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Discovery dévoile comment les vibrations atomiques émergent

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Cent ans de physique nous apprennent que les vibrations atomiques collectives, appelées phonons, peuvent se comporter comme des particules ou des ondes. Lorsqu’ils heurtent une interface entre deux matériaux, ils peuvent rebondir comme une balle de tennis. Si les matériaux sont minces et répétitifs, comme dans un super-réseau, les phonons peuvent sauter entre des matériaux successifs.

Il existe maintenant une preuve expérimentale définitive qu’à l’échelle nanométrique, la notion de multiples matériaux minces avec des vibrations distinctes ne tient plus. Si les matériaux sont minces, leurs atomes s’arrangent à l’identique, de sorte que leurs vibrations sont similaires et présentes partout. Une telle cohérence structurelle et vibratoire ouvre de nouvelles voies dans la conception des matériaux, ce qui conduira à des dispositifs plus économes en énergie et à faible consommation d’énergie, à de nouvelles solutions matérielles pour recycler et convertir la chaleur résiduelle en électricité, et à de nouvelles façons de manipuler la lumière avec la chaleur pour l’informatique avancée. Communication sans fil 6G.

La découverte a émergé d’une collaboration à long terme de scientifiques et d’ingénieurs de sept universités et de deux laboratoires nationaux du Département américain de l’énergie. Leur article, Emergent Interface Vibrational Structure of Oxide Superlattices, a été publié le 26 janvier dans Nature.

Eric Hoglund, chercheur postdoctoral à l’École d’ingénierie et de sciences appliquées de l’Université de Virginie, a pris un point pour l’équipe. Il a obtenu son doctorat. en science et génie des matériaux de l’UVA en mai 2020 en collaboration avec James M. Howe, Thomas Goodwin Digges Professeur de science et génie des matériaux. Après l’obtention de son diplôme, Hoglund a continué à travailler comme chercheur postdoctoral avec le soutien de Howe et Patrick Hopkinsprofesseur Whitney Stone et professeur de génie mécanique et aérospatial.

Le succès de Hoglund illustre le but et le potentiel des UVA Initiative d’intégration des matériaux multifonctionnelsqui encourage une collaboration étroite entre différents chercheurs de différentes disciplines pour étudier les performances des matériaux, des atomes aux applications.

« La capacité de visualiser les vibrations atomiques et de les lier aux propriétés fonctionnelles et aux nouveaux concepts d’appareils, rendue possible par la collaboration et le co-conseil en science des matériaux et en génie mécanique, fait progresser la mission de MMI », a déclaré Hopkins.

Hoglund a utilisé des techniques de microscopie pour répondre aux questions soulevées dans les résultats expérimentaux que Hopkins a publiés en 2013, rendant compte de la conductivité thermique des super-réseaux, que Hoglund compare à un bloc de construction Lego.

« Vous pouvez obtenir les propriétés de matériau souhaitées en modifiant la manière dont différents oxydes se couplent, le nombre de couches d’oxydes et l’épaisseur de chaque couche », a déclaré Hoglund.

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Hopkins s’attendait à ce que le phonon obtienne une résistance lorsqu’il traversait le réseau en treillis, dissipant l’énergie thermique à chaque interface des couches d’oxyde. Au lieu de cela, la conductivité thermique a augmenté lorsque les interfaces étaient très proches les unes des autres.

« Cela nous a amenés à croire que les phonons peuvent former une onde qui existe dans tous les matériaux ultérieurs, également connue sous le nom d’effet cohérent », a déclaré Hopkins. « Nous avons trouvé une explication qui correspondait aux mesures de conductivité, mais nous avons toujours pensé que ce travail était incomplet. »

« Il s’avère que lorsque les interfaces deviennent très proches, les arrangements atomiques uniques à la couche de matériau cessent d’exister », a déclaré Hoglund. « Les positions des atomes aux interfaces et leurs vibrations existent partout. Cela explique pourquoi les interfaces espacées à l’échelle nanométrique produisent des propriétés uniques, différentes d’un mélange linéaire des matériaux adjacents.

