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L’apprentissage automatique identifie le cratère qui a éjecté les célèbres roches martiennes
Analyse d’une météorite martienne. A gauche, impression artistique de l’endroit où un astéroïde est entré en collision avec la surface de Mars il y a 5-10 Ma, éjectant Black Beauty et se téléportant sur Terre (ligne blanche). À droite, le jeu de données et les méthodes utilisées pour localiser l’éjection du météore. Crédit : Anthony Lagen, Université Curtin
De nouvelles recherches menées par Curtin ont identifié pour la première fois l’emplacement exact de la météorite martienne la plus ancienne et la plus célèbre, fournissant des indices géologiques importants sur les premières origines de Mars.
Utilisant une approche interdisciplinaire qui comprend un algorithme d’apprentissage automatique, la nouvelle recherche – publiée aujourd’hui dans Communication Nature-Identifié le cratère spécifique sur Mars qui a fait apparaître la météorite dite Black Beauty, qui pèse 320 grammes, et les pierres jumelles, qui auraient été découvertes pour la première fois en Afrique du Nord en 2011.
Les chercheurs ont nommé le cratère martien d’après la ville de Pilbara à Karatha, située à plus de 1 500 kilomètres au nord de Perth en Australie occidentale, et abrite l’une des roches les plus anciennes de la Terre.
L’auteur principal, le Dr Anthony Lagen, du Curtin Center for Space Science and Technology de l’École des sciences de la Terre et des planètes, a déclaré que cette découverte passionnante a fourni des détails sans précédent sur la météorite martienne NWA 7034, connue sous le nom de « Black Beauty », qui a été largement étudié dans le monde entier. le scientifique. Black Beauty est le seul spécimen martien parfait disponible sur Terre, ce qui signifie qu’il contient des fragments angulaires de plusieurs types de roches apparentées qui sont différents de toutes les autres météorites martiennes qui ont un seul type de roche.
« Pour la première fois, nous connaissons le contexte géologique du seul échantillon martien disponible sur Terre, 10 ans avant que la mission Mars Sample Return de la NASA ne soit définie pour renvoyer des échantillons collectés par le rover explorant actuellement le cratère Jezero », a déclaré le Dr. dit Lagain.
Trouver la région d’où provient la météorite Black Beauty est essentiel car elle contient les plus anciens fragments martiens jamais trouvés, vieux de 4,48 milliards d’années, et présente des similitudes avec la très ancienne croûte de Mars, qui a environ 4,53 milliards d’années, et les continents de la Terre aujourd’hui. La région que nous identifions comme la source de cet échantillon unique de météorite martienne constitue une véritable fenêtre sur l’environnement primitif des planètes, y compris la Terre, que notre planète a perdue à cause de la tectonique des plaques et de l’érosion. »
La découverte a été faite grâce à un algorithme développé en interne à Curtin par un groupe multidisciplinaire qui comprenait des membres du Curtin Institute of Computing et de la School of Civil and Mechanical Engineering, ainsi que du CSIRO et de l’Australian Space Data Analysis Facility, avec un financement du Conseil australien de la recherche.
En utilisant l’un des superordinateurs les plus rapides de l’hémisphère sud au Pawsey Supercomputing Research Center, Curtin HIVE (Centre for Immersive Visualization and Electronic Research), les chercheurs ont analysé un très grand volume d’images planétaires à haute résolution grâce à un algorithme d’apprentissage automatique pour détecter le impact. forage.
Le co-auteur, le professeur Gretchen Benedix, du Curtin Center for Space Science and Technology de l’École des sciences de la Terre et des planètes, a déclaré que cette recherche a ouvert la voie à la localisation de l’expulsion d’autres météorites martiennes, afin de créer une vue plus complète de Martian météorites. planète rouge histoire géologique.
Météorite de beauté noire. crédit : Nasa
« Nous adaptons également l’algorithme qui a été utilisé pour déterminer le point d’éjection de Black Beauty de Mars pour révéler d’autres secrets de la Lune et de Mercure », a déclaré le professeur Bendix.
