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Des scientifiques étudient les origines de la vie en simulant l’évolution cosmique

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Les acides aminés constituent les millions de protéines qui animent les rouages ​​chimiques de la vie, y compris les fonctions corporelles essentielles chez les animaux. En raison de la relation entre les acides aminés et les êtres vivants, les scientifiques sont impatients de comprendre les origines de ces molécules. Après tout, les acides aminés ont peut-être aidé la vie à proliférer sur Terre après avoir été délivrés ici il y a environ 4 milliards d’années par des morceaux d’astéroïdes ou de comètes.

Mais si oui, les acides aminés ont-ils été produits à l’intérieur des astéroïdes ou des comètes ? Ou les ingrédients bruts de la vie sont-ils sortis intacts du nuage moléculaire interstellaire de glace, de gaz et de poussière qui composait notre système solaire et d’innombrables autres composants ?

Si des acides aminés se formaient dans notre système solaire, la vie pourrait être unique ici. Mais si elles provenaient d’un nuage interstellaire, ces matières premières pour la vie auraient également pu se propager à d’autres systèmes solaires.

Des scientifiques du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, ont cherché à explorer comment les acides aminés et les amines – leurs cousins ​​chimiques – se sont formés en simulant une petite évolution cosmique en laboratoire. Les chercheurs ont fabriqué des glaces comme celles des nuages ​​interstellaires, les ont soufflés avec des radiations, puis ont exposé les matériaux restants, qui comprenaient des amines et des acides aminés, à l’eau et à la chaleur pour reproduire les conditions qu’ils auraient rencontrées à l’intérieur des astéroïdes.

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a déclaré Dana Kasem, qui a travaillé sur l’expérience lorsqu’elle était étudiante postdoctorale à la NASA Goddard de 2020 à 2022. Kasem est maintenant chercheuse scientifique au Southwest Research Institute de San Antonio et auteur principal d’une étude publiée le 9 janvier dans le revue Nature. ACS Chimie de la Terre et de l’Espace.

Pour leur étude, Kasem et ses collègues ont fabriqué de la glace à partir de molécules couramment observées par les télescopes dans les nuages ​​interstellaires, telles que l’eau, le méthanol, le dioxyde de carbone et l’ammoniac. Ensuite, à l’aide de l’accélérateur de particules Van de Graaff à Goddard, ils ont zappé la glace avec des protons à haute énergie pour imiter le rayonnement cosmique que la glace subirait dans un nuage moléculaire. Le processus de rayonnement a décomposé des particules simples. Ces molécules ont été recombinées en amines et en acides aminés plus complexes, tels que l’éthylamine et la glycine. Les acides aminés sont laissés dans un résidu collant.

« Nous nous attendons à ce que ce résidu soit transféré du nuage interstellaire au disque protoplanétaire qui crée le système solaire, y compris les astéroïdes », a déclaré Kasim.

Les simulations d’astéroïdes sont venues ensuite. En immergeant les restes dans des tubes d’eau et en les chauffant à différentes températures et pendant des durées variables, les scientifiques ont reproduit les conditions à l’intérieur de certains astéroïdes il y a des milliards d’années, qu’ils appellent « hydroaltération ». Ensuite, ils ont analysé les effets de ces conditions aqueuses chaudes sur les molécules.

Ils ont découvert que les types d’acides aminés et d’acides aminés créés en laboratoire parmi les étoiles glacées, et leurs rapports, restaient constants quelles que soient les conditions des astéroïdes. Cela signifie que les amines et les acides aminés peuvent rester intacts lorsqu’ils voyagent du nuage interstellaire vers un astéroïde. Mais chaque molécule a réagi différemment aux conditions de type astéroïde en fonction de la quantité de chaleur appliquée par les chercheurs et de la durée. Les niveaux de glycine ont doublé après 7 jours de simulation d’astéroïdes, par exemple, tandis que les niveaux d’éthylamine ont à peine bougé.

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De nombreux autres scientifiques ont créé des glaces interstellaires et les ont enveloppées de rayonnement. Comme l’équipe de Goddard, ils ont également découvert que ce processus produit des amines et des acides aminés. Mais le groupe de composés produits en laboratoire ne correspond pas au groupe détecté dans les météorites. Les météorites sont des morceaux d’astéroïdes et éventuellement de comètes que les scientifiques peuvent trouver sur Terre et explorer en laboratoire.

Kassem et ses collègues ont voulu enquêter sur cette divergence, ils ont donc conçu une expérience, la première à ajouter une simulation d’astéroïde à une expérience sur la glace. Le processus a commencé avec l’idée de Christopher Mattreese, un chercheur scientifique de Goddard qui était le chercheur principal de ce projet. Materez s’est demandé si les conditions des astéroïdes étaient le chaînon manquant entre la glace interstellaire fabriquée en laboratoire et les compositions de météorites.