Hoglund a collaboré avec Jordan Hachtel, un associé R&D au Center for Nanophase Materials Sciences du Oak Ridge National Laboratory, pour connecter la structure atomique locale aux vibrations à l’aide de nouvelles générations de microscopes électroniques à UVA et Oak Ridge. En travaillant avec des données spectroscopiques à haute résolution spatiale, ils ont cartographié les vibrations intercouches à travers les interfaces dans un super-réseau.

« C’est l’avancée majeure du journal Nature », a déclaré Hopkins. « Nous pouvons voir la position des atomes et leurs vibrations, cette belle image d’une onde de phonons basée sur un certain modèle ou type de structure atomique. »

La marche collaborative vers le succès collectif

L’effort hautement collaboratif a commencé en 2018 lorsque Hoglund partageait des plans de recherche pour caractériser les vibrations atomiques aux interfaces dans les oxydes de pérovskite.

« J’allais à Oak Ridge pour travailler avec Jordan pendant une semaine, alors Jim et Patrick m’ont suggéré de prendre les échantillons de super-réseaux et de voir ce que nous pouvons voir », se souvient Hoglund. « Les expériences que Jordan et moi avons faites à Oak Ridge ont renforcé notre confiance dans l’utilisation de super-réseaux pour mesurer les vibrations à l’échelle atomique ou nanométrique. »

Au cours de l’un de ses derniers voyages au Tennessee, Hoglund rencontra Joseph R. Matson, titulaire d’un doctorat. expériences liées aux étudiants au laboratoire Nanophotonic Materials and Devices de l’Université Vanderbilt dirigé par Joshua D. Caldwell, membre de la faculté du chancelier de la famille Flowers et professeur agrégé de génie mécanique et de génie électrique. À l’aide des instruments de Vanderbilt, ils ont mené des expériences de spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier pour sonder les vibrations optiques dans l’ensemble du super-réseau. Ces mesures macroscopiques bien établies ont validé la nouvelle approche de microscopie de Hoglund.

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De ces expériences, Hoglund a déduit que les propriétés qui l’intéressaient – le transport thermique et la réponse infrarouge – découlaient de l’influence de l’interface sur le cadre bien ordonné d’atomes d’oxygène du super-réseau. Les atomes d’oxygène s’arrangent dans une structure à huit côtés appelée octaèdres, avec un atome de métal suspendu à l’intérieur. L’interaction entre les atomes d’oxygène et de métal provoque la rotation des octaèdres à travers la structure du matériau. Les arrangements d’oxygène et de métal dans ce cadre génèrent des vibrations uniques et donnent naissance aux propriétés thermiques et spectrales du matériau.

De retour à l’UVA, la conversation fortuite de Hoglund avec Jon Ihlefeld, professeur agrégé de science et génie des matériaux et de génie électrique et informatique, a apporté des membres et une expertise supplémentaires à l’effort. Ihlefeld a mentionné que des chercheurs affiliés aux Sandia National Laboratories, Thomas Beechem, professeur agrégé de génie mécanique à l’Université Purdue, et Zachary T. Piontkowski, un membre senior du personnel technique de Sandia, essayaient également d’expliquer le comportement optique des phonons et avaient également trouvé exactement les mêmes super-réseaux d’oxydes comme matériau idéal pour leur étude.

Par coïncidence, Hopkins avait une collaboration de recherche en cours avec Beechem, mais avec d’autres systèmes de matériaux. « Plutôt que de rivaliser, nous avons convenu de travailler ensemble et de faire quelque chose de plus grand que l’un de nous », a déclaré Hoglund.

L’implication de Beechem a eu un avantage supplémentaire, amenant le physicien et scientifique des matériaux de Penn State Roman Engel-Herbert et son étudiant Ryan C. Haisimaier dans le partenariat pour développer des échantillons de matériaux pour les expériences de microscopie en cours à UVA, Oak Ridge et Vanderbilt. Jusqu’à présent, Ramamoorthy Ramesh, Université de Californie, Berkeley, professeur de physique et de science et génie des matériaux, et son doctorat. les étudiants Ajay K. Yadav et Jayakanth Ravichandran étaient les producteurs de l’équipe, fournissant des échantillons au groupe de recherche ExSiTE de Hopkins.