« Cela aidera à révéler leur histoire géologique et à répondre à des questions brûlantes qui aideront les futures enquêtes sur le système solaire telles que le programme Artemis pour envoyer des humains sur la lune d’ici la fin de la décennie ou la mission BepiColombo, en orbite autour de Mercure en 2025. ”
Cratère Karratha sur Mars. Le cratère Karatha est au centre, à l’intérieur du cratère Dampier. Crédit : NASA MRO
La recherche a également inclus des experts de l’Université de Paris-Saclay, de l’Observatoire de Paris, du Muséum national d’histoire naturelle, du Centre national français de la recherche scientifique, de l’Université Félix Houphouët-Boigny en Côte d’Ivoire, de la Northern Arizona University et de l’Université Rutgers. aux Etats-Unis. d’Amérique.
L’article complet, « Processus corticaux précoces révélés par le plus ancien site d’expulsion martien météore« dans Communication Nature.
Anthony Laggen, Processus corticaux précoces révélés par le site du plus ancien site d’expulsion de météorite martien, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038 / s41467-022-31444-8. www.nature.com/articles/s41467-022-31444-8
Introduction de
Université Curtin
la citation: L’apprentissage automatique identifie le cratère qui a éjecté la célèbre roche martienne (12 juillet 2022) Extrait le 12 juillet 2022 de https://phys.org/news/2022-07-machine-crater-ejected-famous-martian.html
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L’étude a révélé que les minéraux et l’utilisation des terres déterminent le stockage du carbone dans le sol.
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Enterrez des récipients d’échantillons contenant des minéraux dans le sol. Crédit : Ingo Schoening, MPI-BGC
La séquestration du carbone dans le sol peut contribuer à l’atténuation du changement climatique, et la matière organique du sol liée aux minéraux possède la plus grande capacité à stocker le carbone. Une équipe de chercheurs, comprenant des scientifiques de l’Institut Max Planck de biogéochimie et de l’Université Martin Luther de Halle-Wittenberg, a évalué les facteurs qui contrôlent la matière organique liée aux minéraux.
leurs études, publié dans La biologie du changement globalIl montre que même si la quantité et le taux de leur formation sont principalement contrôlés par la composition minérale, l’utilisation des terres et l’intensité de la gestion influencent également la matière organique liée aux minéraux sur des échelles de temps courtes.
Le carbone organique du sol n’est pas seulement important pour la fertilité des sols et la production alimentaire, il joue également un rôle important dans le climat de la Terre puisqu’il représente environ 7 % du dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère.2 Il circule dans le sol chaque année. Depuis les débuts de l’agriculture, les sols ont perdu d’importantes quantités de carbone dans l’atmosphère. Pour atténuer le changement climatique, nous devons comprendre comment éviter une perte supplémentaire de carbone et reconstituer les stocks de carbone du sol.
Lorsque le carbone organique du sol est lié aux minéraux, sa durée de survie et sa résistance aux perturbations sont accrues. La formation de matière organique associée aux minéraux (MAOM) est donc un processus essentiel dans le cycle global du carbone. Cependant, malgré des décennies de recherche, l’impact de la composition minérale et de l’intensité de la gestion des terres sur la formation de MAOM n’a pas été résolu.
Pour combler cette lacune dans la recherche, plus de 3 500 conteneurs perméables remplis de goethite sans carbone, un représentant de l’oxyde de fer du sol, ou d’illite, un représentant du minéral argileux silicaté, ont été enterrés dans 150 forêts et 150 prairies. Les sites sont situés dans les trois zones d’étude allemandes du programme prioritaire d’infrastructures « Explorations de la biodiversité ».