« Les expériences de laboratoire qui se concentrent uniquement sur le rayonnement de la glace ne capturent pas pleinement la réalité de la chimie de ces composés », a déclaré Materissi. « Donc, une partie de l’objectif de ce travail était de voir si nous pouvions combler cet écart. »

L’équipe de recherche n’a pas encore comblé l’écart. Ils ont découvert que même après avoir simulé les conditions des astéroïdes, les amines et les acides aminés qu’ils produisaient ne correspondaient toujours pas à ceux trouvés dans les météorites.

Cela peut arriver pour plusieurs raisons. Il faut faire une contamination potentielle. Étant donné que les météorites traversent l’atmosphère terrestre et passent un certain temps à la surface avant d’être capturées, leur composition chimique est susceptible de changer et de ne pas refléter pleinement les astéroïdes dont elles proviennent. Mais les scientifiques pourront s’attaquer à ce problème avec des échantillons purs de l’astéroïde Bennu, qui est actuellement transporté par le vaisseau spatial OSIRIS-REx de la NASA vers la Terre le 24 septembre 2023, pour être livré à la surface. Les scientifiques amélioreront également leurs expériences sur la glace après que le télescope spatial James Webb de la NASA aura renvoyé des informations détaillées sur les types de glace qui composent les nuages ​​moléculaires interstellaires.

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« Nous ne sommes pas encore à la fin de ce travail, et nous avons encore beaucoup à faire », a déclaré Matterici.

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La mission historique de l’astronaute Polaris Dawn de SpaceX a été reportée à la mi-août

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La mission historique de l’astronaute Polaris Dawn de SpaceX a été reportée à la mi-août

Nous devrons tous attendre encore un peu pour assister au tout premier vol spatial privé.

SpaceX vise désormais la mi-août pour lancer Polaris Dawn, une mission financée par l’homme d’affaires milliardaire Jared Isaacman. Le prochain vol, qui utilisera le vaisseau spatial Crew Dragon et la fusée Falcon 9 de SpaceX, devait décoller au plus tard le 31 juillet.

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Le T. rex était peut-être beaucoup plus lourd et plus long qu’on ne le pensait auparavant – étude

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Le T. rex était peut-être beaucoup plus lourd et plus long qu’on ne le pensait auparavant – étude

Les chercheurs suggèrent que le Tyrannosaurus rex était peut-être 70 % plus lourd qu’on ne le pensait auparavant et 25 % plus long.

Le plus grand T. rex jamais trouvé vivant pourrait être beaucoup plus grand que le plus grand spécimen actuellement connu, puisqu’il pèse environ 15 tonnes au lieu de 8,8 tonnes et mesure 15 mètres de long au lieu de 12 mètres, selon l’étude.

De nombreux dinosaures plus grands appartenant à divers groupes ont été identifiés à partir d’un seul bon spécimen fossile.

Il est donc impossible de savoir si cet animal est un grand ou un petit exemplaire de cette espèce.

Les chercheurs soulignent que déterminer quel dinosaure était le plus grand, sur la base d’une poignée de fossiles, n’a pas beaucoup de sens.

Dans la nouvelle étude, le Dr Jordan Malone du Musée canadien de la nature à Ottawa, au Canada, et le Dr David Hone de l’Université Queen Mary de Londres, ont utilisé la modélisation informatique pour évaluer un groupe de dinosaures T. rex.

Ils ont pris en compte des facteurs tels que la taille de la population, le taux de croissance, la durée de vie moyenne et le caractère incomplet des archives fossiles.

« Notre étude suggère que pour les grands animaux fossiles tels que le T. rex, nous n’avons aucune idée, d’après les archives fossiles, de la taille absolue qu’ils ont pu atteindre », a déclaré le Dr Malone.

« C’est amusant de penser à un T. rex de 15 tonnes, mais les implications sont également intéressantes d’un point de vue biomécanique ou écologique. »

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Le Dr Hohn a déclaré : « Il est important de souligner qu’il ne s’agit pas vraiment du T. rex, qui constitue la base de notre étude, mais que cette question s’applique à tous les dinosaures et à de nombreuses autres espèces fossiles.

« Se disputer sur « qu’est-ce qui est le plus gros ? » en se basant sur quelques squelettes n’a pas vraiment de sens. »

Le T. rex a été choisi pour le modèle car bon nombre de ses détails étaient déjà bien appréciés.

Le modèle est basé sur des modèles de crocodiles vivants, choisis en raison de leur grande taille et de leur relation étroite avec les dinosaures.

Les chercheurs ont découvert que les plus grands fossiles connus de T. rex se situent probablement dans le 99e centile, soit le 1 pour cent supérieur de la taille du corps.