« Nous avons réalisé que nous avions toutes ces données expérimentales vraiment intéressantes reliant les vibrations aux échelles de longueur atomique et macroscopique, mais toutes nos explications étaient encore quelque peu des conjectures que nous ne pouvions pas prouver absolument sans théorie », a déclaré Hoglund.

Hachtel a contacté un collègue de Vanderbilt, Sokrates T. Pantelides, professeur émérite universitaire de physique et d’ingénierie, professeur de physique William A. & Nancy F. McMinn et professeur de génie électrique. Pantelides et les membres de son groupe de recherche De-Liang Bao et Andrew O’Hara ont utilisé la théorie fonctionnelle de la densité pour simuler les vibrations atomiques dans un matériau virtuel avec une structure de super-réseau.

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Leurs méthodes théoriques et informatiques ont soutenu exactement les résultats produits par Hoglund et d’autres expérimentateurs de l’équipe. La simulation a également permis aux expérimentateurs de comprendre comment chaque atome du super-réseau vibre avec une grande précision et comment cela est lié à la structure.

À ce stade, l’équipe comptait 17 auteurs : trois microscopistes, quatre spectroscopistes optiques, trois informaticiens, cinq producteurs et deux spécialistes des matériaux. Il était temps, pensaient-ils, de partager leurs découvertes avec l’ensemble de la communauté scientifique.

Un premier examinateur de leur manuscrit a conseillé à l’équipe d’établir un lien causal plus direct entre la structure matérielle et les propriétés matérielles. « Nous avons mesuré de nouveaux phénomènes intéressants établissant des connexions sur plusieurs échelles de longueur qui devrait affectent les propriétés des matériaux, mais nous n’avions pas encore démontré de manière convaincante si et comment les propriétés connues changeaient », a déclaré Hoglund.

Deux étudiants diplômés à Hopkins’ EXSITE laboratoire, scientifique principal John Tomko et Ph.D. l’étudiante Sara Makarem, a aidé à fournir la preuve finale. Tomko et Makarem ont sondé les super-réseaux à l’aide de lasers infrarouges et ont démontré que la structure contrôlait les propriétés optiques non linéaires et la durée de vie des phonons.

« Lorsque vous envoyez un photon d’une unité d’énergie, les super-réseaux doublent cette unité d’énergie », a déclaré Hopkins. « John et Sara ont construit une nouvelle capacité dans notre laboratoire pour mesurer cet effet, que nous exprimons comme l’efficacité de génération de deuxième harmonique de ces super-réseaux. » Leur contribution élargit les capacités du laboratoire ExSiTE pour comprendre les nouvelles interactions lumière-phonon.

« Je pense que cela permettra la découverte de matériaux avancés », a déclaré Hopkins. « Les scientifiques et les ingénieurs travaillant avec d’autres classes de matériaux peuvent désormais rechercher des propriétés similaires dans leurs propres études. Je m’attends à ce que nous découvrions que ces ondes de phonons, cet effet cohérent, existent dans de nombreux autres matériaux.

La collaboration de longue date se poursuit. Hoglund en est à sa deuxième année en tant que chercheur postdoctoral, travaillant à la fois avec Howe et Hopkins. Avec Pantelides, Hachtel et Ramesh, il s’attend à ce qu’ils aient de nouvelles idées passionnantes sur la structure atomique à partager dans un proche avenir.


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La NASA regarde la planète rouge s’illuminer lors d’une tempête solaire épique

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La NASA regarde la planète rouge s’illuminer lors d’une tempête solaire épique

Une récente tempête solaire intense a fourni des informations précieuses sur l’exposition aux radiations sur Mars, ce qui est essentiel pour les futures missions des astronautes. Les particules à haute énergie ont provoqué des perturbations visuelles sur les rovers et orbiteurs martiens, tandis que le rover MAVEN de la NASA a capturé les aurores résultantes. Source de l’image : NASA/Université du Colorado/LASP

En plus de produire une aurore époustouflante, une récente tempête intense a fourni plus de détails sur la quantité de rayonnement que les futurs astronautes pourraient rencontrer sur la planète rouge.

