Embry-Riddle.

Par exemple, lors de tests sur des humains, les chercheurs ont découvert que les participants à l’étude utilisaient 24,3 % d’énergie métabolique en moins lorsqu’ils marchaient avec un exosquelette robotique que lorsqu’ils marchaient sans exosquelette. Les participants ont utilisé 13,1 % d’énergie en moins lorsqu’ils couraient dans l’exosquelette et 15,4 % d’énergie en moins lorsqu’ils montaient les escaliers.

« Il est important de noter que ces réductions de puissance comparent les performances de l’exosquelette robotique à celles d’un utilisateur ne portant pas l’exosquelette », explique Su. « Cela signifie qu’il s’agit d’une mesure réelle de la quantité d’énergie économisée par l’exosquelette. »

Bien que cette étude se soit concentrée sur le travail des chercheurs auprès de personnes en bonne santé, la nouvelle méthode s’applique également aux applications d’exosquelettes robotiques visant à aider les personnes à mobilité réduite.

« Notre cadre peut offrir une stratégie généralisable et évolutive pour le développement rapide et l’adoption généralisée d’une variété de robots d’assistance pour les personnes en bonne santé et à mobilité réduite », explique Su.

« Nous en sommes aux premiers stades de tests des performances de la nouvelle méthode sur des exosquelettes robotiques utilisés par des personnes âgées et des personnes souffrant de troubles neurologiques, tels que la paralysie cérébrale. Nous souhaitons également explorer comment cette méthode peut améliorer les performances des dispositifs prothétiques robotiques. pour la population amputée.

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Cette recherche a été menée avec le soutien de la National Science Foundation sous les prix n° 1944655 et 2026622 ; Institut national de recherche sur le handicap, la vie indépendante et la réadaptation, dans le cadre de la bourse 90DPGE0019 et de la bourse de recherche suisse SFGE22000372 ; et les National Institutes of Health, sous le prix 1R01EB035404.

Shuzhen Luo et Hao Su sont co-inventeurs de la propriété intellectuelle liée au contrôleur évoquée dans ce travail. Su est également co-fondateur et détient un intérêt financier dans Picasso Intelligence, LLC, qui développe des exosquelettes.

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La NASA et Boeing évaluent les effets potentiels des fuites d’hélium sur le Starliner

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La NASA et Boeing évaluent les effets potentiels des fuites d’hélium sur le Starliner

La capsule Starliner de Boeing poursuit une inspection approfondie lors de sa toute première mission d’astronaute.

Starliner a été lancé le 5 juin, transportant les astronautes de la NASA Butch Wilmore et Sonny Williams vers la Station spatiale internationale (ISS) pour une croisière connue sous le nom de Crew Flight Test (CFT).

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La NASA partage une superbe image de la galaxie spirale poussiéreuse NGC 4414 ; Voici tout ce que vous devez savoir

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La NASA partage une superbe image de la galaxie spirale poussiéreuse NGC 4414 ;  Voici tout ce que vous devez savoir

L’agence spatiale américaine National Aeronautics and Space Administration (NASA) a publié une image époustouflante de la galaxie spirale poussiéreuse appelée NGC 4414. L’image a été prise par le télescope spatial Hubble de la NASA dans le cadre du projet majeur HST sur l’échelle de distance extragalactique en 1995.

Le télescope spatial Hubble, lancé en 1990, a modifié la compréhension fondamentale de l’univers, passant de la détermination de la composition atmosphérique des planètes en orbite autour d’autres étoiles à la découverte de l’énergie noire.

Revenant sur la galaxie spirale poussiéreuse, la NASA Hubble déclare : « Sur la base de mesures précises de la luminosité des étoiles variables (étoiles dont la luminosité fluctue) dans NGC 4414, les astronomes ont déterminé que la galaxie se trouve à 60 millions d’années-lumière. »

Elle a ajouté : « Ces informations ont aidé les scientifiques à mieux comprendre le taux d’expansion de notre univers, et nous en avons appris davantage sur la distance et la taille de nombreux objets cosmiques, et même sur l’âge de l’univers lui-même. »

En parlant de l’image partagée par la NSA Hubble, NGC 4414 est une galaxie spirale avec sa composition d’étoiles distincte dans ses différentes régions. Dans leurs régions centrales se trouvent une abondance d’étoiles jaunes et rouges, une caractéristique souvent associée aux amas d’étoiles plus anciens que l’on trouve généralement dans les galaxies spirales.

Dans les régions extérieures, NGC 4414 apparaît plus bleue. La NASA affirme que cette couleur bleuâtre indique la présence d’étoiles plus jeunes et plus chaudes, indiquant une formation d’étoiles en cours dans ces régions. L’image partagée par la NASA montre NGC 4414 comme une grande galaxie spirale avec un noyau jaune lumineux et des bras spiraux tentaculaires décorés de poussière brun foncé et d’amas d’étoiles.

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Selon la NASA Hubble, étant donné que la taille de la galaxie dépassait la capacité des détecteurs WFPC2, seule la moitié de NGC 4414 était visible dans les ensembles de données collectées par les astronomes dans le cadre du projet principal en 1995. Cependant, en 1999, l’équipe Hubble Legacy a revisité NGC. 4414 Et remplissez-le. Dans la partie manquante de son image en observant l’autre moitié en utilisant les mêmes filtres utilisés en 1995.

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Publié : 12 juin 2024, 07h16 IST

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