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Des microbes inconnus peuvent être un signal d’alerte précoce d’un point de basculement climatique

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Des microbes inconnus peuvent être un signal d’alerte précoce d’un point de basculement climatique

Trouvé dans les lacs et les rivières du monde entier, des créatures unicellulaires comme celles-ci Bourse paramécie Il peut à la fois manger et photosynthétiser. Des microbes comme ceux-ci jouent un double rôle dans le changement climatique, libérant ou absorbant du dioxyde de carbone – le gaz à effet de serre piégeant la chaleur qui est le principal moteur du réchauffement – selon qu’ils adoptent un mode de vie animal ou végétal. Crédit : Daniel J Wiczynski, Duke University

L’augmentation des niveaux de chaleur pourrait pousser le plancton océanique et d’autres organismes unicellulaires vers le seuil de carbone, ce qui pourrait exacerber le réchauffement climatique. Cependant, des études récentes suggèrent qu’il pourrait être possible d’identifier les signes avant-coureurs avant que ces organismes n’atteignent ce point critique.

Un groupe de scientifiques menant des recherches sur une classe de microbes répandue, mais souvent négligée, a découvert une boucle de rétroaction climatique qui pourrait augmenter le réchauffement climatique. Cependant, cette découverte a un avantage : elle peut également être un signal d’alerte précoce.

À l’aide de simulations informatiques, des chercheurs de l’Université Duke et de l’Université de Californie à Santa Barbara ont montré que la grande majorité du plancton océanique mondial, ainsi que de nombreux organismes unicellulaires qui habitent les lacs, les tourbières et d’autres écosystèmes, pourraient atteindre un niveau de basculement. indiquer. Ici, au lieu d’absorber du dioxyde de carbone, ils commencent à faire le contraire. Ce changement est le résultat de la façon dont votre métabolisme réagit au réchauffement.

Parce que le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre, cela peut à son tour faire monter les températures – une boucle de rétroaction positive qui peut conduire à un changement rapide, où de petites quantités de réchauffement ont un impact important.

Mais en surveillant attentivement leur abondance, nous pourrons peut-être anticiper le point de basculement avant qu’il n’arrive ici, rapportent les chercheurs dans une étude publiée le 1er juin dans la revue Nature. écologie fonctionnelle.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs se sont concentrés sur un groupe de micro-organismes appelés mixotrophes, ainsi nommés parce qu’ils mélangent deux modes de métabolisme : ils peuvent photosynthétiser comme une plante ou chasser la nourriture comme un animal, selon les conditions.

« Ils sont comme[{ » attribute= » »>Venus fly traps of the microbial world,” said first author Daniel Wieczynski, a postdoctoral associate at Duke.

During photosynthesis, they soak up carbon dioxide, a heat-trapping greenhouse gas. And when they eat, they release carbon dioxide. These versatile organisms aren’t considered in most models of global warming, yet they play an important role in regulating climate, said senior author Jean P. Gibert of Duke.

Most of the plankton in the ocean — things like diatoms, dinoflagellates — are mixotrophs. They’re also common in lakes, peatlands, in damp soils, and beneath fallen leaves.

“If you were to go to the nearest pond or lake and scoop a cup of water and put it under a microscope, you’d likely find thousands or even millions of mixotrophic microbes swimming around,” Wieczynski said.

“Because mixotrophs can both capture and emit carbon dioxide, they’re like ‘switches’ that could either help reduce climate change or make it worse,” said co-author Holly Moeller, an assistant professor at the University of California, Santa Barbara.

To understand how these impacts might scale up, the researchers developed a mathematical model to predict how mixotrophs might shift between different modes of metabolism as the climate continues to warm.

The researchers ran their models using a 4-degree span of temperatures, from 19 to 23 degrees Celsius (66-73 degrees Fahrenheit). Global temperatures are likely to surge 1.5 degrees Celsius above pre-industrial levels within the next five years, and are on pace to breach 2 to 4 degrees before the end of this century.

The analysis showed that the warmer it gets, the more mixotrophs rely on eating food rather than making their own via photosynthesis. As they do, they shift the balance between carbon in and carbon out.

The models suggest that, eventually, we could see these microbes reach a tipping point — a threshold beyond which they suddenly flip from carbon sink to carbon source, having a net warming effect instead of a cooling one.

This tipping point is hard to undo. Once they cross that threshold, it would take significant cooling — more than one degree Celsius — to restore their cooling effects, the findings suggest.

But it’s not all bad news, the researchers said. Their results also suggest that it may be possible to spot these shifts in advance, if we watch out for changes in mixotroph abundance over time.