NASALes rovers et orbiteurs X12 ont observé des éruptions solaires et de grandes éjections de masse coronale Éruption solaire Frappé Mars Le 20 mai. Cet événement a démontré des doses potentielles de rayonnement aux astronautes et provoqué des perturbations visuelles dans les équipements martiens. Les données de ces observations aideront à planifier la radioprotection et les futures missions, y compris la prochaine mission ESCAPADE.

De violentes tempêtes sur Mars

Depuis que le Soleil est entré plus tôt cette année dans une période d’activité maximale appelée maximum solaire, les scientifiques de Mars s’attendent à des tempêtes solaires épiques. Au cours du mois dernier, les rovers et orbiteurs martiens de la NASA ont fourni aux chercheurs des sièges aux premières loges pour une série d’éruptions solaires et d’éjections de masse coronale qui ont atteint Mars et, dans certains cas, ont provoqué des aurores martiennes.

Cette richesse scientifique a fourni une opportunité sans précédent d’étudier comment de tels événements se produisent dans l’espace lointain, ainsi que l’exposition aux radiations à laquelle les premiers astronautes auraient été exposés sur Mars.

La plus grande s’est produite le 20 mai avec une éruption solaire estimée plus tard à X12 – les éruptions solaires de classe X sont les plus puissantes de plusieurs types – sur la base des données du vaisseau spatial Solar Orbiter, une mission conjointe de l’Agence spatiale européenne (ESA).Agence spatiale européenne) et la NASA. L’éruption a envoyé des rayons X et des rayons gamma vers la planète rouge, tandis qu’une éjection de masse coronale ultérieure a libéré des particules chargées. Les rayons X et gamma émis par l’éruption se déplacent en premier à la vitesse de la lumière, tandis que les particules chargées sont légèrement en retard, atteignant Mars en quelques dizaines de minutes seulement.

Une tempête solaire frappe le rover Curiosity de la NASA sur Mars

Les taches dans cette scène ont été causées par des particules chargées provenant d’une tempête solaire frappant une caméra à bord du vaisseau spatial Curiosity Mars de la NASA. Curiosity utilise ses caméras de navigation pour tenter de capturer des images de poussière et de rafales de vent, comme celles présentées ici. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech

Exposition aux radiations sur Mars

L’évolution de la météo spatiale a été suivie de près par les analystes du bureau d’analyse météorologique spatiale de la Lune à Mars du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, qui ont indiqué la possibilité d’arrivée de particules chargées après une éjection de masse coronale.

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Si les astronautes s’étaient tenus à côté du rover Curiosity Mars de la NASA à ce moment-là, ils auraient reçu une dose de rayonnement de 8 100 micrograys, soit l’équivalent de 30 radiographies pulmonaires. Même si elle n’a pas été fatale, il s’agit de la plus forte augmentation jamais mesurée par le détecteur d’évaluation des radiations de Curiosity, ou RadDepuis l’atterrissage du vaisseau spatial il y a 12 ans.

Tempête solaire NASA Curiosity Mars Rover

Le rover Curiosity Mars de la NASA a capturé des lignes et des points en noir et blanc à l’aide de l’une de ses caméras de navigation au moment même où les particules d’une tempête solaire atteignaient la surface de Mars. Ces artefacts optiques sont produits par des biomolécules entrant en collision avec le détecteur d’image de la caméra. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech

Planification des futures missions

Les données RAD aideront les scientifiques à planifier le niveau le plus élevé d’exposition aux radiations que les astronautes pourraient rencontrer, qu’ils pourront utiliser dans le paysage martien à des fins de protection.

« Les pentes ou les tubes de lave offriraient une protection supplémentaire à l’astronaute contre un tel événement. En orbite autour de Mars ou dans l’espace lointain, le taux de dose est beaucoup plus important. » Je ne serais pas surpris si cette région active du Soleil continue d’exploser. , ce qui signifie davantage de tempêtes solaires sur Terre et sur Mars au cours des prochaines semaines.

Effets sur les rovers et orbiteurs martiens

Lors de l’événement du 20 mai, tellement d’énergie de la tempête a frappé la surface que les images en noir et blanc prises par les caméras de navigation de Curiosity dansaient avec de la « neige » – des traînées et des taches blanches causées par des particules chargées entrant en collision avec les caméras.

