Vue d’artiste du vaisseau spatial Cassini volant à travers des panaches sortant du pôle sud de la lune Encelade de Saturne. Tout comme les geysers, ces panaches expulsent un mélange de vapeur d’eau, de grains de glace, de sels, de méthane et d’autres molécules organiques. Crédit : NASA/JPL-Caltech
L’interaction entre les pôles de la lune et le système d’anneaux de Saturne a été explorée à l’aide de Webb
Encelade – une petite lune gelée[{ » attribute= » »>Saturn—is one of the most intriguing objects in the search for signs of life beyond our own planet.
Under a crust of ice lies a global ocean of salty water. Jets, supplied by that ocean, gush from the surface of the moon and feed into the entire system of Saturn. NASA’s James Webb Space Telescope’s long-awaited first look at this ocean world is already revealing staggering new details about the moon — including a plume of water vapor that spouts out more than 20 times the size of the moon itself.
An image from NASA’s James Webb Space Telescope’s NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) shows a water vapor plume jetting from the southern pole of Saturn’s moon Enceladus, extending out more than 20 times the size of the moon itself. The inset, an image from the Cassini orbiter, emphasizes how small Enceladus appears in the Webb image compared to the water plume. Credit: NASA, ESA, CSA, Geronimo Villanueva (NASA-GSFC), Alyssa Pagan (STScI)
Webb Space Telescope Maps Surprisingly Large Plume Jetting From Saturn’s Moon Enceladus
A water vapor plume from Saturn’s moon Enceladus spanning more than 6,000 miles – nearly the distance from Los Angeles, California to Buenos Aires, Argentina – has been detected by researchers using NASA’s James Webb Space Telescope. Not only is this the first time such a water emission has been seen over such an expansive distance, but Webb is also giving scientists a direct look, for the first time, at how this emission feeds the water supply for the entire system of Saturn and its rings.
Enceladus, an ocean world about four percent the size of Earth, just 313 miles across, is one of the most exciting scientific targets in our solar system in the search for life beyond Earth. Sandwiched between the moon’s icy outer crust and its rocky core is a global reservoir of salty water. Geyser-like volcanos spew jets of ice particles, water vapor, and organic chemicals out of crevices in the moon’s surface informally called ‘tiger stripes.’
Previously, observatories have mapped jets hundreds of miles from the moon’s surface, but Webb’s exquisite sensitivity reveals a new story.
Des chercheurs utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA ont récemment découvert un panache émergeant du pôle sud de la lune qui fait plus de 20 fois la taille de la lune elle-même. Cette animation montre comment les panaches d’eau de la lune alimentent le tore de la planète. En analysant les données de Webb, les astronomes ont déterminé qu’environ 30 % de l’eau reste à l’intérieur de ce tore et que les 70 % restants s’échappent pour fournir de l’eau au reste du système de Saturne. Crédit : Leah Hostak (STScI), NASA, ESA, CSA, Geronimo Villanueva, Alyssa Pagan (STScI)
« Quand je regardais les données, au début, je pensais que je devais me tromper. C’était assez horrible de découvrir un panache d’eau plus de 20 fois plus massif », a déclaré l’auteur principal Geronimo Villanueva du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, de la taille de la lune. » « La colonne d’eau s’étend bien au-delà de sa zone de libération antarctique. »
La longueur de la colonne n’était pas la seule caractéristique qui a piqué l’intérêt des chercheurs. Le débit de vapeur d’eau, environ 79 gallons par seconde, est également impressionnant. À ce rythme, vous pourriez remplir une piscine olympique en seulement deux heures. En comparaison, le faire avec un tuyau d’arrosage au sol prendrait plus de deux semaines.
le[{ » attribute= » »>Cassini orbiter spent over a decade exploring the Saturnian system, and not only imaged the plumes of Enceladus for the first time but flew directly through them and sampled what they were made of. While Cassini’s position within the Saturnian system provided invaluable insights into this distant moon, Webb’s unique view from the Sun-Earth Lagrange Point 2 one million miles from Earth, along with the remarkable sensitivity of its Integral Field Unit (see video below) aboard the NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) Instrument, is offering new context.
