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La NASA lance une fusée pour enquêter sur une région mystérieuse au-dessus du pôle Nord

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Au nord de la Norvège au-dessus de la mer de Norvège et du Groenland, une bulle magnétique connue sous le nom de jante entoure la Terre et s’enfonce à l’intérieur des terres. Une partie de l’air dans la jante est inhabituellement dense, et la mission CREX-2 vise à comprendre pourquoi. Crédit : Centre Spatial Andoya / Trond Abrahamsen

Des choses étranges se produisent dans l’atmosphère terrestre aux hautes latitudes. Le midi local, lorsque le Soleil est à son point culminant, un trou en forme d’entonnoir dans le champ magnétique de notre planète passe dans le ciel. Le champ magnétique terrestre nous protège du vent solaire, le flux de particules chargées émis par le soleil. L’écart dans ce champ, appelé bord polaire, permet au vent solaire d’atteindre directement l’atmosphère terrestre.

Les signaux radio et GPS se comportent étrangement lorsque vous voyagez dans cette partie du ciel. Au cours des 20 dernières années, les scientifiques et les opérateurs d’engins spatiaux ont remarqué autre chose d’inhabituel lorsque les engins spatiaux traversent cette région : ils ralentissent.

Test de charge utile CREX-2

Les portes des ampoules de traceurs de vapeur s’ouvrent sur une charge utile CREX-2 pendant les tests au centre spatial d’Andøya. crédit : NASA

Mark Condy, physicien à l’Université d’Alaska Fairbanks et chercheur principal pour NasaCusp’s Cusp Area Missile Experience, ou CREX-2, mission de missile de sondage. C’est parce que l’air à la pointe est sensiblement plus dense que l’air ailleurs dans les orbites du vaisseau spatial autour de la Terre. Mais personne ne sait pourquoi ni comment. En comprenant les forces agissant sur la calotte, les scientifiques espèrent mieux anticiper les changements de trajectoires des engins spatiaux.

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La charge utile CREX-2 a été lancée avec succès à 3 h 25 HAE le 1er décembre 2021 depuis le centre spatial d’Andøya en Norvège. Le missile de sondage Oriole IV à quatre étages a porté la charge utile à un pic de 392 milles. Les premiers rapports indiquent que le vol a été un succès et que les ampoules transportant les fumées ont été effectuées comme prévu. De bonnes données, y compris des données de l’équipe d’imagerie à la vapeur, ont été reçues.

CREX-2 vise d’abord à mieux connaître les dynamiques à l’avant-garde dans le cadre de Initiative Grand Défi – CUSP En 2019, mais bien que tous les systèmes soient prêts à être lancés, la mission n’a pas du tout commencé. Il y avait peu d’activité solaire à l’époque et, par conséquent, les conditions météorologiques spatiales n’étaient pas propices à la mission pendant la fenêtre de lancement initiale. Les COVID-19[feminine La pandémie a également retardé son voyage. Maintenant, après un retard de près de deux ans, le CREX-2 se prépare à nouveau à voler dans l’espoir de répondre aux questions sur son point de départ. L’équipe est optimiste. Le soleil est dans une phase plus active de son activité cycle naturel Cette fois, augmentant les chances que les conditions météorologiques spatiales soient favorables à leur mission d’étudier une région inhabituellement dense de l’atmosphère.

Alors que la densité de l’atmosphère terrestre diminue rapidement avec l’altitude, elle reste horizontalement cohérente. C’est-à-dire qu’à n’importe quelle altitude donnée, l’atmosphère est approximativement la même densité autour du globe.

Sauf au bord, où à 250 milles d’altitude, il y a une poche d’air une fois et demie plus dense que l’autre air à cette altitude. « Vous ne pouvez pas simplement augmenter la masse dans une zone d’un facteur 1,5 et ne rien faire d’autre, sinon le ciel va tomber », a déclaré Condé. Quelque chose d’invisible sous-tend cette masse supplémentaire, et la mission CREX-2 vise à découvrir exactement de quoi il s’agit.