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De même, la caméra stellaire utilisée par l’orbiteur Mars Odyssey de la NASA en 2001 pour le guidage a été submergée par l’énergie des particules solaires et temporairement éteinte. (Odyssey a d’autres moyens de s’orienter et a récupéré la caméra en une heure.) Même après un bref passage dans la caméra, l’orbiteur a collecté des données vitales sur les rayons X, les rayons gamma et les particules chargées à l’aide de neutrons de haute énergie. Le détecteur.

Ce n’était pas la première expérience d’Odyssey avec une éruption solaire : en 2003, il a finalement été estimé que les particules solaires provenant d’une éruption solaire étaient le détecteur de rayonnement X45 frit d’Odyssey, conçu pour mesurer de tels événements.


La couleur violette dans cette animation montre les aurores sur la face nocturne de Mars, telles que détectées par l’instrument d’imagerie spectroscopique ultraviolette à bord de l’orbiteur MAVEN (Martian Atmosphere and Volatile Evolution) de la NASA. Plus le violet est brillant, plus il y a d’aurores. Lors de la capture d’ondes de particules énergétiques provenant d’une tempête solaire atteignant Mars, la séquence finit par s’arrêter lorsque la vague de particules plus énergétiques arrive et inonde l’instrument de bruit. MAVEN a pris ces images entre le 14 et le 20 mai 2024, alors que le vaisseau spatial était en orbite sous Mars, regardant la face nocturne de la planète (le pôle sud de Mars est visible à droite, en plein soleil). Source de l’image : NASA/Université du Colorado/LASP

Aurores boréales au-dessus de Mars

Bien au-dessus de Curiosity, NASA L’orbiteur MAVEN (Martian Atmosphere and Volatile Evolution). Un autre effet de l’activité solaire récente a été capturé : les aurores boréales rougeoyantes au-dessus de la planète. La manière dont ces aurores se produisent est différente de celles que nous observons sur Terre.

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Notre planète natale est protégée des particules chargées par un champ magnétique puissant, qui limite généralement les aurores dans les régions proches des pôles. (Le maximum solaire est la raison des récentes aurores observées aussi loin au sud que l’Alabama.) Mars a perdu son champ magnétique généré en interne dans un passé ancien, il n’y a donc aucune protection contre le barrage de particules énergétiques. Lorsque des particules chargées entrent en collision avec l’atmosphère martienne, elles créent des aurores qui engloutissent la planète entière.

Lors d’événements solaires, le Soleil libère une large gamme de particules énergétiques. Seules les personnes les plus actives peuvent atteindre la surface à mesurer par RAD. Les particules légèrement moins énergétiques, celles qui provoquent les aurores, sont détectées par l’instrument de particules énergétiques solaires de MAVEN.

Les scientifiques peuvent utiliser les données de cet instrument pour reconstituer une chronologie minute par minute de l’endroit où les particules solaires hurlent, détaillant précisément comment l’événement s’est déroulé.

« Il s’agit du plus grand événement de particules solaires jamais vu par MAVEN », a déclaré Christina Lee, responsable de la météorologie spatiale de MAVEN, de l’Institut MAVEN. Université de Californie, BerkeleyLaboratoire de sciences spatiales. « Il y a eu plusieurs événements solaires au cours des dernières semaines, nous avons donc vu des vagues après vagues de particules frapper Mars. »

Un nouveau vaisseau spatial vers Mars

Les données du vaisseau spatial de la NASA ne seront pas seulement utiles aux futures missions interplanétaires vers la planète rouge. Il contribue à une multitude d’informations collectées par les autres missions héliophysiques de l’agence, notamment Voyager, Parker Solar Probe et la prochaine sonde. aventure Mission (Évasion, Accélération Plasma, Explorateurs Dynamiques).

Prévus pour un lancement fin 2024, les deux petits satellites d’ESCAPADE orbiteront autour de Mars et surveilleront la météo spatiale dans une double perspective unique et plus détaillée que celle que MAVEN peut actuellement mesurer seul.

