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Iridescence éblouissante des oiseaux liée à la modification à l’échelle nanométrique de la structure des plumes – ScienceDaily

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Le chatoiement irisé qui rend les oiseaux comme les paons et les colibris si frappants est enraciné dans une nanostructure naturelle si complexe que les gens commencent tout juste à l’imiter techniquement. Le secret de la façon dont les oiseaux produisent ces couleurs brillantes réside dans une caractéristique clé de la conception à l’échelle nanométrique des plumes, selon une étude menée par des chercheurs de l’Université de Princeton et publiée dans le journal. eLife.

Les chercheurs ont découvert une modification évolutive de la nanostructure des plumes qui a plus que doublé la gamme de couleurs irisées que les oiseaux peuvent afficher. Cette idée pourrait aider les chercheurs à comprendre comment et quand l’irisation brillante a évolué pour la première fois chez les oiseaux, ainsi qu’à inspirer l’ingénierie de nouveaux matériaux capables de capturer ou de manipuler la lumière.

Lorsque les oiseaux irisés se déplacent, les nanostructures à l’intérieur de leurs minuscules filaments de plumes en forme de branches – appelés ocules – interagissent avec la lumière pour amplifier certaines longueurs d’onde en fonction de l’angle de vision. Cette irisation est connue sous le nom de coloration structurelle, dans laquelle des nanostructures cristallines traitent la lumière.

Tout d’abord, il a dit : « Si vous prenez une seule enclume d’une plume irisée, en coupez une section transversale et la placez sous un microscope électronique, vous verrez une structure ordonnée avec des points noirs, parfois des anneaux ou des plaquettes noirs, dans un couche grise. » auteur Clara Norden, un doctorat Étudiant dans le laboratoire de l’auteur principal Mary Caswell Stoddard, professeur agrégé d’écologie et de biologie évolutive à l’Université de Princeton et professeur associé au Princeton High Meadows Environmental Institute (HMEI). « Les points noirs sont des sacs remplis de pigments appelés mélanosomes, et le gris qui les entoure est de la kératine plumeuse. Je trouve ces nanostructures aussi belles que les couleurs qu’elles produisent. »

Curieusement, les structures pigmentaires se présentent sous diverses formes. Ils peuvent être en forme de tige ou de feuille, pleins ou creux. Les colibris, par exemple, ont tendance à avoir un pigment creux en forme de plaque, tandis que les paons ont un pigment en forme de bâtonnet. Mais pourquoi les oiseaux ont développé des nanostructures irisées avec autant de types différents de mélanosomes est un mystère, les scientifiques ne sachant pas si certains types de mélanosomes sont meilleurs que d’autres pour produire une large gamme de couleurs vives.

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Pour répondre à cette question, les chercheurs ont combiné analyse évolutive, modélisation optique et mesures de plumes, ce qui leur a permis de révéler les principes généraux de conception derrière les nanostructures des plumes irisées.

Norden et Stoddard ont travaillé avec le co-auteur Chad Eliasson, stagiaire postdoctoral au Field Museum, pour d’abord analyser la littérature et compiler une base de données de toutes les nanostructures de plumes irisées décrites chez les oiseaux, qui comprenaient plus de 300 espèces. Ensuite, ils ont utilisé l’arbre généalogique des oiseaux pour montrer quels groupes avaient développé les différents types de mélanosomes.

Il existe cinq types de base de mélanosomes dans les nanostructures de plumes irisées : les tiges épaisses, les tiges minces, les tiges creuses, les plaquettes et les lamelles creuses. À l’exception des tiges plus épaisses, toutes ces espèces pigmentées se trouvent dans un plumage brillamment coloré. Étant donné que le type ancestral de mélanosome est en forme de bâtonnet, les travaux antérieurs se sont concentrés sur deux caractéristiques distinctes uniques aux structures de l’iris : la forme des plaquettes et un intérieur creux.

Cependant, lorsque les chercheurs ont évalué les résultats de l’enquête, ils se sont rendu compte qu’il y avait une troisième caractéristique pigmentaire qui avait été négligée – de fines couches de mélanine. Les quatre types de mélanosomes dans les plumes irisées (tiges minces, tiges creuses, plaquettes et plaquettes creuses) créent de fines couches de mélanine, beaucoup plus fines que la structure construite avec des tiges épaisses. Ceci est important, a déclaré Norden, car la taille des couches dans les structures est essentielle pour produire des couleurs vives.