Le télescope spatial James Webb utilisera un instrument innovant appelé unité de terrain intégrée (IFU) pour capturer des images et des spectres en même temps. Cette vidéo fournit un aperçu de base du fonctionnement de l’IFU. Crédit : NASA, ESA, CSA et L. Hustak (STScI)
« L’orbite d’Encelade autour de Saturne est relativement rapide, seulement 33 heures. En orbite autour de Saturne, la lune et ses jets crachent essentiellement de l’eau, laissant derrière eux un halo, comme un beignet. » « Dans les notes de Webb, non seulement le panache était énorme, mais il y avait de l’eau absolument partout. »
Décrit comme un tore, ce mystérieux beignet d’eau qui apparaît « tout autour » se trouve au même endroit avec l’anneau extérieur et le plus large de Saturne – le « e-ring » dense.
Les observations de Webb illustrent directement comment les panaches de vapeur d’eau sur la Lune alimentent la torpille. En analysant les données de Webb, les astronomes ont déterminé qu’environ 30 % de l’eau reste à l’intérieur de ce tore, et que les 70 % restants s’infiltrent pour alimenter le reste du système saturnien en eau.
Dans les années à venir, Webb servira d’instrument d’observation principal pour la lune océanique Encelade, et les découvertes de Webb aideront à informer les futures missions satellites du système solaire qui étudieront la profondeur de l’océan souterrain, l’épaisseur de la croûte de glace, etc. .
La sensibilité remarquable du télescope spatial James Webb de la NASA et des instruments hautement spécialisés révèlent des détails sur la façon dont l’une des lunes de Saturne a alimenté l’ensemble du système de la planète aux anneaux avec son approvisionnement en eau. Encelade, un candidat de choix dans la recherche de vie ailleurs dans notre système solaire, est une petite lune d’environ quatre pour cent de la taille de la Terre. De nouvelles images de NIRSpec (Near Infrared Spectrometer) sur Webb ont révélé un écoulement de vapeur d’eau du pôle sud d’Encelade, s’étendant sur plus de 20 fois la taille de la lune elle-même. L’unité de terrain intégrée (IFU) à bord de NIRSpec a également fourni un aperçu de la façon dont l’eau d’Encelade alimente le reste de son environnement environnant. Encelade orbite autour de Saturne en seulement 33 heures, et ce faisant, elle fait gicler de l’eau et laisse derrière elle un tore – ou « beignet » – de matière dans son sillage. Cet épisode est représenté dans le diagramme du haut en bleu clair. L’IFU de Webb est une combinaison d’une caméra et d’un spectrophotomètre. Pendant la surveillance IFU, l’instrument capture une image du champ de vision avec les spectres individuels de chaque pixel dans le champ de vision. Les observations de l’IFU permettent aux astronomes d’étudier comment les propriétés – la composition dans ce cas – varient d’un endroit à l’autre sur une région de l’espace. La sensibilité unique de l’IFU de Webb a permis aux chercheurs de détecter plusieurs lignes d’eau émergeant du tore autour d’Encelade et du panache lui-même. Cette collecte simultanée de spectres de l’arbre et de l’anneau a permis aux chercheurs de mieux comprendre leur relation étroite. Dans ce spectre, les lignes blanches sont les données de Webb, et les modèles les mieux adaptés aux émissions d’eau sont superposés dans différentes couleurs : violet pour le panache, vert pour la région centrale de la lune elle-même et rouge pour l’anneau environnant. Crédit : Geronimo Villanueva (NASA-GSFC), NASA, ESA, CSA, STScI, Leah Hostack (STScI)
« À l’heure actuelle, Webb fournit un moyen unique de mesurer directement l’évolution et le changement de l’eau au fil du temps à travers le panache massif d’Encelade, et comme nous le voyons ici, nous ferons même de nouvelles découvertes et en apprendrons davantage sur la composition de l’océan sous-jacent, » a ajouté la co-auteur Stephanie Milam de la NASA Goddard. « En raison de la couverture et de la sensibilité des longueurs d’onde de Webb, et de ce que nous avons appris des missions précédentes, nous avons une toute nouvelle opportunité devant nous. »
Les observations d’Encelade par Webb ont été réalisées dans le cadre du programme Guaranteed Time Observation (GTO) 1250. L’objectif initial de ce programme est de démontrer les capacités de Webb dans un domaine scientifique spécifique et d’ouvrir la voie à de futures études.
a déclaré Heidi Hamel de l’Association des universités pour la recherche en astronomie, scientifique interdisciplinaire Webb et responsable du programme GTO.
Les conclusions de l’équipe ont récemment été acceptées pour publication dans astronomie naturelle Le 17 mai.