En savoir plus sur les missions

Curiosity a été construit par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA (Laboratoire de propulsion à réaction), géré par le California Institute of Technology de Pasadena, en Californie. Le JPL dirige la mission au nom de la Direction des missions scientifiques de la NASA à Washington.

Le chercheur principal de MAVEN travaille au Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale (LASP) de l’Université du Colorado à Boulder. LASP est également responsable de la gestion des opérations scientifiques, de la sensibilisation du public et des communications. Le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, gère la mission MAVEN. Lockheed Martin Space a construit le vaisseau spatial et est responsable des opérations de la mission. Le Jet Propulsion Laboratory (JPL), situé dans le sud de la Californie, fournit un support pour la navigation et les réseaux dans l’espace lointain. L’équipe MAVEN se prépare à célébrer le 10e anniversaire de l’arrivée du vaisseau spatial sur Mars en septembre 2024.

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La planète Phoenix, semblable à Neptune, déroute les astronomes avec son atmosphère

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La planète Phoenix, semblable à Neptune, déroute les astronomes avec son atmosphère

Cette découverte remet en question les théories traditionnelles sur la façon dont les planètes vieillissent dans des environnements extrêmes et radioactifs.

Les astronomes ont découvert une planète en dehors de notre système solaire qui est si chaude par rapport à son étoile hôte que son atmosphère extrêmement gonflée aurait dû être réduite à une roche nue il y a des milliards d’années. Cependant, l’air épais de la planète a toléré le rayonnement massif de son étoile pendant des milliards d’années, remettant en question les théories traditionnelles sur la façon dont les planètes vieillissent dans des environnements extrêmes et remplis de radiations.

Le « Neptune chaud » récemment découvert fait un peu plus de six fois la taille de la Terre et orbite suffisamment près de son étoile pour qu’une année ne dure qu’environ quatre jours. Les planètes gonflées de la taille de Neptune avec des orbites étroites sont rares à découvrir, car les modèles prédisent que le rayonnement des étoiles prive les planètes de leur atmosphère, exposant souvent des surfaces rocheuses nues. Cependant, la planète vieille de 6 milliards d’années, qui orbite autour de son étoile six fois plus près que Mercure ne tourne autour de notre soleil, possède une atmosphère sensiblement gonflée, riche en hydrogène et en hélium.

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Bien qu’officiellement désigné TIC365102760 b, l’équipe de découverte l’a surnommé le Phénix pour sa persistance à survivre au rayonnement massif de l’étoile.

« Cette planète n’évolue pas comme nous le pensions », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Samuel Grunblatt, de l’Université Johns Hopkins, dans un article. déclaration. « Nous ne savons pas pourquoi il a encore une atmosphère alors que d’autres Neptunes chauds, plus petits et plus denses, semblent perdre leur atmosphère dans des environnements beaucoup moins extrêmes. »

Phoenix a été repéré par TESS

Phoenix a été découvert par la NASA Transit du satellite d’étude des exoplanètes (TESS) lorsque le télescope enregistrait des creux visibles dans la lumière des étoiles chaque fois que Phoenix traversait la face de son étoile. Les opérations de suivi avec l’observatoire Keck sur le volcan Mauna Kea à Hawaï ont permis de confirmer cette découverte.

L’étoile hôte sera probablement beaucoup moins active que ne le prédisent les modèles, ce qui pourrait retarder la vitesse à laquelle l’atmosphère de Phoenix s’échappe dans l’espace, selon un article publié la semaine dernière dans la revue Phoenix. Revue astronomique Signalez la découverte.

Au lieu de cela, les chercheurs suggèrent que Phoenix aurait pu se trouver sur une orbite plus grande et plus éloignée de l’étoile il y a quelques milliards d’années, lorsque l’étoile brillait plus fréquemment qu’aujourd’hui. La planète aurait pu conserver son atmosphère en évitant la phase la plus active de l’étoile et en migrant vers son orbite actuelle de quatre jours. Cependant, on ne sait pas ce qui aurait poussé Phoenix à avoir ce motif ; Les chercheurs affirment qu’il n’y a aucune autre planète connue dans le système et que l’orbite de Phoenix n’est pas très elliptique, comme on pourrait s’y attendre d’une planète en migration.

