Connect with us

science

Les courants océaniques profonds en Antarctique ralentissent plus tôt que prévu

Published

on

Les courants océaniques profonds en Antarctique ralentissent plus tôt que prévu

L’Antarctique ouvre la voie à la plus grande chute d’eau du monde. L’action se déroule sous la surface de l’océan. Ici, des milliards de tonnes d’eau froide, dense et riche en oxygène jaillissent du plateau continental et plongent à de grandes profondeurs. Cette « eau benthique » antarctique se répand ensuite vers le nord le long du fond marin dans les courants océaniques profonds, avant de remonter lentement sur des milliers de kilomètres.

De cette façon, l’Antarctique alimente un réseau mondial de courants océaniques appelé le « cycle de renversement » qui redistribue la chaleur, le carbone et les nutriments autour du globe. Cette inversion est cruciale pour maintenir la stabilité du climat terrestre. C’est aussi le principal moyen par lequel l’oxygène atteint les profondeurs de l’océan.

Mais il y a des signes que cette circulation ralentit et se produit des décennies plus tôt que prévu. Ce ralentissement a le potentiel de perturber la connexion entre les côtes antarctiques et l’océan profond, avec des conséquences catastrophiques pour le climat, le niveau de la mer et la vie marine de la Terre.

Nos nouvelles recherches publiées dans la revue La nature du changement climatique, utilise des observations du monde réel pour déchiffrer comment et pourquoi les profondeurs océaniques autour de l’Antarctique ont changé au cours des trois dernières décennies. Nos mesures montrent que la circulation de renversement a ralenti d’environ un tiers (30%) et que les niveaux d’oxygène dans l’océan profond sont en baisse. Cela se produit plus tôt que ne le prédisent les modèles climatiques.

READ  Une « hutte mystérieuse » sur la lune est la dernière étrange découverte de la lune par le rover chinois Yutu 2

Nous avons constaté que la fonte des glaces de l’Antarctique perturbe la formation des eaux de fond de l’Antarctique. L’eau de fonte rend les eaux de surface de l’Antarctique plus claires et moins denses, et donc moins susceptibles de couler. Cela freine le coup circulatoire.

Pourquoi est-ce important?

À mesure que le débit d’eau de fond ralentit, l’apport d’oxygène aux profondeurs de l’océan diminue. La couche d’eau inférieure riche en oxygène qui se rétrécit est alors remplacée par de l’eau plus chaude avec moins d’oxygène, ce qui abaisse les niveaux d’oxygène.

Les animaux marins, grands et petits, réagissent même à de petits changements d’oxygène. Les animaux des profondeurs océaniques sont adaptés aux conditions de faible teneur en oxygène mais doivent quand même respirer. La perte d’oxygène peut les inciter à se réfugier ailleurs ou à adapter leur comportement. Les modèles suggèrent que nous sommes piégés dans un environnement «viable» de plus en plus restreint disponible pour ces animaux avec une diminution prévue pouvant atteindre 25%.

Le ralentissement de l’inversion pourrait intensifier le réchauffement climatique. La circulation inversée transporte le dioxyde de carbone et la chaleur vers les profondeurs de l’océan, où ils sont stockés et cachés de l’atmosphère. À mesure que la capacité de stockage de l’océan diminue, il reste plus de dioxyde de carbone et de chaleur dans l’atmosphère. Cette rétroaction accélère le réchauffement climatique.

La réduction de la quantité d’eau de fond de l’Antarctique atteignant le fond de l’océan entraîne également une augmentation du niveau de la mer car l’eau plus chaude qu’elle remplace prend plus d’espace (dilatation thermique).

La reconstitution de l’eau du plateau réduit le débit d’eau lourde et ralentit la volatilité des parties les plus profondes du système circulatoire tout en réduisant également l’oxygénation profonde. | Source de l’image : Kathy Jean, soumise par l’auteur

Signes d’un changement inquiétant

Faire des observations sur les eaux de fond est difficile. L’océan Austral est isolé et abrite les vents les plus forts et les plus grosses vagues de la planète. L’accès est également limité par la glace de mer pendant l’hiver, lorsque les eaux de fond se forment.

Cela signifie que les observations sur les profondeurs de l’océan Austral sont rares. Cependant, des mesures répétées à pleine profondeur prises lors des voyages des navires ont fourni des aperçus des changements en cours dans les profondeurs océaniques. La couche d’eau inférieure devient plus chaude, moins dense et plus mince.

Les données satellitaires montrent que la calotte glaciaire de l’Antarctique se rétrécit. Les mesures océaniques prises en aval dans les zones de fonte rapide montrent que l’eau de fonte réduit la salinité (et la densité) des eaux côtières.