“Right before a tipping point, their abundances suddenly start to fluctuate wildly,” Wieczynski said. “If you went out in nature and you saw a sudden change from relatively steady abundances to rapid fluctuations, you would know it’s coming.”

Whether the early warning signal is detectable, however, may depend on another key factor revealed by the study: nutrient pollution.

Discharges from wastewater treatment facilities and runoff from farms and lawns laced with chemical fertilizers and animal waste can send nutrients like nitrate and phosphate into lakes and streams and coastal waters.

When Wieczynski and his colleagues included higher amounts of such nutrients in their models, they found that the range of temperatures over which the telltale fluctuations occur starts to shrink until eventually the signal disappears and the tipping point arrives with no apparent warning.

The predictions of the model still need to be verified with real-world observations, but they “highlight the value of investing in early detection,” Moeller said.

“Tipping points can be short-lived, and thus hard to catch,” Gibert said. “This paper provides us with a search image, something to look out for, and makes those tipping points — as fleeting as they may be — more likely to be found.”

Reference: “Mixotrophic microbes create carbon tipping points under warming” by Daniel J. Wieczynski, Holly V. Moeller and Jean P. Gibert, 31 May 2023, Functional Ecology.
DOI: 10.1111/1365-2435.14350

The study was funded by the Simons Foundation, the National Science Foundation, and the U.S. Department of Energy.

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L’étude a révélé que l’eau douce est apparue pour la première fois sur Terre il y a 4 milliards d’années.

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L’étude a révélé que l’eau douce est apparue pour la première fois sur Terre il y a 4 milliards d’années.

L’eau douce provenant de sources atmosphériques est apparue sur Terre il y a environ 4 milliards d’années, soit 500 millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait, selon une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Geoscience.

Lorsque la Terre s’est formée pour la première fois il y a environ 4,5 milliards d’années, au début de la période géologique connue sous le nom d’Hadéen, elle était initialement en fusion. Au fur et à mesure que sa couche externe se refroidissait, la croûte de la planète s’est formée. Cependant, la chronologie de l’apparition des réservoirs d’eau douce sur Terre reste jusqu’à présent incertaine.

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Sanglant pour se mettre à l'abri du sang

Simuler la Terre à ses débuts

(Image : Simon Marchi/NASA)

Les chercheurs ont trouvé des traces d’eau douce dans d’anciens cristaux de zircon des Jack Hills en Australie occidentale. En effectuant une analyse isotopique de l’oxygène sur ces cristaux, ils ont déterminé le début du cycle hydrologique. Résistants aux intempéries et aux changements environnementaux, ces zircons sont les plus anciens de la Terre et fournissent des informations rares et profondes sur les débuts de l’histoire de la planète.

« Nous avons pu retracer les origines du cycle hydrologique, qui est le mouvement continu de l’eau entre la terre, les océans et l’atmosphère à travers des processus tels que l’évaporation et les précipitations, Dr Hamid Jamal Al-Din, chercheur principal à l’École de la Terre et des précipitations. Les sciences planétaires de l’Université Curtin et de l’Université Khalifa aux Émirats arabes unis ont déclaré : Ce cycle est essentiel au maintien des écosystèmes et de la vie sur notre planète.

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Docteur"C'est un monde de dessin animé de premier ordre avec la marque australienne Hells City, ce qui permet à tout le monde de le porter facilement. Merci beaucoup.Docteur"C'est un monde de dessin animé de premier ordre avec la marque australienne Hells City, ce qui permet à tout le monde de le porter facilement. Merci beaucoup.

Le Dr Hugo K. H. Ollerock tient la roche contenant les cristaux de zircon qui ont permis de déterminer la découverte.

(Image : Université Curtin)

Le Dr Jamal Al-Din a expliqué que l’analyse d’anciens zircons a retardé de 500 millions d’années l’apparition de l’eau douce sur Terre. « En examinant de petits cristaux de zircon, nous avons trouvé des signatures isotopiques de l’oxygène exceptionnellement légères, qui indiquent une interaction avec l’eau douce plutôt qu’avec l’eau salée de l’océan, remontant à 4 milliards d’années », a-t-il déclaré.

Les isotopes légers de l’oxygène résultent généralement de réactions entre l’eau chaude et douce et les roches situées à plusieurs kilomètres sous la surface de la Terre. « Pour que les zircons que nous avons analysés aient des signatures d’oxygène aussi légères, les roches doivent avoir été altérées par l’eau douce, fondues, puis solidifiées à nouveau : « Cette preuve de l’eau douce il y a 4 milliards d’années remet en question l’hypothèse. théorie selon laquelle « La Terre était entièrement recouverte par l’océan à cette époque ».