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La mission est conçue pour mesurer les nombreux facteurs qui pourraient expliquer comment l’air dense au bord reste suspendu. Ensuite, a déclaré Conde, les scientifiques pourraient « essayer de déterminer qui fait le travail ».

Une possibilité implique des effets électriques et magnétiques dans l’ionosphère, la couche de la haute atmosphère terrestre qui est ionisée par le soleil, ce qui signifie qu’elle contient des particules chargées électriquement. L’électrodynamique peut soutenir indirectement l’air plus dense, ou elle peut provoquer un échauffement qui génère des vents verticaux pour maintenir l’air plus dense en altitude. CREX-2 contient un ensemble d’outils conçus pour mesurer ces effets.

Une autre explication pourrait être que l’air dans toute la colonne verticale du membre est plus dense que sa circonférence. Empilé au-dessus d’air plus lourd, l’air dense à 250 milles de haut flottera toujours. Mais la présence d’une colonne d’air plus lourde devrait produire des vents horizontaux ou même de type vortex, que le CREX-2 est conçu pour rechercher.

Et vous le ferez avec style. La fusée tirera 20 canettes de la taille d’une canette de soda, chacune avec son propre petit moteur de fusée, dans quatre directions. Les boîtes sont chronométrées pour déchirer à différentes hauteurs. Quand ils explosent, ils libèrent traçage de vapeur Particules souvent trouvées dans les feux d’artifice qui brillent en diffusant la lumière du soleil ou lorsqu’elles sont exposées à l’oxygène – dans une grille tridimensionnelle dans le ciel. Les vents peindront le ciel avec ces nuages ​​brillants, révélant comment l’air se déplace dans cette partie inhabituelle de l’atmosphère.

Nuages ​​colorés de traqueurs à vapeur

Les nuages ​​colorés formés en tirant des suiveurs à vapeur à partir de deux fusées permettent aux scientifiques de mesurer la vitesse du vent. Crédit : NASA/Lee Wingfield

Cet aspect du travail nécessite une logistique complexe. « C’est un très gros jeu d’échecs », a déclaré Condé. L’équipe doit voir ces détecteurs de plusieurs points de vue pour acquérir une compréhension globale des modèles de vent. Les scientifiques, dont certains sont des étudiants diplômés, seront postés à travers la Scandinavie pour imager les dispositifs de suivi pendant 20 à 30 minutes. Un étudiant les documentera à partir d’un avion volant depuis Reykjavik, en Islande, et les autres captureront les fusées éclairantes de deux endroits sur l’île norvégienne de Svalbard.

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Certaines conditions « modérées » sont nécessaires pour le lancement. Le rebord n’est présent qu’à midi local, mais le ciel doit être sombre pour que la lueur des trackers soit visible. C’est pourquoi CREX-2 sera lancé en plein hiver, alors qu’il y a très peu d’ensoleillement à ces latitudes extrêmes nord.

« Nous faisons une aiguille à aiguille », a déclaré Condé. « Nous obtenons environ une heure ou deux chaque jour lorsque les conditions sont réunies pour faire l’expérience. » Au moins deux stations ont besoin d’une vue claire des traceurs pour collecter suffisamment de données. La fenêtre de lancement pour 2019 était ouverte pendant 17 jours, et aucun d’entre eux n’était adapté au vol CREX-2.

« Le commerce des missiles est un jeu très risqué », a déclaré Condé. « Vous passerez deux ou trois ans à développer une charge utile, mais en fin de compte, tout dépend du choix du moment où appuyer sur le bouton pour capturer le drapeau que vous voulez. » Parfois, ce moment ne vient pas. Conde et l’équipe CREX-2 sont impatients d’une autre opportunité de lancement. « Honnêtement, ça fait du bien », a déclaré Condé. « Pour enfin réessayer – je ne suis pas tout à fait sûr d’avoir les bons mots pour cela. »

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Il y a toujours eu quelque chose qui cloche à propos de la nébuleuse du Crabe. Webb a révélé pourquoi !