Ces signes indiquent un changement inquiétant, mais il n’y a toujours pas d’observations directes d’inversion profonde.

Qu’ont fait les scientifiques ?

Nous avons collecté différents types de notes d’une nouvelle manière, en tirant parti de chacun de leurs points forts.

Les mesures à pleine profondeur recueillies par les navires fournissent des instantanés de la densité de l’océan, mais sont généralement répétées environ une fois par décennie. Les instruments ancrés, d’autre part, fournissent des mesures continues de densité et de vitesse, mais seulement pendant un temps limité dans un endroit particulier.

Nous avons développé une nouvelle approche qui combine les données des navires, les enregistrements d’amarrage et des simulations numériques haute résolution pour calculer la force des flux d’eau au fond de l’Antarctique et la quantité d’oxygène qu’elle transporte vers les profondeurs de l’océan.

Notre étude s’est concentrée sur un bassin profond au sud de l’Australie qui reçoit des eaux de fond de plusieurs sources. Ces sources sont situées en aval d’importants apports d’eau de fonte, de sorte que cette zone est susceptible de fournir une alerte précoce des changements climatiques dans l’océan profond.

Les résultats sont incroyables. Sur trois décennies, entre 1992 et 2017, la circulation de renversement dans cette région a ralenti d’environ un tiers (30%) entraînant moins d’oxygène pour atteindre les profondeurs. Ce ralentissement était dû à la régénération près de l’Antarctique.

Nous avons constaté que cette réanimation réduit la densité et le volume de l’eau formée au fond de l’Antarctique, ainsi que la vitesse de son écoulement.

Le ralentissement observé aurait été plus important s’il n’y avait pas eu un événement climatique de courte durée qui a entraîné une récupération partielle et temporaire de la composition de l’eau benthique. La récupération, entraînée par l’augmentation de la salinité, démontre la sensibilité de la composition des eaux de fond aux changements de salinité sur le plateau continental antarctique.

De manière inquiétante, ces observations montrent que les changements attendus d’ici 2050 sont déjà en cours.

Quoi d’autre?

La perte de glace de l’Antarctique devrait se poursuivre, voire s’accélérer, à mesure que le monde se réchauffe. Il est presque certain que nous franchirons le seuil de réchauffement climatique de 1,5℃ d’ici 2027.

Plus de perte de glace signifie plus de récupération, nous pouvons donc nous attendre à ce que la circulation ralentisse et que la perte d’oxygène profonde se poursuive.

Les conséquences du ralentissement ne se limiteront pas à l’Antarctique. La circulation de renversement s’étend à l’ensemble de l’océan mondial et influence le rythme du changement climatique et de l’élévation du niveau de la mer. Elle serait également invalidante et nuisible à la vie marine.

Nos recherches fournissent une autre raison de travailler plus dur – et plus vite – pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Cathy Gunn, CSIRO ; Matthew England est professeur Scientia et directeur adjoint du Centre australien d’excellence en sciences antarctiques de l’ARC, Université de la Nouvelle-Galles du Sud à Sydney ; Et Steve Rintoul est membre du CSIRO, CSIRO.

Cet article a été republié de Conversation.

Ceci est un article vedette disponible exclusivement pour nos abonnés. Pour lire plus de 250 articles premium chaque mois

Vous avez épuisé votre limite d’articles gratuits. Merci de soutenir un journalisme de qualité.

Vous avez épuisé votre limite d’articles gratuits. Merci de soutenir un journalisme de qualité.

Ceci est votre dernier article gratuit.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

science

Obtenez jusqu’à 90 % de précision dans le bruit

Published

on

Obtenez jusqu’à 90 % de précision dans le bruit

Une téléportation quantique de haute précision a été réalisée par une équipe de recherche utilisant une nouvelle technologie d’intrication hybride qui résiste au bruit ambiant, avec un taux de réussite proche de 90 %. Crédit : SciTechDaily.com

Les scientifiques ont fait progresser la téléportation quantique en atténuant les interférences sonores grâce à une nouvelle méthode impliquant l’intrication hybride, atteignant une précision de près de 90 % dans la téléportation des états quantiques, ce qui pourrait considérablement améliorer la communication quantique sécurisée.

Une équipe de recherche dirigée par l’académicien Guangkan Guo de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) relevant de l’Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec l’équipe de recherche de l’Université de Turku, en Finlande, a réussi à surmonter le bruit ambiant pour atteindre ce. Téléportation quantique de haute précision utilisant l’intrication hybride en plusieurs parties. Leurs découvertes ont été récemment publiées dans la revue Avancement de la science.