Cependant, ils soulignent que pour trouver un animal parmi les 99,99 pour cent (un tyrannosaure sur dix mille), les scientifiques devraient fouiller des fossiles au rythme actuel pendant encore 1 000 ans.

Les estimations de taille sont basées sur un modèle, mais la découverte de géants d’espèces modernes suggère qu’il devait encore y avoir des dinosaures plus grands.

« Certains des os et morceaux isolés indiquent clairement des individus plus gros que les squelettes dont nous disposons actuellement », a déclaré le Dr Hoon.

Les résultats ont été publiés dans la revue Ecology and Evolution.

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Comment des physiciens américains ont joué à Dieu et ont créé un nouvel élément appelé Livermorium à l’aide d’un faisceau de particules de titane

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Comment des physiciens américains ont joué à Dieu et ont créé un nouvel élément appelé Livermorium à l’aide d’un faisceau de particules de titane

Un scientifique du Lawrence Berkeley National Laboratory travaille sur un dispositif de séparation lors d’une expérience. Crédit image : Laboratoire national Lawrence Berkeley

Une équipe de scientifiques et de chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory en Californie a récemment annoncé une réalisation révolutionnaire : la création du Livemorium, ou élément 116, à l’aide d’un faisceau de particules de titane.

C’est la première fois qu’un hépatique est fabriqué de cette manière, rapprochant les chercheurs de l’insaisissable « îlot de stabilité », où les éléments très lourds sont censés avoir une durée de vie plus longue, ce qui les rend plus faciles à étudier. Plus important encore, c’est la première fois qu’un objet extrêmement lourd est fabriqué de cette manière par des humains.

Rainer Kröcken, directeur des sciences nucléaires au Berkeley Lab, a exprimé son optimisme quant à la découverte, soulignant la nature collaborative de l’expérience. Il a déclaré que la production de l’élément 120, la prochaine cible, prendrait beaucoup plus de temps mais semblait désormais possible. Annoncé lors de la conférence Nuclear Structure 2024, l’article sera bientôt disponible sur le référentiel de prépublications arXiv et sera soumis à la revue Physical Review Letters.

Utilisation innovante d’une poutre en titane pour créer l’élément 116
Dans leur expérience, les scientifiques ont utilisé un faisceau de titane-50, un isotope spécifique, pour générer du Livemorium, ce qui en fait l’élément le plus lourd créé à ce jour au laboratoire de Berkeley. Ce laboratoire a une riche histoire de découverte d’éléments, qui a contribué à l’identification de 16 éléments allant du technétium (43) au seaborgium (106).

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Jacqueline Gates, qui a dirigé le dernier effort, a exprimé sa confiance dans les résultats, notant que les chances que les résultats soient une anomalie statistique sont très faibles. Le processus impliquait de chauffer le titane à environ 3 000 °F (1 649 °C) jusqu’à ce qu’il se vaporise. L’équipe a ensuite bombardé le titane vaporisé avec des micro-ondes, en enlevant 22 électrons et en préparant les ions pour l’accélération dans un cyclotron de 88 pouces au laboratoire de Berkeley.

Les ions de titane accélérés sont dirigés vers une cible de plutonium, des milliards d’ions frappant la cible chaque seconde. Ce bombardement intense a finalement créé deux atomes de Livermorium sur une période de 22 jours. L’utilisation du titane à cette fin représente une nouvelle technologie pour synthétiser des éléments plus lourds, car les éléments précédents de cette gamme, de 114 à 118, avaient été synthétisés à l’aide d’un faisceau de calcium 48.

Jennifer Burr, physicienne nucléaire au groupe des éléments lourds du Berkeley Lab, a souligné l’importance de cette méthode. La production de l’élément 116 à partir de titane valide cette nouvelle approche, ouvrant la voie à de futures expériences visant à produire des éléments plus lourds, comme l’élément 120.

Trouver l’article 120
Le succès de la création de l’élément 116 a ouvert la voie au prochain objectif ambitieux de l’équipe : créer l’élément 120. S’il est atteint, l’élément 120 sera l’atome le plus lourd jamais créé et fera partie de « l’îlot de stabilité », un groupe théorique d’éléments super-lourds de qui devrait être plus long que ceux découverts jusqu’à présent.

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Le laboratoire prévoit de commencer à tenter de créer l’élément 120 en 2025. Le processus devrait prendre plusieurs années, reflétant la complexité et les défis inhérents à cette recherche de pointe. Les physiciens explorent les limites du tableau périodique, s’efforçant de repousser les limites de la connaissance et de la compréhension humaines en explorant les limites de la stabilité atomique.

Cette réalisation majeure démontre non seulement la créativité des scientifiques du Berkeley Lab, mais ouvre également la voie à de futures découvertes dans le domaine des éléments super-lourds, qui pourraient ouvrir la voie à de nouvelles connaissances sur la nature fondamentale de la matière.

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