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La Terre perd de son éclat et les scientifiques soupçonnent le changement climatique d’en être la cause

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Le soleil brille de l’océan Indien.

Nasa

Au cours des deux dernières décennies, la Terre a perdu un peu de son éclat – et non, non Seulement À cause de la pandémie qui a changé le monde. En étudiant la lueur de notre modeste orbite spatiale, les scientifiques ont découvert une atténuation surprenante. Ils émettent l’hypothèse que la cause sous-jacente pourrait être liée au changement climatique.

dans une étude, Publié dans Geophysical Research Letters le 29 aoûtDans l’étude, les chercheurs ont examiné « l’albédo » de la Terre en analysant la luminosité de la Terre à l’observatoire solaire de Big Bear en Californie entre 1998 et 2017, l’équivalent de 1 500 nuits de données. Cette analyse leur a permis d’évaluer la quantité de lumière réfléchie par la planète.

Les données ont révélé que la Terre a rétréci d’environ un demi pour cent depuis la fin des années 1990.

« La diminution de l’albédo nous a surpris lorsque nous avons analysé les données des trois dernières années après 17 ans d’albédo presque plat. » Elle a dit Philip Good, astronome au New Jersey Institute of Technology et auteur principal de l’étude.

L’éclaircissement de la Terre est la raison pour laquelle vous pouvez voir le côté obscur de la Lune pendant la phase croissante. En règle générale, environ 30% de la lumière du soleil qui atteint une planète rebondit sur des éléments tels que les nuages, la neige et les océans et retourne dans l’espace, donnant à un satellite naturel une belle lumière mesurable. Le « clair de lune » est la lumière brillante, jaune et blanche que nous pouvons voir d’en bas ici sur Terre (Aussi, liqueur à haute résistance, mais ce n’est pas de cela dont nous parlons ici).

En observant la lune pendant deux décennies, l’équipe de recherche a pu détecter de petits changements dans son albédo. Ces dernières années en particulier, gloss a vraiment pris son envol sur notre territoire.

Les nuages ​​semblent être le principal facteur de l’effet de la réflexion de la Terre, mais la luminosité du soleil est une autre raison de la quantité de lumière solaire qui atteint la Terre (et rebondit donc). L’équipe a également évalué les changements périodiques de luminosité du soleil pour voir s’ils avaient un effet sur ce qu’ils voient.

lune et terre

Earthshine donne à la lune montante une douce lueur. Les scientifiques qui l’ont étudié ont montré que la Terre devient de plus en plus brumeuse.

GT

L’obscurcissement de la Terre n’est pas lié aux changements de luminosité du Soleil, ce qui, selon l’équipe, signifie que quelque chose sur Terre doit en être la cause. Une suggestion est le réchauffement de l’océan.

En comparant leurs résultats avec ceux du Project Clouds and Earth’s Radiant Energy System (CERES) de la NASA, qui comprend cinq satellites mesurant la réflectivité, l’équipe suggère que la diminution des nuages ​​bas au-dessus du Pacifique oriental pourrait avoir entraîné une forte baisse de luminosité. . Ces diminutions de la couverture nuageuse peuvent être dues à l’augmentation des températures de surface de la mer, avec des « associations potentielles » avec la crise climatique.

Les scientifiques pensaient auparavant qu’une planète plus chaude pourrait entraîner un albédo plus élevé, en raison d’une couverture nuageuse accrue. Ainsi, il y aura plus de réflexion de la lumière du soleil et moins de rétention de gaz à effet de serre – ce qui est une bonne chose. Mais ce n’est peut-être pas le cas. « C’est vraiment préoccupant », a déclaré Edward Schwitterman, un scientifique planétaire à l’Université de Californie à Riverside, qui n’était pas impliqué dans l’étude, dans un communiqué de presse de l’AGU.

Dans leurs conclusions, l’équipe a noté que l’analyse de l’albédo de la luminosité de la Terre pourrait être sujette à une hyposensibilité en raison de problèmes d’étalonnage à long terme et encourager une analyse plus approfondie de la luminosité de la Terre.

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Ce ver effrayant a une vision exceptionnelle, et les scientifiques ne savent pas pourquoi : ScienceAlert

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Ce ver effrayant a une vision exceptionnelle, et les scientifiques ne savent pas pourquoi : ScienceAlert

Il existe des globes oculaires étranges dans le règne animal au sens large, mais il existe un type de ver marin qui déroute les scientifiques.