Référence : « JWST Molecular Mapping and Characterization of the Water Column on Enceladus that Feeds Its Torus » par G.L. Villanueva, HB Hammel, SN Milam, V. Kofman, S. Faggi, CR Glein, R. Cartwright, L. Roth, KP Hand, L. Paganini, J. Spencer, J. Stansberry, B. Holler, N. Rowe-Gurney, S. Protopapa, G. Strazzulla, G. Liuzzi, G. Cruz Marmi, Muhammad al-Mutamad, Muhammad Hedman et K. Dini, Maqbool. astronomie naturelle. PDF
En tant que premier observatoire scientifique spatial au monde, le télescope spatial James Webb résoudra les mystères de notre système solaire, regardera au-delà des mondes lointains autour d’autres étoiles et sondera des structures mystérieuses, les origines de l’univers et notre place dans celui-ci. Webb est un programme international mené par la NASA avec son partenaire l’ESA (Agence spatiale européenne) et l’ASC (Agence spatiale canadienne).
Dans le paysage moléculaire complexe de la cellule, la coordination des protéines nécessite un contrôle précis pour éviter les maladies. Si certaines protéines doivent être synthétisées à des moments précis, d’autres nécessitent qu’elles soient décomposées et recyclées au moment opportun. La dégradation des protéines est un processus essentiel qui affecte les activités cellulaires telles que le cycle cellulaire, la mort cellulaire ou la réponse immunitaire. Au cœur de ce processus se trouve le protéasome, centre de recyclage de la cellule. Le protéasome dégrade les protéines si elles portent une étiquette moléculaire constituée d’une chaîne de molécules d’ubiquitine. La tâche de lier cette étiquette incombe à des enzymes appelées ubiquitine ligases.
Ce processus, appelé polyubiquitination, a longtemps été difficile à étudier en raison de sa nature rapide et complexe. Pour relever ce défi, les scientifiques de l’Institut de recherche en biologie moléculaire (IMP) de Vienne, de l’École de médecine de l’Université de Caroline du Nord et leurs collaborateurs ont utilisé une gamme de techniques, combinant la microscopie électronique cryogénique (cryo-EM) avec l’état de -les techniques de l’art. Algorithmes d’apprentissage profond. « Notre objectif était de capturer la multiubiquitination étape par étape grâce à des études cryo-EM résolues dans le temps », a déclaré David Hasselback, Ph.D., chef de groupe à l’IMP. « Cette méthode nous a permis de visualiser et de disséquer les interactions moléculaires complexes qui se produisent au cours de ce processus, comme dans un film en stop-motion.»
Intervalle de temps biochimique
L’étude a été publiée dans la revue nature structurale et biologie moléculaire, Plonge dans les mouvements du complexe promoteur anaphase/cyclosome (APC/C), une enzyme ubiquitine qui pilote le cycle cellulaire. Les mécanismes sous-jacents à la liaison de l’APC/C à la signalisation de l’ubiquitine restent un mystère non résolu. Hasselback et Nicholas Brown, Ph.D., professeur agrégé de pharmacologie à l’École de médecine de l’UNC, sont co-auteurs principaux.
Nous avions une solide compréhension de la structure sous-jacente d’APC/C, qui est une condition préalable au cryo-EM résolu dans le temps. « Nous comprenons désormais mieux sa fonction, à chaque étape du processus. »
Tatiana Bodrog, Ph.D., auteur principal, est chercheuse postdoctorale en pharmacologie à l’UNC-Chapel Hill.
Les ligases d’ubiquitine remplissent de nombreuses fonctions, notamment le recrutement de différents substrats, l’interaction avec d’autres enzymes et la formation de différents types de signaux d’ubiquitine. Les scientifiques ont visualisé les interactions entre les protéines liant l’ubiquitine, APC/C, et leurs coenzymes. Ils ont reconstruit les mouvements subis par l’APC/C au cours du processus de multilocalisation en utilisant une forme d’apprentissage profond appelée réseaux de neurones. Il s’agissait du premier du genre dans la recherche sur la dégradation des protéines.
APC/C fait partie d’une grande famille d’ubiquitine ligases (> 600 membres) qui n’a pas encore été décrite de cette manière. Les efforts mondiaux continueront de repousser les limites de ce domaine.