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Jacques Hales Posterilia Urbanisme Plus tard, il y a plus d'aventures dans un monde plus moderneJacques Hales Posterilia Urbanisme Plus tard, il y a plus d'aventures dans un monde plus moderne

L’endroit où la roche a été trouvée

(Image : NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS et équipe scientifique américano-japonaise ASTER)

Le Dr Hugo KH Ollerock, également de l’École des sciences de la Terre et des planètes de l’Université Curtin et membre de l’équipe de recherche, a souligné l’importance de cette découverte pour comprendre la formation de la Terre et l’origine de la vie.

« Cette découverte met non seulement en lumière les débuts de l’histoire de la Terre, mais suggère également que les continents et l’eau douce ont ouvert la voie à l’émergence de la vie dans un laps de temps relativement court, moins de 600 millions d’années après la formation de la Terre. Nos recherches représentent une avancée majeure. dans la compréhension des débuts de l’histoire de la Terre et ouvre les portes aux études futures sur les origines de la vie.

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Le télescope Webb de la NASA détecte les espèces de carbone les plus éloignées connues dans l’univers

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Le télescope Webb de la NASA détecte les espèces de carbone les plus éloignées connues dans l’univers

Les astronomes ont découvert le carbone connu le plus éloigné de l’univers, remontant à seulement 350 millions d’années après le Big Bang. Cette découverte – issue du télescope spatial Webb de la NASA – a utilisé les observations infrarouges de l’actuel Advanced Extragalactic Deep Survey pour identifier le carbone dans une toute jeune galaxie qui s’est formée peu de temps après la nuit des temps.

Les résultats obligeront probablement les cosmologistes et les théoriciens à repenser une grande partie de tout ce qu’ils savent sur l’enrichissement chimique de notre univers.

Dans une recherche acceptée pour publication dans la revue Astronomie et astrophysiqueUne équipe internationale dirigée par des astronomes de l’Université de Cambridge au Royaume-Uni a détaillé ses observations de cette ancienne galaxie, connue sous le nom de GS-z12. Il est situé à un redshift supérieur à 12, près de l’aube cosmique.

« Il s’agit non seulement de la première découverte confirmée de carbone, mais aussi de la première découverte confirmée de tout élément chimique autre que les éléments primitifs produits par le Big Bang (hydrogène, hélium et traces de lithium), Francesco DiEugenio, auteur principal de l’article. . Un astrophysicien de l’Université de Cambridge me l’a dit par e-mail.

La découverte de ce carbone si tôt dans l’histoire cosmique pourrait également signifier que quelque part là-bas, la vie aurait pu démarrer plus tôt que prévu.

Cette découverte remet également en question nos modèles d’évolution chimique, dit DiEugenio. « Nous ne nous attendions pas à voir des abondances aussi élevées de carbone en oxygène avant plus tard dans l’histoire de l’univers », dit-il. Par conséquent, notre découverte indique des canaux d’enrichissement chimique nouveaux et inattendus dans l’univers primitif, explique Diogenio.

En raison de la faiblesse exceptionnelle de ces galaxies lointaines, l’équipe n’a pu détecter le carbone qu’après environ 65 heures d’observations par spectroscopie proche infrarouge.

Les astronomes utilisent la spectroscopie pour étudier l’absorption et l’émission de lumière et d’autres rayonnements par la matière. Chaque élément possède sa propre empreinte chimique qui apparaît dans le spectre de la cible céleste, ce qui a permis dans ce cas d’identifier de manière surprenante le carbone à des époques aussi précoces.

Comment ce carbone a-t-il été créé ?

Diogenio dit que le Big Bang n’a produit que de l’hydrogène, de l’hélium et des traces de lithium. Par conséquent, ce carbone – et tout le carbone de l’univers – doit avoir été produit à l’intérieur des étoiles, dit-il. Une partie du carbone est produite dans des étoiles massives à courte durée de vie, et une autre dans des étoiles de faible masse à longue durée de vie, explique DiEugenio.

Carbone via supernovae

Dans GS-z12, qui a une masse d’environ 50 millions de masses solaires seulement, nous pouvons exclure le deuxième scénario, car l’univers était si jeune que les étoiles de faible masse n’avaient pas assez de temps pour apporter des quantités significatives de carbone, explique DiEugenio. . Il dit que cela signifie qu’il a été produit dans des étoiles massives. Cependant, le rapport carbone/oxygène que nous observons dans GS-z12 ne correspond pas à celui des étoiles massives connues, explique Diogenio. C’est pourquoi nous pensons que cette découverte de carbone pourrait avoir été produite dans des types d’étoiles massives plus exotiques, telles que les étoiles du troisième groupe, dit-il.

Les étoiles du groupe III sont un groupe théorique des premières étoiles de l’univers.