On les appelle vers polychètes et leurs yeux sont tout simplement énormes. Ensemble, les yeux pèsent 20 fois plus que le reste de la tête de l'animal. Pour l'humaincela représenterait environ 50 kg (110 lb) par œil.

Nous connaissons ces mirettes géantes depuis un certain temps ; Ce que les scientifiques voulaient savoir, c'était ce que les vers voyaient avec eux.

« Nous avons décidé de percer le mystère de la raison pour laquelle un ver transparent, presque invisible, qui se nourrit en pleine nuit, a évolué pour avoir des yeux énormes. » dit le biologiste marin Michael Bock De l'Université de Lund en Suède. « En tant que tel, le premier objectif était de déterminer si les grands yeux donnaient au ver une bonne vision. »

Leur travail impliquait une enquête détaillée sur l’observation de trois espèces de vers marins nocturnes de la mer Méditerranée : Candida turea, Vanadis Voir. FormoseEt Les naïades peuvent s'entraînerchacun comportant une paire géante de mirettes gonflées.

Les chercheurs ont mené des études optiques, morphologiques et électrophysiologiques des yeux de ces animaux de manière méticuleuse. Les résultats ont montré que la famille des vers polychètes Alciopidae appartient aux trois espèces La capacité de voir des objets petits ou éloignés Et suivez leur mouvement.

Un ensemble de trois yeux de ver. Vanadis Voir. Formose Situé en bas à gauche ; Candida turea En haut à droite ; Et Les naïades peuvent s'entraîner En bas à droite. (Bock et coll., la devise. Biol.2024)

Étant donné que seuls les vertébrés, les arthropodes et les céphalopodes étaient auparavant connus pour avoir une vision des objets, c'est vraiment extraordinaire. La plupart des autres vers polychètes ont Vision de base basse résolutionou Réception de lumière directionnelle Qui détecte uniquement la présence de lumière et la direction d'où elle provient.

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« C'est la première fois qu'une vision aussi avancée et détaillée est démontrée en dehors de ces groupes. » dit le neurobiologiste marin Anders Jarm De l'Université de Copenhague.

« En fait, nos recherches ont montré que le ver a une vision exceptionnelle. Sa vision est comparable à celle des souris ou des rats, bien qu'il s'agisse d'un organisme relativement simple avec un petit cerveau. »

On ne sait toujours pas pourquoi une créature active la nuit au fond de l’océan aurait besoin d’une acuité visuelle aussi fine. Il semble que ce soit effectivement le cas ; Même si le corps du ver est suffisamment transparent pour lui permettre de se cacher, ses yeux doivent rester suffisamment opaques pour absorber la lumière. Cela signifie que les yeux doivent conférer un bénéfice qui compense le risque d'être remarqué par les prédateurs de passage.

Nous ne savons pas avec certitude quel est cet avantage. Mais cherche Réalisé depuis près de 50 ans Présente une idée. En 1977, des scientifiques ont découvert que les yeux de ces vers sont les plus sensibles à la détection des longueurs d'onde ultraviolettes. Cela suggère que la vie marine nocturne a un secret que nous n’avons pas encore découvert.

« Nous avons une théorie selon laquelle les vers eux-mêmes sont bioluminescents et communiquent entre eux via la lumière. Si vous utilisez une lumière bleue ou verte ordinaire comme bioluminescence, vous risquez également d'attirer les prédateurs. Mais si le ver utilise plutôt la lumière ultraviolette, il restera invisible.  » « Pour les animaux autres que ceux de leur propre espèce, notre hypothèse est donc qu'ils ont développé une vision ultraviolette aiguë pour avoir un langage secret d'accouplement. » Garm explique.

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« Il se peut aussi qu’ils recherchent des proies dotées de la bioluminescence UV. Mais quoi qu’il en soit, cela rend les choses vraiment excitantes car la bioluminescence UV n’a jamais été observée chez aucun autre animal. Nous espérons donc pouvoir présenter cela comme la première. Découvrez un exemple.

La recherche a été publiée dans Biologie actuelle.

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Les terres englouties au large de l'Australie étaient un point chaud pour les aborigènes lors de la dernière période glaciaire, révèlent 4 000 objets en pierre.

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Les terres englouties au large de l'Australie étaient un point chaud pour les aborigènes lors de la dernière période glaciaire, révèlent 4 000 objets en pierre.

Une analyse de plus de 4 000 objets en pierre découverts sur une île au nord-ouest de l’Australie donne un aperçu de la vie aborigène il y a des dizaines de milliers d’années.