Surmonter les défis de la téléportation quantique

La téléportation quantique est un protocole crucial dans les communications quantiques, permettant la téléportation d’états quantiques inconnus grâce à l’utilisation de l’intrication quantique. Cependant, en raison de la nature fragile de l’intrication quantique, la téléportation quantique est très sensible au bruit. Réaliser une téléportation quantique de haute précision dans des environnements bruyants constitue un défi urgent.

Étapes de la téléportation quantique bruyante

Étapes de téléportation quantique bruyante. Crédit : Chow-de Liu et al.

Avancées dans la gestion du bruit quantique

Auparavant, pour résoudre le problème de la décohérence des systèmes quantiques ouverts dans un environnement bruyant, l’équipe de recherche a mis au point une méthode complète de régularisation. Photon Polarisation et fréquence, tirant parti de la conception avancée du chemin optique et des dispositifs de modulation spatiale de la lumière programmables. Cette approche leur a permis de créer un simulateur quantique de décohérence de phase entièrement contrôlable et de réaliser une téléportation quantique au-delà du bruit, en utilisant des effets de mémoire non locaux.

READ  Comment un trou noir peut-il émettre de la lumière ?

Nouvelles technologies en téléportation quantique

Cependant, les effets de mémoire non locale nécessitent des ressources quantiques strictes telles que l’intrication environnementale, ce qui ne peut être réalisé en général. Sur la base de ces résultats, le présent travail présente une technique de transmission quantique plus polyvalente qui atténue efficacement le bruit ambiant.

En utilisant un simulateur quantique de décohérence de phase entièrement contrôlable, les chercheurs ont introduit des modifications de phase spécifiques dans l’environnement pour établir un état initial intriqué de photons à double polarisation et fréquence. Ces photons ont ensuite été distribués à deux stations utilisateur distinctes, chacune subissant une évolution de décohérence.

Conclusion et implications

En fin de compte, grâce à la communication classique, les chercheurs ont effectué des opérations unitaires appropriées sur les qubits récupérés pour récupérer l’état quantique transmis, atteignant une précision calculée de près de 90 %. Les états de polarisation ne violent jamais l’inégalité de Bell, ce qui suggère une téléportation quantique basée sur une non-localité quantique cachée.

Cette méthode offre une nouvelle façon de surmonter le bruit ambiant, différente des techniques traditionnelles telles que la séparation dynamique et les sous-espaces sans cohérence, et fait progresser la compréhension de la non-localité quantique.

Référence : « Surmonter le bruit dans la téléportation quantique à l’aide de l’enchevêtrement hybride multipart » par Zhao De Liu, Olli Siltanen, Tom Kossila, Rui Heng Miao, Chen Shi Ning, Chuanfeng Li, Guang Kan Ju et Jyrki Bello, 1er mai 2024, Avancement de la science.
est ce que je: 10.1126/sciadv.adj3435

Continue Reading

science

Une nouvelle étude au sol suggère que la gravité peut exister sans masse : ScienceAlert

Published

on

Une nouvelle étude au sol suggère que la gravité peut exister sans masse : ScienceAlert

Qu’est-ce que la gravité sans la masse ? les deux Newton révolutionnaire Les lois décrivant son effet global et la proposition d’Einstein d’espace-temps alvéolé, nous pensions que la gravité se situe exclusivement dans le domaine de la matière.

Aujourd’hui, une nouvelle étude folle suggère que la gravité peut exister sans masse, éliminant ainsi le besoin de l’une des substances les plus insaisissables de notre univers : la matière noire.

La matière noire est une masse hypothétique et invisible qui représenterait 85 % de la masse totale de l’univers. Créé à l’origine pour Calculer les galaxies Bien qu’ils restent ensemble sous une rotation à grande vitesse, ils n’ont pas encore été observés directement, ce qui a conduit les physiciens à suggérer toutes sortes de phénomènes. Des idées là-bas Pour éviter de qualifier ce matériau insaisissable de moyen de combler les lacunes des théories existantes.

La dernière démonstration dans ce contexte vient de l’astrophysicien Richard Liu de l’Université d’Alabama à Huntsville, qui a proposé qu’au lieu que la matière noire maintienne les galaxies et autres objets ensemble, l’univers… Peut contenir de fines couches de « défauts topologiques » ressemblant à une croûte Ce qui conduit à la gravité sans aucune masse fondamentale.

Leo a commencé à essayer de trouver une autre solution au problème Les équations du champ d’EinsteinCe qui relie la courbure de l’espace-temps à la présence de matière en son sein.