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Observations d’autres planètes renflées de la taille de Neptune Suggérer Les étoiles en rotation lente ne parviennent pas à évaporer l’atmosphère de leurs planètes. Par exemple, à la fin de l’année dernière, une autre équipe d’astronomes étudiant LTT 9779 b, une planète renflée similaire qui orbite autour de son étoile hôte pendant moins d’une journée, a découvert que l’étoile tournait à une vitesse d’un kilomètre par seconde – la vitesse d’un escargot. par rapport à 100 kilomètres par seconde. -seconde rotation (ou environ 62 miles par seconde) pour la plupart des étoiles chaudes. On sait que les étoiles à rotation rapide s’enflamment plus souvent, entraînant une perte rapide d’atmosphère au profit des planètes proches.

Dans 100 millions d’années, Phénix se rapprochera progressivement de son étoile avant d’être finalement englouti par celle-ci – un destin qui attend de nombreux mondes, dont la Terre. Il reste environ 4,5 milliards d’années à notre planète avant que notre Soleil ne manque d’hydrogène et ne se dirige vers une géante rouge, engloutissant toutes les planètes jusqu’à Mars (qui restera probablement attachée au Soleil après sa mort).

La nouvelle étude révèle qu’il n’y a aucun signe que Phoenix ait déjà commencé à glisser vers son étoile. Seules deux autres planètes ont été découvertes sur le chemin de l’anéantissement, dont un monde appelé Kepler-1658b, sur lequel les astronomes orbitent. appréciation Il se contracte à un rythme minime de 131 millisecondes par an.

« Nous ne comprenons pas très bien le stade avancé de l’évolution des systèmes planétaires », a déclaré Gronblatt. « Cela nous indique que l’atmosphère terrestre ne se développera probablement pas exactement comme nous le pensions. »

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Les tubes de lave et le gel d’eau découverts sur Mars offrent une double opportunité de rechercher la vie

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Les tubes de lave et le gel d’eau découverts sur Mars offrent une double opportunité de rechercher la vie
Olympus Mons est vu ici sur une image du vaisseau spatial Trace Gas Orbiter avec du givre sur son sommet. PC ESA DLR FU Université de Berlin, Berlin.

Reproduit avec la permission de Le monde en généralun site d’actualités sur la nature, la politique, la science, la santé et les voyages.

Cependant, d’autres preuves de la présence d’eau liquide sur Mars ont été découvertes par une sonde spatiale européenne sous la forme de milliers de gallons de givre à l’intérieur des caldeiras des volcans martiens.

L’équipe internationale d’astronomie a qualifié pour la première fois ces taches de gel d’eau de « grandes » après les avoir identifiées sur les volcans de la région de Tharsis.

Ils disent que leur découverte décrite dans revue Sciences naturelles de la terreIl remet en question les hypothèses antérieures sur le climat de Mars et constitue une avancée majeure dans la recherche de formes de vie sur d’autres planètes.

Dans une découverte distincte réalisée par une autre sonde, une autre caractéristique volcanique de Mars a été révélée comme une mine d’or potentielle de connaissances sur la planète. Une série de trous mystérieux d’environ 10 pieds de large qui ont été récemment réexaminés seraient des lucarnes où des débris martiens se sont effondrés dans un tube de lave.

Les photos ont été prises par l’université. Issue de l’expérience scientifique d’imagerie haute résolution de l’Arizona, ou caméra HiRISE, en 2022, mais lorsqu’elle est apparue sur Today’s Image, elle a relancé les spéculations sur l’origine des mystérieux cratères découverts sur le volcan Arsia Mons – également dans la région de Tharsis.

Du gel au gel

150 000 tonnes d’eau sont échangées chaque jour pendant les saisons froides entre la surface d’Olympus Mons et l’atmosphère, soit l’équivalent d’une soixantaine de piscines olympiques.

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Cela est possible car l’Olympus Mons est le plus grand volcan du système solaire, fait 3 fois la hauteur du mont Everest et, de vent en vent, est aussi large que la France.