Après cinq ans d’incubation souterraine, une équipe de scientifiques dirigée par De Schorn Bramble de l’Institut Max Planck de biogéochimie (MPI-BGC) à Iéna et Susanne Ulrich de l’Université Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU) a analysé le contenu du conteneur. . Ils ont constaté que, quels que soient le type d’utilisation des terres et l’intensité de la gestion, quatre fois plus de carbone organique s’accumulait dans la goethite que dans l’illite. Ce résultat confirme que la composition minérale est essentielle pour contrôler le taux et la quantité de formation de MAOM dans le sol.
« Une grande partie de nos connaissances sur le rôle des oxydes et des argiles silicatées dans le stockage du carbone dans le sol provient d’études en laboratoire », explique Susan. « Étant donné que ces deux groupes de minéraux interagissent dans les sols naturels, la différenciation directe de leurs rôles individuels dans la formation de MAOM n’est pas possible. .» Ulrich, Ph.D. Candidat à MLU.
« Notre configuration expérimentale nous a permis pour la première fois de comparer directement le potentiel de stockage de carbone de ces deux groupes minéraux dans des conditions de terrain. Nos résultats montrent que ce ne sont pas les propriétés de surface qui déterminent la formation de MAOM, car les oxydes ont une surface beaucoup plus grande. Le potentiel de stockage de carbone des minéraux argileux silicatés. » »
En raison du long temps de séjour du carbone dans les minéraux, la formation de MAOM était considérée comme relativement insensible à l’utilisation et à la gestion des terres sur des échelles de temps inférieures à plusieurs décennies. Cependant, les chercheurs ont noté dans leur étude que la formation de MAOM dans les forêts était réduite par l’intensité de la récolte et était modifiée par la sélection des espèces d’arbres. Dans les prairies, la productivité végétale ainsi que la diversité végétale ont augmenté la formation de MAOM. La productivité et la diversité végétales étaient affectées par la fertilisation, car la fertilisation augmentait la productivité végétale mais réduisait la diversité végétale.
De Schorn Bramble, candidat au doctorat au MPI-BGC explique ces nouveaux résultats contrastés : « Nous avons observé des effets significatifs de l’utilisation et de la gestion des terres sur la formation de MAOM après avoir exposé des minéraux sans carbone pendant seulement cinq ans aux conditions ambiantes du sol. Ces changements sont il est également probable qu’elle se produise dans les sols naturels. » Mais elle peut être difficile à détecter à l’aide des méthodes de mesure traditionnelles. « Nos résultats et notre approche expérimentale peuvent donc être importants pour prédire comment MAOM réagira aux activités humaines. »
Il note que même si la composition minérale détermine le potentiel de stockage du carbone dans le sol, l’utilisation des terres affecte la mesure dans laquelle ce potentiel est réalisé. Par conséquent, il est important de mieux comprendre comment la productivité des plantes, la qualité des apports organiques et la communauté des décomposeurs interagissent dans la formation de MAOM dans le sol sous différentes gestions.
Plus d’information:
De Shorn E. Bramble et al, La composition de la matière organique liée aux métaux dans les sols tempérés est principalement contrôlée par le type de métal et est modifiée par l’utilisation des terres et l’intensité de la gestion, La biologie du changement global (2023). est ce que je: 10.1111/gcb.17024
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L’« hiver volcanique » a-t-il conduit à l’extinction des dinosaures ?
Une nouvelle étude suggère que le changement climatique provoqué par des éruptions volcaniques massives pourrait avoir finalement ouvert la voie à l’extinction des dinosaures.
Les découvertes remettent en question le récit traditionnel selon lequel seule une météorite tombant sur Terre a porté le coup final aux anciens géants.
Pour étudier dans Avancement de la science, des chercheurs de l’Université McGill ont étudié les éruptions volcaniques dans les pièges du Deccan – un vaste plateau accidenté de l’ouest de l’Inde formé de lave en fusion. Son éruption de 1 million de kilomètres cubes de roche pourrait avoir joué un rôle majeur dans le refroidissement du climat mondial il y a environ 65 millions d’années.