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La nébuleuse du Crabe m’a toujours fasciné, même si elle me fascine car elle ne ressemble pas du tout à un crabe ! Ils sont le résultat d’une étoile qui a explosé à la fin de sa vie en 1054 après JC, laissant derrière elle ce que l’on appelle un reste de supernova. A cette époque, l’explosion était visible à l’œil nu, même de jour. On pensait que la supernova à l’origine du nuage provenait d’une étoile moins évoluée dotée d’un noyau composé d’oxygène, de néon et de magnésium. Des études récentes du télescope spatial James Webb révèlent qu’il pourrait s’agir en fait de l’effondrement du noyau d’une étoile riche en fer.

La nébuleuse du Crabe se trouve dans la constellation du Taureau avec un diamètre de 11 années-lumière. Au plus profond du nuage, qui s’étend à une vitesse de 1 500 kilomètres par seconde, se trouve une étoile à neutrons en rotation rapide connue sous le nom de pulsar. Il émet un faisceau de rayonnement électromagnétique qui traverse l’espace comme un phare balayant l’océan. Elle a fait l’objet de nombreuses études pour connaître la dynamique de l’évolution stellaire.

Des études antérieures ont tenté de comprendre l’énergie cinétique totale de l’explosion initiale en fonction de la vitesse du nuage en expansion. Les données suggèrent que la supernova avait une énergie relativement faible, de sorte que l’étoile progénitrice avait probablement une masse de 8 à 10 fois supérieure à celle du Soleil. Si elle avait été plus massive, elle aurait connu une supernova plus violente qui aurait été détectée par la vitesse plus élevée du nuage de gaz en expansion. Mais il y avait un problème.

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Le télescope de 48 pouces de l’observatoire Fred Lawrence Whipple a capturé cette image en lumière visible de la galaxie Pinwheel (Messier 101) en juin 2023. L’emplacement de la supernova 2023ixf est encerclé. L’observatoire, situé sur le mont Hopkins en Arizona, est exploité par le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Hiramatsu et coll. 2023/Sébastien Gomez (STScI)

Les observations de la nébuleuse du Crabe, en particulier la vitesse de rotation élevée du pulsar, semblent contredire la théorie actuelle de la supernova. Dans un modèle d’étoiles de faible masse comme l’étoile progénitrice de la nébuleuse du Crabe, l’oxygène présent dans le noyau s’enflamme lorsque le noyau s’effondre. Ce processus n’a pas assez d’énergie pour générer un pulsar à rotation aussi rapide.

Une équipe d’astronomes a répondu à cette curiosité en utilisant MIRI (Mid-Infrared Instrument) et NIRCam (Near Infrared Camera) à bord du télescope spatial James Webb pour collecter des données sur la nébuleuse du Crabe. L’équipe était dirigée par Tai Tamim de l’Université de Princeton dans le New Jersey. Ils ont déclaré que la composition gazeuse du nuage indique que l’étoile pourrait être plus évoluée avec du fer dans le noyau, ce qui pourrait conduire à une supernova d’énergie plus élevée qu’on ne le pensait auparavant.

Concept artistique du télescope spatial James Webb

Grâce aux instruments sensibles à l’infrarouge de Webb, les raies d’émission du fer et du nickel peuvent être vues plus clairement que jamais. L’étude des raies brillantes dans le spectre de la nébuleuse a permis d’obtenir une estimation plus fiable du rapport fer/nickel. Ils ont découvert qu’il s’agissait d’un pourcentage plus élevé par rapport au Soleil que celui auquel on pourrait s’attendre pour une supernova plus active.

Les résultats sont prometteurs mais les lectures proviennent de deux petites régions de la nébuleuse, donc pour exclure les variations sur l’ensemble des 11 années-lumière, davantage de lectures sont nécessaires. Si les données de Webb représentent la nébuleuse entière, l’un des mystères de la nébuleuse pourrait enfin être résolu.

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source : Enquête sur les origines de la nébuleuse du Crabe avec Webb de la NASA

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Des chercheurs observent pour la première fois un catalyseur lors d’une réaction électrochimique

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Des chercheurs observent pour la première fois un catalyseur lors d’une réaction électrochimique

Les réactions électrochimiques sont essentielles à la fabrication de divers produits dans les industries.