Détectée par le système d’imagerie couleur et stéréo de surface (CaSSIS) à bord du vaisseau spatial de suivi des gaz de l’ESA, l’étude suggère que le givre n’est présent que quelques heures après le lever du soleil avant de s’évaporer au soleil.

« Nous pensions qu’il était peu probable que du givre se forme autour de l’équateur martien, car la combinaison de la lumière du soleil et d’une atmosphère ténue maintient des températures relativement élevées pendant la journée à la surface et au sommet des montagnes – contrairement à ce que nous voyons sur Terre, où l’on pourrait s’attendre à ce que pour le voir », a déclaré le responsable de l’étude, le Dr Adomas Valantinas de l’Université Brown de Rhode Island : « Des pics givrés ».

« Ce que nous voyons pourrait être les vestiges d’un ancien cycle climatique sur la planète Mars moderne, où il y avait de la pluie et peut-être même des chutes de neige sur ces volcans dans le passé. »

L’équipe de recherche suggère que la façon dont l’air circule au-dessus de ces montagnes crée un microclimat « unique » qui permet à de fines plaques de givre de se former en couches très fines, à peu près de la largeur d’un cheveu humain.

Ils pensent que la modélisation de la formation du gel pourrait permettre aux scientifiques de découvrir davantage de mystères restants de Mars, notamment en comprenant où se trouve l’eau et comment elle se déplace, ainsi qu’en comprenant la dynamique atmosphérique complexe de la planète, ce qui est essentiel pour l’exploration et la prospection futures. Les signes de vie.

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À cette fin, le Dr Valentinas envisage désormais d’examiner d’anciens environnements hydrothermaux qui auraient pu abriter la vie microbienne sur Mars.

Ces cratères sur Mars peuvent mesurer environ 10 pieds de diamètre, selon Space.com, mais personne ne peut deviner leur profondeur ni où ils mènent. NASA, Jet Propulsion Laboratory, Arizona.

Taupe de Mars

On pense que ces trous détectés par la caméra HiRISE sont le résultat de l’effondrement du sol dans le tube de lave situé en dessous.

Les tubes de lave souterrains sont des endroits exotiques sur Terre, mais sur Mars, on pense qu’ils pourraient fournir un abri anti-radiation prêt à l’emploi dont les astronautes pourraient profiter lors de futures missions lors de tempêtes solaires.

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« Il y en a plus d’un [pits] « Nous avons vu Mars sur Mars », a déclaré Brandon Johnson, géophysicien à l’Université Purdue. Intéressé par le commerce. « Mais ils sont vraiment intéressants car ce sont des endroits où les astronautes pourraient se rendre et être à l’abri des radiations. »

Grâce à ce refuge, cela pourrait aussi être un endroit prometteur pour rechercher des signes de vie microbienne. Sans magnétosphère significative ou totale, barrière qui protège la vie sur Terre du rayonnement solaire, l’étreinte intérieure de Mars serait la seule source de protection naturelle disponible.

De plus, même si la surface de Mars peut descendre à des températures allant de -80 à -160 degrés Fahrenheit, vivre sous terre peut éviter que des formes de vie ne meurent de froid. Sur Terre, la température de l’environnement souterrain est toujours de 63 degrés Fahrenheit, peu importe où vous allez dans le monde.

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Sur Mars, explique Johnson, on ne sait pas quelle est la température souterraine, mais il n’est pas exagéré d’imaginer quelque chose de similaire.

Des propositions sont formulées pour envoyer un véhicule spécialisé sur Mars pour descendre dans ces lucarnes dans le but d’y étudier l’environnement. Alors que jusqu’à présent, les rovers se limitaient aux véhicules à roues, des tests sont en cours pour des rovers serpentins qui « spirent » à travers la Terre plutôt que de rouler. Leur permettant de monter et descendre les murs, sur des terrains plus accidentés et même sur la glace. Elles ont été conçues principalement pour une expédition hypothétique sur la lune glacée de Saturne, Encelade, mais il n’y a aucune raison pour que les sondes serpent ne puissent pas être utilisées pour explorer les tubes de lave sur Mars – ce serait probablement un point de départ plus simple de toute façon. Et

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