Ce travail a mobilisé des chercheurs du monde entier, depuis le martelage de roches dans les pièges du Deccan jusqu’à l’analyse d’échantillons en Angleterre et en Suède.
En laboratoire, les scientifiques ont estimé la quantité de soufre et de fluor injectée dans l’atmosphère par les éruptions volcaniques massives au cours des 200 000 années précédant l’extinction des dinosaures.
Remarquablement, ils ont découvert que la libération de soufre pourrait entraîner une baisse globale des températures dans le monde, un phénomène connu sous le nom d’hiver volcanique.
«Nos recherches montrent que les conditions climatiques étaient presque certainement instables, avec des hivers volcaniques fréquents qui auraient pu durer des décennies avant l’extinction des dinosaures», explique Don Baker, professeur au Département des sciences de la Terre et des planètes de l’Université McGill.
« Cette instabilité aurait pu rendre la vie difficile à toutes les plantes et à tous les animaux et ouvrir la voie à un événement d’extinction des dinosaures. Nos travaux contribuent donc à expliquer cet événement d’extinction majeur qui a conduit à l’émergence des mammifères et à l’évolution de notre espèce. »
Découvrir les indices contenus dans des échantillons de roches anciennes n’a pas été une tâche facile. En fait, une nouvelle technique développée à McGill a aidé à déchiffrer l’histoire volcanique.
La technologie permettant d’estimer les émissions de soufre et de fluor – un mélange complexe de chimie et d’expériences – s’apparente un peu à la cuisson des pâtes.
« Imaginez faire des pâtes à la maison. Vous faites bouillir de l’eau, ajoutez du sel, puis les pâtes. Une partie du sel de l’eau entre dans les pâtes, mais pas beaucoup », explique Baker.
De même, certains éléments restent piégés dans les minéraux lorsqu’ils refroidissent après une éruption volcanique. Tout comme vous pouvez calculer les concentrations de sel dans l’eau dans laquelle les pâtes sont cuites en analysant le sel contenu dans les pâtes elles-mêmes, la nouvelle technique a permis aux scientifiques de mesurer le soufre et le fluor dans des échantillons de roche. Grâce à ces informations, les scientifiques ont pu calculer la quantité de ces gaz émis lors des explosions.
Les résultats représentent un pas en avant dans la reconstitution des anciens secrets de la Terre et ouvrent la voie à une approche plus éclairée du changement climatique.
source: université McGill
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Les quasiparticules difficiles à déplacer glissent sur les bords de la pyramide
(Actualités NanworkUn nouveau type de « fil » pour piloter les excitons, développé à l’Université du Michigan, pourrait contribuer à la création d’une nouvelle classe de dispositifs, comprenant peut-être des ordinateurs quantiques à température ambiante.
En outre, l’équipe a observé une violation significative de la relation d’Einstein, utilisée pour décrire la façon dont les particules se propagent dans l’espace, et l’a exploitée pour déplacer les excitons dans des faisceaux beaucoup plus petits qu’il n’était possible auparavant.
Prises principales
recherche
« La nature utilise des excitons dans la photosynthèse. Nous utilisons des excitons dans les écrans OLED, certaines LED et les cellules solaires », a déclaré Parag Deutari, co-auteur de l’étude, dans la revue. ACS Nano (« Amélioration du transport par dérive des excitons grâce à la suppression de la diffusion dans des guides unidimensionnels. ») Superviseur des travaux expérimentaux et professeur agrégé de génie électrique et informatique. « Être capable de déplacer les excitons là où nous le souhaitons nous aidera à améliorer l’efficacité des appareils qui utilisent déjà des excitons et à élargir la portée des excitons en informatique. »
Un exciton peut être considéré comme une particule (et donc une quasi-particule), mais il s’agit en réalité d’un électron lié à un espace vide chargé positivement dans le réseau de la matière (« un trou »). Étant donné qu’un exciton n’a pas de charge électrique nette, les excitons en mouvement ne sont pas affectés par la capacité parasite, qui est une interaction électrique entre les composants adjacents d’un dispositif provoquant une perte d’énergie. Les excitons sont également faciles à convertir vers et depuis la lumière, ce qui ouvre la voie à des ordinateurs très rapides et efficaces utilisant une combinaison d’optiques et d’excitons plutôt que d’électronique.