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« La théorie prédit qu’il existe une sorte de zone tempérée dans laquelle les couches de mélanine sont de la bonne épaisseur pour produire des couleurs vraiment intenses dans le spectre visible des oiseaux », a-t-elle déclaré. « Nous soupçonnions que des tiges minces, des plaquettes ou des formes creuses pourraient être des moyens alternatifs d’atteindre cette épaisseur idéale de la taille beaucoup plus grande du mélanosome ancestral – les bâtons épais. »

Les chercheurs ont testé leur idée sur des échantillons d’oiseaux au Musée américain d’histoire naturelle de New York en mesurant la couleur irisée du plumage des oiseaux qui résulte des nanostructures de différents types de pigments. Ils ont également utilisé la modélisation optique pour simuler les couleurs pouvant être produites par différents types de mélanosomes. À partir de ces données, ils ont déterminé quelle caractéristique (couches minces de mélanine, forme des plaquettes ou lumière) a la plus grande influence sur la gamme et l’intensité des couleurs. En combinant les résultats de la modélisation optique et les analyses de plumes, les chercheurs ont déterminé que des couches plus fines de mélanine, quelle que soit la forme des mélanosomes, doublaient presque la gamme de couleurs que les plumes irisées peuvent produire.

« Cette percée évolutive majeure – que les mélanosomes peuvent être arrangés en fines couches de mélanine – a ouvert de nouvelles possibilités pour la production de couleurs d’oiseaux », a déclaré Stoddard. « Les divers types de mélanosomes sont comme un kit de nanostructure flexible, offrant différentes approches pour la même finition : les couleurs irisées produites par les couches plus fines de mélanine. »

Cela peut expliquer pourquoi il existe une si grande diversité de types de mélanosomes dans les nanostructures irisées. Il est possible que les nanostructures irisées aient évolué plusieurs fois dans différents groupes d’oiseaux, mais, par hasard, de fines couches de mélanine provenant d’une tige plus épaisse ont évolué de différentes manières. Certains groupes ont développé de fines couches de mélanine en aplatissant les mélanosomes (production de plaquettes), d’autres en vidant la partie interne du mélanosome (production de formes creuses) et d’autres en réduisant la taille du pénis (production de tiges minces).

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Norden a déclaré que les résultats de l’étude peuvent être utilisés pour reconstruire l’irisation brillante chez les animaux préhistoriques. Les mélanosomes peuvent être conservés dans les plumes fossiles pendant des millions d’années, ce qui signifie que les paléontologues peuvent déduire la couleur d’origine des plumes – même l’irisation – chez les oiseaux et les dinosaures en mesurant la taille des mélanosomes fossilisés.

« Basé sur des tiges solides épaisses décrites dans les lames microraptorPar exemple, on pourrait dire que ce théropode à plumes avait probablement des plumes irisées beaucoup plus semblables à celles des étourneaux qu’à celles d’un paon.

La formation de mélanosomes et de kératine dans les plumes d’oiseaux pourrait contenir des indices sur l’ingénierie de nanostructures irisées avancées capables de capturer ou de traiter efficacement la lumière, ou de les utiliser pour produire des peintures respectueuses de l’environnement qui ne nécessitent ni pigments ni pigments. Les revêtements ultra-noirs tels que Vantablack utilisent également des nanostructures qui absorbent et diffusent la lumière plutôt que de la refléter, comme les plumes noires des espèces de la famille des oiseaux de paradis (Paradisaeidae).

Norden a déclaré que les plumes irisées pourraient également conduire à une meilleure compréhension des matériaux multifonctionnels. Contrairement aux matériaux synthétiques, qui sont souvent développés pour une seule fonction, les matériaux naturels sont de nature polyvalente. La mélanine contribue non seulement à la production d’irisation ; Il protège également les oiseaux des rayons ultraviolets dangereux, renforce les plumes et empêche la croissance des microbes.

« Et si les différents types de mélanosomes évoluaient initialement pour une raison qui n’avait rien à voir avec la couleur de l’iris, comme rendre les plumes plus résistantes mécaniquement ou plus résistantes aux attaques microbiennes », a déclaré Norden. « Ce sont quelques-unes des questions que nous sommes heureux d’aborder ensuite. »

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Prévisions de tempête solaire aujourd’hui : la NOAA déclenche une alerte de tempête géomagnétique ; Il peut être lié au réseau électrique | Actualités scientifiques

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Prévisions de tempête solaire aujourd’hui : la NOAA déclenche une alerte de tempête géomagnétique ;  Il peut être lié au réseau électrique |  Actualités scientifiques

Prévisions de tempête solaire aujourd’hui : les prévisions météorologiques spatiales de la NOAA indiquent que la Terre va frapper et que des aurores boréales pourraient être attendues.