Comme Einstein l’a décrit dans sa théorie en 1915 Relativité généraleL’espace-temps entoure des faisceaux de matière et des flux de rayonnement dans l’univers, en fonction de leur énergie et de leur élan. Cette énergie est bien entendu liée à la masse dans la célèbre équation d’Einstein : E=mc2.

READ  Les incendies qui déclenchent des éruptions de diamants : ScienceAlert

Ainsi, la masse d’un objet est liée à son énergie, ce qui conduit à la courbure de l’espace-temps – et cette courbure de l’espace-temps est Ce qu’Einstein a décrit comme la gravitéC’est un degré plus complexe que l’approximation de la gravité de Newton au XVIIe siècle. Force entre deux objets de masse. En d’autres termes, la gravité semble être étroitement liée à la masse.

Ce n’est pas le cas, dit Liu.

Dans son travail, Liu a entrepris de résoudre une version simplifiée des équations de champ d’Einstein qui permettent une force gravitationnelle finie en l’absence de toute masse détectable. il Il dit Ses efforts étaient « motivés par ma frustration face au statu quo, c’est-à-dire l’idée que la matière noire existe malgré l’absence de toute preuve directe depuis un siècle entier ».

La solution de Liu consiste en des défauts topologiques en forme de coquille qui peuvent se produire dans des régions très comprimées de l’espace avec une très haute densité de matière.

Ces groupes de coquilles concentriques contiennent une fine couche de masse positive nichée à l’intérieur d’une couche externe de masse négative. Les deux masses s’annulent, la masse totale des deux couches est donc exactement nulle. Mais lorsqu’une étoile tombe sur cette croûte, elle est exposée à une grande force gravitationnelle qui la tire vers le centre de la croûte.

« Ce que mon article prétend, c’est que les obus qu’il suppose sont au moins sans masse », a déclaré Liu. Il dit. Si ces suggestions controversées ont un quelconque poids, « alors il n’est pas nécessaire de perpétuer cette recherche apparemment sans fin de la matière noire ». Ajouter.

READ  Regardez ce que l'orbiteur Mars de la NASA a repéré d'en haut

La question suivante est alors de savoir comment confirmer ou infirmer les coquilles proposées par Liu à travers des observations.

« La fréquence croissante des observations d’anneaux et de formations semblables à des galaxies dans l’univers fournit une preuve du type de source proposé ici. » Il écrit dans son journal. Bien qu’il admette que la solution qu’il propose est « très suggestive » et ne peut à elle seule réfuter l’hypothèse de la matière noire.

« Cela peut être au mieux un exercice intéressant », Leo Il finit. « Mais c’est le premier [mathematical] Preuve que la gravité peut exister sans masse.

L’étude a été publiée dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

Continue Reading

science

Une étude réalisée en Oregon a révélé que les baleines grises de la côte du Pacifique sont devenues 13 % plus petites au cours des 20 à 30 dernières années.

Published

on

Les baleines grises qui passent l’été à se nourrir dans les eaux peu profondes au large de la côte nord-ouest du Pacifique ont connu une diminution significative de leur longueur depuis 2000 environ, selon une nouvelle étude de l’Université d’État de l’Oregon.

Selon les chercheurs, la taille plus petite pourrait avoir de graves conséquences sur la santé et le succès reproductif des baleines affectées, et également sonner l’alarme sur l’état du réseau trophique dans lequel elles coexistent.

« Cela pourrait être un signe avant-coureur indiquant que l’abondance de ce groupe d’animaux commence à décliner ou n’est pas en bonne santé », a déclaré KC Perlich, co-auteur de l’étude et professeur adjoint au Marine Mammal Institute de l’Ohio State University à Newport. « Les baleines sont les gardiennes de l’écosystème, donc si les populations de baleines ne se portent pas bien, cela pourrait nous en apprendre beaucoup sur l’environnement lui-même. »

L’étude, publiée dans la revue Global Change Biology, a porté sur le Pacific Coast Feeding Group (PCFG), un petit sous-groupe d’environ 200 baleines grises au sein du plus grand groupe du Pacifique Nord-Est (ENP) d’environ 14 500 baleines. Cette sous-population reste plus près des côtes de l’Oregon, se nourrissant dans les eaux moins profondes et plus chaudes des mers arctiques, où la majeure partie de la population de baleines grises passe la majeure partie de l’année.

Des études récentes menées par l’Ohio State University ont montré que les baleines de cette sous-population sont plus petites et dans une condition physique généralement pire que celles de leurs homologues ENP. L’étude actuelle révèle qu’ils ont diminué au cours des dernières décennies.

