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Iridescence éblouissante des oiseaux liée à la modification à l’échelle nanométrique de la structure des plumes – ScienceDaily
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.
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.
« 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).
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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29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
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À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
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La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
EspaceX
La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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