« La clé du succès de notre travail a été la collaboration avec de nombreuses autres équipes », a déclaré Brown, qui est également membre du UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center. « À Princeton, les contributions d’Ellen Chung dans le domaine des logiciels et de la programmation ont été fondamentales pour découvrir de nouvelles connaissances sur le mécanisme APC/C. La validation ultérieure de ces résultats a nécessité l’aide de plusieurs autres groupes dirigés par les Drs Harrison, Stemmel, Han, Emanuel, et Zhang. « L’effort collectif a été crucial pour faire avancer nos recherches jusqu’à la ligne d’arrivée. »
L’importance de cette recherche va au-delà de son impact direct, ouvrant la voie à de futures explorations de la régulation des ligands, promettant à terme des connaissances plus approfondies sur les mécanismes sous-jacents au métabolisme des protéines, importants pour la santé humaine et les maladies, telles que de nombreuses formes de cancer.
Bodrog, T., et autres. (2023). Analyse cryo-EM (TR-EM) résolue dans le temps de la polyubiquitination du substrat par le complexe/cyclosome favorisant l’anaphase RING E3 (APC/C). Nature structurale et biologie moléculaire. est ce que je.org/10.1038/s41594-023-01105-5.
Des scientifiques ont entraîné des méduses à détecter et à éviter les obstacles
L’étude remet en question les notions antérieures selon lesquelles apprendre de cette manière nécessite un cerveau
En tant que blobs cinglants sans cervelle, beaucoup pourraient supposer que les méduses sont loin des humains.
Mais les scientifiques suggèrent maintenant que ces créatures bancales nous ressemblent davantage que nous ne le pensions au départ, grâce à leur incroyable capacité à apprendre des expériences passées.
Pas plus grosse qu’un ongle, la méduse des Caraïbes possède un système visuel complexe de 24 yeux qui lui permet de reconnaître les obstacles tout en naviguant dans son habitat de mangrove.
Cette découverte historique, révélée par l’Université de Copenhague, remet en question les notions antérieures selon lesquelles le cerveau central est nécessaire aux animaux pour pouvoir traiter des idées complexes.
« C’est incroyable à quelle vitesse ces animaux apprennent ; c’est tout aussi rapide que les animaux avancés », a déclaré le professeur agrégé Anders Jarm.
Des scientifiques affirment avoir entraîné des méduses à détecter et à éviter les obstacles
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Une étude prévient que la vie dans la zone crépusculaire pourrait être gravement réduite d’ici 150 ans. (Sur la photo : calamar aux fraises)
« Même le système nerveux le plus simple semble être capable d’un apprentissage avancé, et cela pourrait s’avérer être un mécanisme cellulaire très basique inventé à l’aube du système nerveux évolutif. »
Les méduses-boîtes des Caraïbes – ou Tripedalia Cystophora – sont de petites créatures qui prospèrent dans les eaux tropicales chaudes.
Alors que la piqûre de nombreuses espèces de méduses-boîtes est mortelle pour l’homme, le type caribéen ne causera de douleur que pendant quelques jours.
Dans le cadre des dernières recherches publiées dans Biologie actuelleLes experts ont cherché à déterminer si les méduses pouvaient subir un « apprentissage associatif ».
Cela fait référence au processus par lequel les organismes forment des associations mentales et des stimuli sensoriels.
Par exemple, chez les humains, cela peut rappeler que les poêles chauds sont dangereux et douloureux à toucher.
Pour tester cela avec une méduse, les scientifiques ont décoré un aquarium circulaire avec des rayures grises et blanches pour imiter son environnement naturel.
Dans ce cas, les lignes grises imitent les racines de mangroves « lointaines » du point de vue de la méduse.
Au début, les scientifiques ont vu le poisson frapper ces « lignes distales » à plusieurs reprises, mais cela a semblé changer après une période de 7,5 minutes.
Les méduses-boîtes des Caraïbes – ou Tripedalia Cystophora – sont de petites créatures qui prospèrent dans les eaux tropicales chaudesL’étude des méduses remet en question les notions antérieures selon lesquelles un apprentissage complexe nécessite un cerveauDans le cadre des dernières recherches publiées dans la revue Current Biology, les experts ont cherché à déterminer si les méduses pouvaient subir un « apprentissage associatif ».
À ce moment-là, la distance moyenne entre le poisson et le mur avait augmenté d’environ 50 pour cent et le contact avec le mur avait diminué de moitié.
Les scientifiques pensent que cela est dû aux centres sensoriels visuels de l’espèce, appelés « rhopalia ».