Tempête solaire prévue aujourd’hui : l’alerte de la NOAA suggère qu’il pourrait effectivement y avoir des fluctuations dans le réseau électrique. (NASA)

Une tempête solaire pourrait frapper la Terre et déclencher de magnifiques aurores boréales dans le ciel du nord, selon un avertissement de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Ceux qui vivent au Canada en particulier peuvent avoir l’opportunité de capturer les couleurs vibrantes dans les moindres détails. L’aurore sera le résultat d’une éjection de masse coronale (CME) du Soleil. Même si elle a parcouru une grande distance dans l’espace pour frapper la Terre, la tempête aura quand même beaucoup de force lorsqu’elle frappera. Cela suffirait à provoquer une aurore boréale qui apporterait probablement une grande joie aux observateurs du ciel ainsi qu’aux photographes.

Où la tempête solaire frappera-t-elle la Terre ?

Selon le Centre de prévision météorologique spatiale de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), la zone d’impact probable sur notre planète est Il est situé principalement vers le pôle, à environ 65° de latitude géomagnétique. La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) s’attend à ce que l’indice géomagnétique K atteigne 4.

Cette tempête solaire affectera-t-elle le réseau électrique ?

« De faibles fluctuations d’énergie peuvent se produire », selon le rapport de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Cependant, ces tempêtes géomagnétiques peuvent également surcharger les réseaux électriques et provoquer des pannes de courant. Une panne de courant massive au Canada s’est produite au Québec en 1989. Notamment, toute la région est restée sans électricité pendant des heures. En fait, cela a causé Le réseau hydroélectrique du Québec s’effondrerait effectivement, causant des dégâts massifs et laissant le public sans électricité, y compris les services d’urgence pris au dépourvu.

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Cela signifie également que chaque fois qu’une tempête géomagnétique est annoncée, les sociétés de réseaux électriques doivent se précipiter pour protéger leurs systèmes en prenant diverses mesures.

Où cette tempête solaire déclenchera-t-elle les aurores boréales ?

Selon la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), la tempête solaire pourrait déclencher des aurores boréales à des latitudes élevées comme au Canada et aux États-Unis, en particulier dans le nord de l’Alaska.

La tempête solaire devrait également perturber les communications radio pendant quelques minutes.

Comment les tempêtes solaires déclenchent-elles les tempêtes géomagnétiques ?

En termes simples, lorsque le Soleil entre en éruption, il envoie d’énormes quantités d’énergie (plasma) dans l’espace. Si certains d’entre eux étaient dirigés vers la Terre, le résultat serait une tempête géomagnétique. Toute l’énergie transportée par la tempête solaire frappe le champ magnétique terrestre, créant une tempête géomagnétique. En fait, le champ magnétique évite aux humains d’être exposés à des doses mortelles de rayonnement.

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Histoires d’horreur spatiales : lorsque de mauvais astéroïdes échappent à la détection de la NASA, ils menacent la Terre | Actualités scientifiques

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Histoires d’horreur spatiales : lorsque de mauvais astéroïdes échappent à la détection de la NASA, ils menacent la Terre |  Actualités scientifiques

Il est choquant que tant d’astéroïdes échappent à la détection, et voici deux raisons pour lesquelles malgré les meilleurs efforts des agences spatiales comme la NASA.

Certains astéroïdes parviennent à échapper à la détection de la NASA et d’autres agences et peuvent s’approcher très près de la Terre. Il s’agit de roches spatiales très dangereuses dont le sort n’est décidé qu’à la dernière minute, lorsqu’elles sont prêtes à voler à proximité de la planète. (Pixabay)

Il existe un grand nombre d’histoires d’horreur sur ce qui se passe dans l’espace lointain, des étoiles, des planètes et même des galaxies sont détruites. Certaines sont dévorées par des trous noirs tandis que d’autres entrent en collision les unes avec les autres alors même que les étoiles se détruisent elles-mêmes après avoir manqué de carburant, avec des conséquences désastreuses pour tout le monde et tout ce qui les entoure. C’est également le sort de notre soleil. Sa mort sera aussi le baiser de la mort pour la Terre. Cependant, même si cela se produit à l’échelle cosmique, ce que nous observons est à une très petite échelle – seulement quelques centaines de pieds en fait. Nous étudions les mauvais astéroïdes qui échappent à la détection jusqu’à la dernière minute, lorsqu’ils sont sur le point de dépasser la Terre ou l’ont déjà fait.

Astéroïdes cachés

Bien qu’il existe de nombreux cas de ce dernier cas, les raisons pour lesquelles cela se produit sont simples : l’éblouissement et la composition ! Bien que les agences spatiales telles que la NSASA aient réussi à les capturer et à les suivre, un grand nombre de ces astéroïdes parviennent toujours à échapper à la détection, même lorsqu’ils se dirigent à des vitesses terrifiantes vers la Terre. Ces astéroïdes cachés restent aujourd’hui l’un des plus grands défis auxquels sont confrontés les chercheurs.