Selon certains modèles, lorsque ces premières étoiles ont explosé en supernova, elles auraient pu libérer moins d’énergie que prévu initialement, suggère l’Université de Cambridge. Dans ce cas, il s’agit du carbone, qui était présent dans l’exosphère des étoiles et était moins lié gravitationnellement que l’oxygène, selon l’université. Par conséquent, ce carbone aurait pu s’échapper plus facilement et se propager dans toute la galaxie, tandis qu’une grande quantité d’oxygène serait retombée et s’effondrerait dans un trou noir, a expliqué l’université.

Ce carbone serait-il le résultat d’une étoile de Population III devenue supernova ?

« Nous ne savons pas avec certitude quel type d’étoile a produit ce carbone », explique DiEugenio. Cependant, étant donné le temps très court disponible pour l’évolution stellaire, celle-ci doit provenir d’explosions de supernova provoquées par la mort d’étoiles massives, explique Diogenio. Selon lui, des preuves allant de l’univers local jusqu’à un milliard d’années après le Big Bang montrent que le rapport carbone/oxygène produit par les supernovae est bien inférieur à ce que nous observons dans cette galaxie.

Rapports carbone/oxygène

Expliquer le rapport carbone/oxygène élevé observé dans le GS-z12 est difficile dans le cadre actuel, explique DiEugenio. Dans ce contexte, il existe certains scénarios théoriques dans lesquels les supernovae du groupe III produisent des ratios carbone/oxygène élevés ; Il dit que ce serait un scénario approprié, mais qu’il doit être confirmé.

Quant au carbone découvert ?

Diogenio dit qu’il a été produit dans l’une des coques internes brûlant de l’hélium d’une étoile massive alors qu’elle était sur le point de devenir une supernova. Il dit que lorsque l’étoile est devenue supernova, son gaz riche en carbone est revenu dans la galaxie.

C’est à ce moment-là qu’il est devenu détectable.

Ces premières supernovae et leurs sous-produits représentent les premières étapes de l’enrichissement chimique cosmique. Des milliards d’années plus tard, cette évolution chimique a conduit à l’émergence d’un groupe de galaxies telles que notre propre Voie Lactée ; Chimiquement riche et – sur cette planète du moins – regorgeant de vie basée sur le carbone.

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« La danse cosmique du feu et de la glace »

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« La danse cosmique du feu et de la glace »

Le système stellaire est situé à 3 400 années-lumière.

Vendredi, l’Agence spatiale européenne (ESA) a publié une image étonnante d’un mystérieux système stellaire. L’étoile est située à 3 400 années-lumière dans la constellation du Sagittaire et se compose d’une géante rouge et de sa compagne naine blanche. L’Agence spatiale européenne l’a qualifié de « danse cosmique de glace et de feu », notant qu’elle devient de plus en plus chaude et faible.

Selon l’Agence spatiale européenne, ces étoiles mystérieuses ont surpris les astronomes avec une « éruption semblable à une nova » en 1975, augmentant leur luminosité d’environ 250 fois.

« C’est l’histoire de deux étoiles : une géante rouge fait généreusement don de matière à sa compagne naine blanche, créant ainsi un spectacle éblouissant. Du brouillard rouge ? Ce sont les vents forts de la géante rouge ! ️Mais Mira HM Sge est un véritable mystère. En 1975, les astronomes ont été surpris par une explosion semblable à une nova, mais contrairement à la plupart des novae, elle n’a pas disparu. Depuis, il fait plus chaud mais plus faible ! », lit-on dans la légende du message. Le message comprend quatre images qui, ensemble, constituent l’image complète du système stellaire symbiote.

Voir les photos ici :

Les astronomes ont utilisé de nouvelles données de Hubble et du SOFIA (Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge) de la NASA, ainsi que des données d’archives d’autres missions, pour revisiter le système stellaire binaire.

« Grâce à Hubble et au télescope SOFIA, à la retraite, nous avons résolu l’énigme ensemble. Les données ultraviolettes de Hubble révèlent des températures torrides autour de la naine blanche, tandis que SOFIA a détecté de l’eau s’écoulant à des vitesses incroyables, indiquant la présence d’un disque de matière en rotation.

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Entre avril et septembre 1975, la luminosité du système binaire HM Sagittae a été multipliée par 250. Récemment, des observations montrent que le système est devenu plus chaud, mais paradoxalement s’est légèrement atténué.

En réponse à l’image, un utilisateur a écrit : « C’est vraiment incroyable la danse des échanges matériels entre la géante rouge et la naine blanche. »

Un autre a commenté : « C’est tellement beau et mystérieux, j’adore ça. » Un troisième a déclaré : « Superbes clichés ».

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