La fabrication de l’aluminium, des tuyaux en PVC, du savon et du papier dépend de ces réactions électrochimiques, qui font également partie intégrante du fonctionnement des batteries des appareils électroniques, des voitures, des stimulateurs cardiaques et bien plus encore. De plus, elle a le potentiel de révolutionner la production d’énergie durable et l’utilisation des ressources.

Le cuivre et les catalyseurs similaires jouent un rôle crucial dans la catalyse de ces réactions et sont largement utilisés dans les applications électrochimiques industrielles. Cependant, le manque de compréhension du comportement des catalyseurs au cours des réactions a entravé le développement de catalyseurs améliorés. Jusqu’à présent, les chercheurs n’étaient capables d’imager les stimuli qu’avant et après les réactions, ce qui laisse un vide dans la compréhension des processus qui se produisent entre les deux.

Une collaboration entre le California Institute for Nanosystems de l’Université de Californie et le Lawrence Berkeley National Laboratory a supprimé cette limitation. L’équipe a utilisé une cellule électrochimique spécialement conçue pour surveiller la structure atomique du catalyseur en cuivre pendant la réaction conduisant à la décomposition du dioxyde de carbone.

Cette méthode offre un moyen potentiel de convertir les gaz à effet de serre en carburant ou en d’autres matériaux précieux. Les chercheurs ont enregistré des cas dans lesquels le cuivre formait des amas liquides puis disparaissait à la surface du catalyseur, entraînant des piqûres visibles.

« Pour quelque chose qui est si omniprésent dans nos vies, nous comprenons très peu de choses sur le fonctionnement des stimuli en temps réel. » a déclaré le co-auteur Bri Narang, professeur de sciences physiques à l’UCLA et membre du CNSI. « Nous avons désormais la capacité d’observer ce qui se passe au niveau atomique et de le comprendre d’un point de vue théorique.

« Tout le monde bénéficierait de la conversion directe du dioxyde de carbone en carburant, mais comment pouvons-nous le faire à moindre coût, de manière fiable et à grande échelle ? » a ajouté Narang, qui occupe également un poste en génie électrique et informatique à la School of Engineering de l’UCLA. « C’est le genre de science fondamentale qui devrait faire avancer ces défis. »

Sur la gauche, une flèche rouge suit le mouvement d’un atome de cuivre individuel pendant la réaction électrochimique. À droite, les flèches jaunes indiquent les piqûres restant dans la surface du catalyseur. Source de l’image : Qiubo Zhang/Laboratoire national Lawrence Berkeley

Les découvertes dans le domaine de la recherche sur le développement durable ont des implications significatives, et la technologie qui permet ces découvertes a le potentiel d’améliorer l’efficacité des processus électrochimiques dans diverses applications qui ont un impact sur la vie quotidienne.

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Selon Yu Huang, co-auteur de l’étude et professeur Traugott et Dorothea Frederking et directeur du Département de science et d’ingénierie des matériaux à l’UC Samueli, l’étude pourrait aider les scientifiques et les ingénieurs à passer d’essais et d’erreurs à une approche de conception plus systématique. .

« Toute information que nous pouvons obtenir sur ce qui se passe réellement lors de la stimulation électrique est d’une aide précieuse pour notre compréhension de base et notre recherche de conceptions pratiques. » a déclaré Huang, membre du CNSI. « Sans cette information, c’est comme si nous lancions des fléchettes les yeux bandés et espérions atteindre quelque part près de la cible. »

Un microscope électronique de haute puissance de la fonderie moléculaire du Berkeley Lab a été utilisé pour capturer les images. Ce microscope utilise un faisceau d’électrons pour examiner des spécimens avec un niveau de détail inférieur à la longueur d’onde de la lumière.

Des défis sont rencontrés en microscopie électronique lorsqu’on tente de révéler la structure atomique des matériaux dans des environnements liquides, comme le bain d’électrolyte salin nécessaire à une réaction électrochimique.

L’ajout d’électricité à l’échantillon augmente la complexité du processus. L’auteur correspondant Haiime Cheng, scientifique principal au Berkeley Lab et professeur adjoint à l’UC Berkeley, et ses collègues ont développé un dispositif hermétiquement fermé pour surmonter ces obstacles.