Il a déclaré que la découverte souligne les « liens de longue date » entre les peuples aborigènes et l'Australie contemporaine. David Zénaanthropologue à la California State University, Sacramento et auteur principal d'une nouvelle étude décrivant l'analyse.

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Les réactions chimiques rivalisent avec les trous noirs

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Les réactions chimiques rivalisent avec les trous noirs

Les scientifiques ont découvert que les particules brouillent les informations quantiques à des vitesses similaires à celles des trous noirs, affectant les réactions chimiques et offrant des informations sur le contrôle des systèmes informatiques quantiques. Crédit : SciTechDaily.com

Des recherches menées par l'Université Rice et l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont montré que les particules peuvent brouiller les informations quantiques aussi efficacement que les trous noirs, ce qui a des implications pour la physique et la physique chimique. Statistiques quantitatives.

Si vous deviez lancer un message dans une bouteille à… Le trou noir, toutes les informations qu'il contient, jusqu'au niveau quantique, seraient complètement brouillées. Parce que ce brouillage se produit dans les trous noirs avec la vitesse et la précision permises par la mécanique quantique, ils sont généralement considérés comme les meilleurs brouilleurs d'informations de la nature.

Cependant, de nouvelles recherches menées par Peter Wollens, théoricien de l'Université Rice, et ses collaborateurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont montré que les particules peuvent être aussi massives pour mélanger l'information quantique que les trous noirs. En combinant des outils mathématiques issus de la physique des trous noirs et de la physique chimique, ils ont montré que le brouillage de l'information quantique se produit dans les réactions chimiques et peut atteindre presque la même limite mécanique quantique que dans les trous noirs. L'ouvrage est publié en ligne sur Actes de l'Académie nationale des sciences.

Réactions chimiques et brouillage quantitatif

« Cette étude aborde un problème de longue date en physique chimique, qui concerne la rapidité avec laquelle les informations quantiques sont mélangées dans les molécules », a déclaré Wollinis. « Quand les gens pensent à une réaction dans laquelle deux molécules se lient ensemble, ils pensent aux atomes effectuant un seul mouvement où une liaison se forme ou une liaison se rompt.

« Mais du point de vue de la mécanique quantique, même une très petite molécule est un système très complexe. Comme pour les orbites du système solaire, une molécule a un grand nombre de modes de mouvement possibles – ce que nous appelons des états quantiques. Quand une réaction chimique se produit, les informations quantiques sur les états quantiques deviennent. Les réactifs sont brouillés et nous voulons savoir comment les informations de brouillage affectent la vitesse de réaction.

Qinghao Zhang et Suhang Kundu

Qinghao Zhang (à gauche) et Suhang Kundu. Crédit : photo Zhang par Bill Wiegand/Université de l'Illinois Urbana-Champaign ; Photo de Kondo gracieuseté de Sohang Kondo

Pour mieux comprendre comment les informations quantiques sont mélangées dans les réactions chimiques, les scientifiques ont emprunté un outil mathématique couramment utilisé en physique des trous noirs, appelé corrélations hors du temps, ou OTOC.

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« Les OTOC ont en fait été inventés dans un contexte complètement différent il y a environ 55 ans, lorsqu'ils étaient utilisés pour étudier comment les électrons des supraconducteurs sont affectés par les perturbations causées par les impuretés », a déclaré Wollinis. « C'est un objet très spécialisé utilisé dans la théorie de la supraconductivité. Il a ensuite été utilisé par les physiciens dans les années 1990 lors de l'étude des trous noirs et de la théorie des cordes. « 

Les OTOC mesurent comment la modification d'une partie d'un système quantique à un moment donné affecte les mouvements des autres parties, ce qui donne un aperçu de la rapidité et de l'efficacité avec laquelle les informations se propagent dans la molécule. C'est la contrepartie quantitative des exposants de Lyapunov, qui mesurent l'imprévisibilité des systèmes chaotiques classiques.

« La rapidité avec laquelle l'OTOC augmente au fil du temps vous indique la rapidité avec laquelle les informations sont mélangées dans un système quantique, ce qui signifie combien d'états aléatoires sont accédés », a déclaré Martin Grubel, chimiste à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et co-auteur de l'étude. projet de recherche. L'étude, qui fait partie du Centre commun Rice-Illinois pour l'adaptation des défauts en tant qu'avantages, a été financée par la National Science Foundation. « Les chimistes sont très opposés au sujet du brouillage dans les réactions chimiques, car le brouillage est nécessaire pour atteindre la cible de la réaction, mais il pervertit également votre contrôle sur la réaction.