READ  Les incendies qui déclenchent des éruptions de diamants : ScienceAlert

Le laboratoire d’écologie géospatiale de la mégafaune marine (GEMM) du Marine Mammal Institute étudie ce sous-groupe de baleines grises depuis 2016, notamment en faisant voler des drones au-dessus des baleines pour mesurer leur taille. À l’aide d’images de 2016 à 2022 de 130 baleines individuelles d’âges connus ou estimés, les chercheurs ont déterminé qu’une baleine grise adulte née en 2020 devrait atteindre une longueur de corps adulte de 1,65 mètres (environ 5 pieds 5 pouces), soit plus courte que une baleine grise née avant 2000. Pour les baleines grises PCFG qui atteignent 38 à 41 pieds de longueur à pleine maturité, cela représente une perte de plus de 13 % de leur longueur totale.

Si la même tendance se produisait chez les humains, la taille moyenne d’une femme américaine passerait de 5 pieds 4 pouces à 4 pieds 8 pouces en 20 ans.

« En général, la taille est cruciale pour les animaux », a déclaré Enrico Perrotta, auteur principal de l’étude et chercheur à l’Université de St. Andrews en Écosse. « Cela affecte leur comportement, leur physiologie et leur histoire de vie, et a des effets en cascade sur les animaux et sur la société dont ils font partie. »

Les jeunes baleineaux en âge de sevrage pourraient ne pas être en mesure de gérer l’incertitude liée au fait de devenir indépendant, ce qui peut affecter les taux de survie, a déclaré Perrotta.

Pour les baleines grises adultes, l’une des plus grandes préoccupations est le succès de la reproduction.

« Comme ces baleines sont plus petites, des questions se posent quant à leur efficacité à stocker et à allouer l’énergie nécessaire à leur croissance et à maintenir leur santé. Plus important encore, sont-elles capables de fournir suffisamment d’énergie pour se reproduire et maintenir la croissance de la population ? » « , a déclaré Berlic.

READ  Les nouvelles découvertes expliquent un casse-tête de longue date de la cellule

Les cicatrices que les baleines PCFG souffrent des collisions avec des bateaux et des enchevêtrements dans les engins de pêche font également craindre à l’équipe que leur taille corporelle plus petite combinée à leurs réserves d’énergie inférieures puissent rendre les baleines moins résistantes aux blessures.

L’étude a également examiné les modèles de l’environnement océanique qui régulent probablement la disponibilité de nourriture pour ces baleines grises au large de la côte Pacifique en suivant les cycles de « remontée d’eau » et de « relaxation » dans l’océan. Le courant de l’eau qui coule balaye les nutriments des zones profondes vers les zones peu profondes, tandis que des périodes de relaxation permettent ensuite à ces nutriments de rester dans des zones peu profondes où la lumière permet au plancton et à d’autres petits organismes de se développer, y compris les proies des baleines grises.

« Sans un équilibre entre la montée des eaux du fond et leur relâchement, l’écosystème pourrait ne pas être en mesure de produire suffisamment de proies pour supporter la grande taille de ces baleines grises », a déclaré le co-auteur Lee Torres, professeur agrégé et directeur du laboratoire GEMM. à l’Université d’État de l’Ohio.

Perrotta a déclaré que les données montrent que la taille des baleines a diminué en conjonction avec des changements dans l’équilibre entre la montée et la détente des eaux de fond.

« Nous n’avons pas examiné spécifiquement comment le changement climatique affecte ces tendances, mais nous savons de manière générale que le changement climatique affecte l’océanographie du nord-est du Pacifique à travers des changements dans la configuration des vents et la température de l’eau », a-t-il déclaré. « Ces facteurs et d’autres affectent la dynamique des fluctuations et des relâchements dans la région. »

READ  Comment un trou noir peut-il émettre de la lumière ?

Maintenant qu’ils savent que la taille du corps des baleines grises PCFG est en déclin, les chercheurs affirment se poser de nombreuses nouvelles questions sur les conséquences ultimes de ce déclin et les facteurs qui pourraient y contribuer.

« Nous entamons notre neuvième saison sur le terrain pour étudier le sous-groupe PCFG », a déclaré Perlich. « Il s’agit d’un ensemble de données puissant qui nous permet de détecter les changements dans l’état corporel chaque année. Nous examinons donc maintenant les facteurs environnementaux de ces changements. »

Les autres co-auteurs de l’article sont Lisa Hildebrand, Clara Byrd et Alejandro Ajo de l’Ohio State University, ainsi que Leslie New de l’Ursinus College en Pennsylvanie.

Continue Reading

Trending

Copyright © 2023