Cette combinaison pourrait contribuer à permettre l’informatique quantique à température ambiante, a déclaré Makelo Kira, co-auteur de l’étude et professeur de génie électrique et informatique. Les excitons peuvent coder des informations quantiques et peuvent les conserver plus longtemps que les électrons à l’intérieur des semi-conducteurs. Mais ce temps se mesure toujours en picosecondes (10-1 2 secondes) au mieux, alors Kira et d’autres ont découvert comment utiliser les impulsions laser femtoseconde (10-15 secondes) pour traiter les informations.
« Les applications de l’information quantique complète restent un défi car la dégradation de l’information quantique est trop rapide pour l’électronique ordinaire », a-t-il déclaré. « Nous explorons actuellement l’électronique à ondes lumineuses comme moyen d’augmenter la puissance des excitons avec des capacités de traitement très rapides. »
Cependant, l’absence de charge nette rend très difficile le transport des excitons. Auparavant, Diotari avait mené une étude qui faisait passer des excitons à travers un semi-conducteur à l’aide d’ondes sonores. Désormais, la structure hiérarchique permet une transmission plus précise d’un petit nombre d’excitons, confinés à une seule dimension comme un fil.
Cela fonctionne comme ceci :
L’équipe a utilisé un laser pour créer un nuage d’excitons dans le coin de la base de la pyramide, provoquant le rebond des électrons de la bande de valence du semi-conducteur vers la bande de conduction, mais les électrons chargés négativement étaient toujours attirés vers les trous chargés positivement restant dans la pyramide. . Bande de Valence. Le semi-conducteur est une seule couche de semi-conducteur au diséléniure de tungstène, d’une épaisseur de seulement trois atomes, drapée sur la pyramide comme un tissu extensible. L’étirement des semi-conducteurs modifie le paysage énergétique rencontré par les excitons.
Il semble contre-intuitif que les excitons s’élèvent jusqu’au bord de la pyramide et s’installent au sommet lorsque l’on imagine un paysage énergétique régi principalement par la gravité. Au lieu de cela, le paysage est régi par la distance entre les bandes de valence et de conduction du semi-conducteur. L’écart énergétique entre les deux, également connu sous le nom de bande interdite du semi-conducteur, diminue à mesure que le semi-conducteur s’étire. Les excitons migrent vers l’état d’énergie le plus bas, se dirigent vers le bord de la pyramide où ils montent ensuite jusqu’à son sommet.
L’équation formulée par Einstein est généralement efficace pour décrire comment un groupe de particules se propage vers l’extérieur et dérive. Cependant, le semi-conducteur était imparfait et ces imperfections servaient de pièges qui capturaient certains des excitons lorsqu’ils tentaient de dériver. Étant donné que les défauts à l’arrière du nuage d’excitons ont été comblés, ce côté de la distribution s’est étendu vers l’extérieur comme prévu. Mais l’avant-garde ne s’est pas encore étendue. La relation d’Einstein variait d’un facteur de plus de 10.
« Nous ne disons pas qu’Einstein avait tort, mais nous avons montré que dans des cas complexes comme celui-ci, nous ne devrions pas utiliser sa relation pour prédire le mouvement des excitons issus de la diffusion », a déclaré Matthias Florian, co-premier auteur de l’article. Chercheur et chercheur en génie électrique et informatique, travaillant sous la supervision de Kira.
Pour mesurer les deux directement, l’équipe devait détecter des photons uniques, émis lorsque des électrons liés et des trous se combinent spontanément. À l’aide de mesures de temps de vol, ils ont également détecté la source des photons avec suffisamment de précision pour mesurer la répartition des excitons dans le nuage.
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