« Comprendre les conditions dans lesquelles les molécules brouillent les informations, et les conditions dans lesquelles il est peu probable qu'elles le fassent, nous donne la possibilité de mieux contrôler les interactions. Connaître les OTOC nous permet essentiellement de fixer des limites au moment où ces informations disparaissent réellement hors de notre contrôle, et à l’inverse, c’est-à-dire quand nous pouvons encore l’exploiter pour obtenir des résultats contrôlés.

Peter Wollinis, Nancy MacRae et Martin Grubel

Peter Wollinis (de gauche à droite), Nancy Macri et Martin Groppelli. Crédit : photo Wolinis par Gustavo Raskoski/Université de Rice ; Photo de McCrary, gracieuseté de Nancy McCrary ; Photo Groppeli par Fred Zwicky/Université de l'Illinois Urbana-Champaign

En mécanique classique, une particule doit avoir suffisamment d’énergie pour surmonter la barrière énergétique pour que la réaction se produise. Cependant, en mécanique quantique, il existe une possibilité que des particules puissent « passer » à travers cette barrière même si elles ne disposent pas de suffisamment d’énergie. Le calcul des OTOC a montré que les réactions chimiques avec une faible énergie d'activation à basse température, où l'effet tunnel domine, peuvent brouiller les informations presque à la limite quantique, comme un trou noir.

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Nancy Macri, également chimiste à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, a utilisé les méthodes d'intégration de chemin qu'elle a développées pour étudier ce qui se passe lorsqu'un simple modèle de réaction chimique est intégré dans un système plus vaste, qui pourrait être les vibrations d'une grosse molécule ou d'un solvant. et tend à supprimer les mouvements chaotiques.

« Dans une étude distincte, nous avons constaté que les environnements plus grands ont tendance à rendre les choses plus irrégulières et à supprimer les effets dont nous parlons », a déclaré Macri. « Nous avons donc calculé l'OTOC d'un système de tunnel interagissant avec un vaste environnement, et ce que nous avons constaté, c'est que les bousculades étaient supprimées – un changement de comportement significatif. »

Applications pratiques et recherches futures

L’un des domaines d’application pratique des résultats de la recherche consiste à fixer des limites à la manière dont les systèmes de tunneling peuvent être utilisés pour créer des qubits pour les ordinateurs quantiques. Il faut réduire le mélange d’informations entre les systèmes de tunneling en interaction pour améliorer la fiabilité des ordinateurs quantiques. La recherche pourrait également être pertinente pour les réactions dépendantes de la lumière et la conception de matériaux avancés.

« Il est possible d'étendre ces idées à des processus dans lesquels vous n'effectuerez pas seulement un effet tunnel dans une réaction donnée, mais où vous aurez plusieurs étapes d'effet tunnel, car c'est ce qui implique, par exemple, la conduction électronique dans de nombreux nouveaux matériaux mous,  » Groppeli a déclaré. « Les matériaux quantiques comme les pérovskites sont utilisés pour fabriquer des cellules solaires et des choses comme ça. »

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Référence : « Quantum Information Scrambling and Chemical Reactions » par Zhenghao Zhang, Sohang Kundu, Nancy Macri, Martin Groppeli et Peter J. Woolness, 1er avril 2024, Actes de l'Académie nationale des sciences.
est ce que je: 10.1073/pnas.2321668121

Wolinis est professeur de sciences à la Dr. Pollard Welsh Foundation à Rice, professeur de chimie, de biochimie, de biologie cellulaire, de physique, d'astronomie, de science des matériaux et de nano-ingénierie et codirecteur du Centre de biophysique théorique, financé par le National Science. Fondation. institution. Co-auteurs Gruebele est titulaire de la chaire James R. Eiszner en chimie. Macri est professeur Edward William et Jane Marr Gutgessel et professeur de chimie et de physique. Qinghao Zhang était étudiant diplômé en physique à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et est maintenant étudiant postdoctoral au Pacific Northwest National Laboratory. Sohang Kundu a récemment obtenu son doctorat. Il a obtenu son doctorat en chimie de l'Université de l'Illinois et est actuellement étudiant postdoctoral à Université de Colombie.

La recherche a été soutenue par la National Science Foundation (1548562, 2019745, 1955302) et la chaire Pollard Welch de Rice (C-0016).

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