Chacune de ces structures inhabituelles contrôle le mouvement pulsé de la méduse, dont la fréquence augmente lorsqu’elle évite les obstacles.
À la lumière de cela, l’équipe espère maintenant approfondir l’esprit de la méduse et mieux comprendre sa capacité à former des souvenirs.
Le professeur Jarm a ajouté : « Si vous souhaitez comprendre des structures complexes, c’est toujours une bonne idée de commencer aussi simplement que possible. »
« En regardant ces systèmes nerveux relativement simples chez les méduses, nous avons une bien meilleure opportunité de comprendre tous les détails et comment ils s’assemblent pour accomplir des comportements. »
Une nouvelle étude suggère qu’il pourrait être possible de « parler » aux plantes et de les avertir d’attaques imminentes ou de conditions météorologiques extrêmes.
Une équipe de phytologues du laboratoire Sainsbury de l’université de Cambridge (SLCU) souhaite transformer cette « fiction » scientifique en réalité en utilisant des messages basés sur la lumière pour communiquer avec les plantes.
Les premières expériences en laboratoire sur le tabac ont montré que le mécanisme de défense naturel de la plante (réponse immunitaire) pouvait être activé en utilisant la lumière comme stimulus (messager).
En utilisant la lumière comme messager, les chercheurs développent des outils permettant aux plantes de communiquer avec les humains, et aux humains de communiquer avec les plantes.
Si nous pouvons avertir les plantes d’une épidémie imminente de maladie ou d’une attaque de ravageurs, les plantes peuvent alors activer leurs mécanismes de défense naturels pour éviter des dommages généralisés.
Dans la vie humaine quotidienne, la lumière est utilisée pour les communications telles que les feux de circulation et les passages pour piétons.
Le chercheur principal, le Dr Alexander Jones, a déclaré : « Si nous pouvons avertir les plantes d’une épidémie imminente de maladie ou d’une attaque de ravageurs, les plantes peuvent alors activer leurs mécanismes de défense naturels pour éviter des dommages généralisés.
« Nous pouvons également informer les plantes de l’approche d’événements météorologiques extrêmes, tels que des vagues de chaleur ou des sécheresses, leur permettant ainsi d’ajuster leurs modèles de croissance ou d’économiser l’eau.
« Cela peut conduire à des pratiques agricoles plus efficaces et durables et réduire le besoin de produits chimiques. »
Auparavant, des chercheurs de Cambridge avaient conçu une série de biocapteurs – des dispositifs mesurant les réactions biologiques ou chimiques – utilisant la lumière fluorescente pour communiquer visuellement en temps réel ce qui se passe au niveau cellulaire des plantes.
Ces biocapteurs révèlent comment les plantes réagissent aux stress environnementaux, c’est-à-dire comment les plantes communiquent avec les humains.
La nouvelle étude décrit un outil appelé Highlighter, qui utilise des conditions d’éclairage spécifiques pour activer un gène spécifique dans les plantes, par exemple pour stimuler leurs mécanismes de défense – les humains parlant aux plantes.
Bo Larsen, qui a conçu le dispositif Highlighter alors qu’il était au SLCU, a rapproché les scientifiques de cet objectif de communication avec les plantes en concevant un système d’expression génique contrôlé par la lumière (système optogénétique) spécialement conçu pour les plantes.
L’optogénétique est une technique scientifique qui utilise la lumière pour activer ou désactiver un processus spécifique.
« Les stimuli lumineux sont peu coûteux, réversibles, non toxiques et peuvent être délivrés avec une grande précision », a déclaré le Dr Jones.
Selon l’étude, lorsqu’il est déployé dans des plantes, le surligneur utilise des signaux lumineux peu invasifs pour s’activer et se désactiver.
Le Dr Jones a déclaré : « Le surligneur constitue une étape importante dans le développement d’outils optogénétiques chez les plantes et son contrôle génétique de haute précision peut être appliqué pour étudier un large éventail de questions fondamentales en biologie végétale.
« La boîte à outils de culture de plantes, aux propriétés visuelles diverses, ouvre également des opportunités passionnantes pour l’amélioration des cultures.
« Par exemple, à l’avenir, nous pourrions utiliser une condition d’éclairage pour stimuler une réponse immunitaire, puis une condition d’éclairage différente pour chronométrer avec précision un trait particulier, comme la floraison ou la maturité. »
La recherche a été publiée dans la revue Plos Biology.