Les scientifiques ont effectué des tests pour s’assurer que le flux d’électricité dans le système n’affectait pas l’image résultante. En se concentrant sur l’endroit exact où le catalyseur en cuivre rencontre l’électrolyte liquide, l’équipe a enregistré les changements qui se sont produits sur une période d’environ quatre secondes.

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Au cours de la réaction, la structure du cuivre s’est transformée d’un réseau cristallin régulier, généralement présent dans les métaux, en une masse irrégulière. Ce faisceau désordonné, composé d’atomes de cuivre et d’ions chargés positivement ainsi que de quelques molécules d’eau, s’est ensuite déplacé à la surface du catalyseur. Ce faisant, les atomes ont été échangés entre du cuivre régulier et irrégulier, piquant la surface du catalyseur. Finalement, la masse irrégulière a disparu.

« Nous ne nous attendions pas à ce que la surface se transforme en une forme amorphe puis revienne à une structure cristalline. » a déclaré le co-auteur Yang Liu, étudiant diplômé de l’UCLA dans le groupe de recherche de Huang. « Sans cet outil spécial pour observer le système en action, nous ne serions jamais en mesure de capturer ce moment. Les progrès des outils de caractérisation comme ceux-ci permettent de nouvelles découvertes fondamentales, nous aidant à comprendre le fonctionnement des matériaux dans des conditions réelles. »

Référence du magazine :

  1. Qiubo Zhang, Zhigang Song, Qianhu Sun, Yang Liu, Jiawei Wan, Sophia B. Betzler, Qi Cheng, Junyi Shangguan, Karen C. Bustillo, Peter Ercius, Bryneha Narang, Yue Huang et Haimei Cheng. Dynamique atomique des interfaces solide-liquide électrifiées dans les cellules liquides TEM. Nature, 2024 ; Identification numérique : 10.1038/s41586-024-07479-s

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Des fossiles d’anciens reptiles ressemblant à des crocodiles découverts au Brésil

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Des fossiles d’anciens reptiles ressemblant à des crocodiles découverts au Brésil
Brasilia :

Un scientifique brésilien a découvert des fossiles de petits reptiles ressemblant à des crocodiles qui vivaient pendant la période du Trias, des millions d’années avant l’apparition des premiers dinosaures.

Les fossiles du prédateur, appelé Parvosuchus aureloi, comprennent un crâne complet, 11 vertèbres, un bassin et quelques os de membres, selon le paléontologue Rodrigo Muller de l’Université fédérale de Santa Maria dans l’État de Rio Grande, auteur de la recherche publiée jeudi. Journal des rapports scientifiques.

Parvosuchus, qui vivait il y a environ 237 millions d’années, marchait sur quatre pattes et mesurait environ un mètre de long et se nourrissait de reptiles plus petits. Les fossiles ont été découverts dans le sud du Brésil. Parvosuchus, qui signifie « petit crocodile », appartient à une famille éteinte de reptiles appelée Gracilissuchidae, qui jusqu’à présent n’était connue qu’en Argentine et en Chine.

« Les Gracilisuchidae sont des organismes extrêmement rares dans le monde paléontologique », a déclaré Mueller à Reuters. « Ce groupe est particulièrement intéressant car ils vivaient juste avant l’aube des dinosaures. Les premiers dinosaures vivaient il y a 230 millions d’années. »

Parvosuchus était un prédateur terrestre. Gracili suchidae représente l’une des branches les plus anciennes de la lignée connue sous le nom de Pseudosuchia qui comprenait plus tard la branche alligator.

Parvosuchus a vécu à une époque d’innovation évolutive à la suite de la pire extinction massive sur Terre il y a 252 millions d’années, avec plusieurs groupes de reptiles en compétition avant que les dinosaures ne deviennent finalement dominants. Les derniers membres des Gracilisuchidae ont incontestablement disparu environ sept millions d’années avant l’apparition des premiers dinosaures.

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(Cette histoire n’a pas été éditée par le personnel de NDTV et est générée automatiquement à partir d’un flux syndiqué.)

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