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Aveuglé par le soleil

Cela se produit généralement lorsqu’un astéroïde vient de derrière le soleil. L’éblouissement du Soleil est si fort que ces astéroïdes sont capables d’échapper à la détection de tous les instruments déployés par la NASA dans l’espace comme sur Terre.

Cape d’invisibilité

Ensuite, il y a certains astéroïdes qui réfléchissent très mal la lumière. En fait, ils sont presque invisibles en raison de la nature de leur composition et peuvent donc passer inaperçus. Les astéroïdes métalliques réfléchissent plus de lumière tandis que les astéroïdes carbonés en réfléchissent très peu.

Beaucoup de ces astéroïdes malveillants non détectés ont réussi à créer des histoires de quasi-accidents, mais jusqu’à présent, aucun n’a réussi à causer des dégâts.

Cependant, cette terrible lacune a été comblée pour assurer le type de sécurité requis pour la planète et ses habitants.

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La fin de tout, en direct, avec Katie Mack

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La fin de tout, en direct, avec Katie Mack


Catherine J. (Katie) Mack est cosmologiste théorique et titulaire de la chaire Hawking en cosmologie et communication scientifique à l’Institut périphérique de physique théorique de Waterloo, Ontario, Canada. Elle est auteur La fin de tout (parlant astrophysique).

La fin de tout

Katie Mack est une cosmologiste théorique spécialisée dans les liens entre l’astrophysique et la physique des particules… c’est-à-dire le très grand et le très petit. Elle travaille également sur des sujets liés à l’univers primitif, aux trous noirs et à la formation des premières galaxies. Elle est également une communicatrice scientifique reconnue. Son livre de 2020 s’intitule La fin de tout (parlant astrophysique) … qui commence au Big Bang et plonge ensuite dans certains des destins de l’univers dont vous avez peut-être entendu parler, comme le Big Crunch, le Heat Death, le Big Rip… et bien plus encore. Une critique de ce livre sur EarthSky.org a déclaré que c’était la combinaison parfaite d’un peu effrayant et d’un peu divertissant. Katie s’entretiendra avec Deborah Baird, fondatrice et rédactrice en chef d’EarthSky.

Quoi : Une interview avec la cosmologue Katie Mack, sur la fin de tout
Date : lundi 24 juin (en direct)
Heure : 12h15, heure centrale (17h15 UTC)

Depuis la page de description de Everything’s End sur Amazon

Un livre remarquable du New York Times * Un choix du club de lecture NPR SCIENCE FRIDAY * Élu meilleur livre de l’année par le Washington Post, The Economist, New Science, Publishers Weekly et The Guardian

De l’hôte de Le podcast de l’Univers avec John Green L’une des étoiles les plus dynamiques de l’astrophysique, « intéressante et élégante » (New York Times) Examinez cinq façons dont l’univers pourrait se terminer et les leçons surprenantes que chaque scénario révèle sur les concepts les plus importants de la cosmologie.

Nous savons que l’univers a eu un commencement. Avec le Big Bang, il s’est étendu d’un état de densité inimaginable à une boule de feu cosmique englobante en un liquide bouillant de matière et d’énergie, jetant les graines de tout, des trous noirs à une seule planète rocheuse en orbite autour d’une étoile près du bord de l’espace. univers. La galaxie spirale dans laquelle la vie telle que nous la connaissons a évolué. Mais qu’arrive-t-il à l’univers à la fin de l’histoire ? Qu’est-ce que cela signifie pour nous maintenant ?

La Dre Katie Mack réfléchit à ces questions depuis qu’elle est jeune étudiante, lorsque son professeur d’astronomie lui a dit que l’univers pouvait prendre fin à tout moment, en un instant. Cette révélation l’a mise sur la voie de l’astrophysique théorique. Aujourd’hui, avec un esprit vif et un humour vif, elle nous emmène dans un voyage fascinant à travers cinq des fins possibles de l’univers : le Grand Effondrement, la mort thermique, le Big Rip, la désintégration du vide (qui peut survenir à tout moment !) et la régression. Il nous présente les dernières avancées scientifiques et les concepts clés de la mécanique quantique, de la cosmologie, de la théorie des cordes et bien plus encore. La fin de tout C’est un voyage très agréable et étonnamment optimiste vers la distance la plus lointaine que nous connaissions.

Chez Amazon : la fin de tout (astrophysique)

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En résumé : rejoignez Deborah Byrd d’EarthSky et la cosmologiste théorique Katie Mack à 17h15 UTC (12h15 Centrale) le lundi 24 juin, alors qu’elles discutent de la fin de tout !

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