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Les propriétés des roches soumises à des pressions extrêmes sont difficiles à mesurer. Des scientifiques proposent une solution simple à un problème très difficile – ScienceDaily
Des chercheurs dirigés par Sergei Lobanov du Centre allemand de recherche géoscientifique GFZ ont développé une nouvelle méthode pour mesurer la densité du dioxyde de silicium (SiO).2) Le verre, l’un des matériaux les plus importants dans l’industrie et la géologie, est à des pressions allant jusqu’à 110 gigapascals, 1,1 million de fois plus élevées que la pression atmosphérique normale. Au lieu d’utiliser des rayons X hautement focalisés au synchrotron, ils ont utilisé un faisceau laser blanc et une cellule à enclume en diamant. Les chercheurs rendent compte de leur méthode nouvelle et simple dans le numéro actuel de Lettres d’examen physique.
Problème de mesure de densité dans des conditions extrêmes
En sciences de la Terre, la densité des minéraux et des roches et leur fusion à des pressions de plusieurs millions d’atmosphères et à des températures de plusieurs milliers de degrés sont d’une importance critique car elles régissent l’évolution planétaire à long terme ainsi que les processus volcaniques. Mais comment mesurer la densité d’une substance dans des conditions aussi extrêmes ? Pour répondre à cette question pour un minéral ou une roche cristalline, les scientifiques utilisent la diffraction des rayons X par laquelle on mesure l’espacement entre des atomes disposés périodiquement. Cependant, il y a un problème si le matériau a une structure irrégulière, c’est-à-dire non cristalline, comme le verre ou la roche fondue. Dans ce cas, le volume de l’échantillon doit être mesuré directement – la densité d’une substance est égale à sa masse divisée par le volume. Cependant, de telles mesures sont très difficiles en raison de la petite taille de l’échantillon à pression élevée. Auparavant, ces mesures nécessitaient de vastes installations de radiographie et un équipement hautement spécialisé, et étaient donc très coûteuses. Maintenant, une équipe dirigée par le scientifique Sergei Lobanov du Centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences présente une nouvelle méthode dans laquelle un laser de la taille d’une boîte à chaussures permet le volume d’échantillons amenés à des pressions similaires à celles à plus de profondeur. A partir de 2000 km sur le terrain.
À l’intérieur de la Terre, les roches sont soumises à une pression incroyablement élevée, jusqu’à plusieurs millions de fois supérieure à la pression atmosphérique normale. Cependant, contrairement à la croyance populaire, le manteau terrestre n’est pas liquide, mais solide. La roche se comporte de façon plastique visqueuse : elle se déplace de quelques centimètres par an, mais elle explose sous un coup de marteau. Cependant, des mouvements lents font remonter les plaques crustales et tectoniques, qui à leur tour conduisent aux volcans. Les changements chimiques, par exemple, causés par la pression de l’eau des plaques crustales, peuvent modifier le point de fusion des roches de telle sorte qu’elles se forment soudainement à partir de magma en fusion. Lorsque ce magma pénètre dans la croûte terrestre et à la surface, des éruptions volcaniques se produisent.
Densité du matériau turbulent
Aucun instrument au monde ne peut pénétrer le manteau terrestre pour étudier en détail de tels processus. Par conséquent, il est impératif de s’appuyer sur des calculs, des signaux sismiques et des expériences de laboratoire pour en savoir plus sur l’intérieur de la Terre. Une cellule à enclume en diamant peut être utilisée pour générer des pressions et des températures extrêmement élevées qui y règnent. Les spécimens qui y sont explorés sont plus petits qu’une pointe d’épingle. Son volume est de l’ordre du nanolitre (par exemple au moins 10 millions de fois inférieur à 1 millilitre). Lorsque les matériaux sont comprimés sous ces hautes pressions, la structure interne change. Pour analyser cela avec précision, les rayons X sur les cristaux sont utilisés pour générer des diagrammes de diffraction. Cela permet de tirer des conclusions sur la taille du réseau cristallin et donc aussi sur la densité du matériau. Les matériaux non cristallins, tels que le verre ou la roche en fusion, ont jusqu’à présent gardé leurs secrets. En effet, la diffraction des rayons X par rapport aux matériaux désordonnés ne fournit pas d’informations directes sur leur taille et leur densité.
Astuce simple : Mesurer avec un laser au lieu d’un faisceau de rayons X
Grâce à une astuce simple, des chercheurs dirigés par Sergey Lobanov ont réussi à mesurer l’indice de réfraction et la densité du dioxyde de silicium (SiO).2) Le verre, l’un des matériaux les plus importants de l’industrie et de la géologie, avec des pressions allant jusqu’à 110 GPa. Il s’agit d’une pression qui règne à plus de 2 000 km de profondeur à l’intérieur de la Terre et qui est 1,1 million de fois supérieure à la pression atmosphérique normale. Les chercheurs ont utilisé un laser multicolore pour mesurer la luminosité de sa réflexion à partir de l’échantillon compressé. La luminosité de la réflexion du laser contenait des informations sur l’indice de réfraction, une propriété fondamentale d’un matériau qui décrit comment la lumière ralentit et se plie lorsqu’elle traverse le matériau, ainsi que décrit la longueur du trajet du laser dans l’échantillon. Les matériaux à indice de réfraction élevé et à haute densité, tels que le diamant et le métal, apparaissent brillants et brillants à nos yeux. Au lieu de regarder de petits échantillons à l’œil nu, Lobanov et ses collègues ont utilisé un spectromètre puissant pour enregistrer les changements de luminosité à haute pression. Ces mesures ont donné l’indice de réfraction de SiO2 Le verre a fourni des informations de base pour déterminer sa densité.
Importance de la mesure de la densité du verre pour les sciences de la terre
« La Terre était une boule géante de roche en fusion il y a 4,5 milliards d’années. Pour comprendre comment la Terre se refroidit et produit un manteau et une croûte solides, nous devons connaître les propriétés physiques de la roche en fusion à haute pression. Cependant, étudier la fusion à haute pression est très difficile et à relever.Certains de ces défis, les géologues choisissent d’étudier le verre plutôt que de le faire fondre.Les verres sont produits par refroidissement rapide de matière fondue chaude mais visqueuse.En conséquence, la structure du verre représente souvent la structure de la matière fondue à partir de laquelle il a été formé.Les mesures précédentes de la densité du verre à haute pression nécessitaient de grandes installations synchrotron et coûteuses qui produisent un faisceau de rayons X très focalisé qui peut être utilisé pour projeter un petit échantillon dans une cellule à enclume de diamant.Ce sont des expériences difficiles et avait très peu de densité de verre mesurée à une pression d’un million d’atmosphères. Nous avons maintenant montré que l’évolution de la taille de l’échantillon et de la densité de tout verre transparent peut être mesurée avec précision jusqu’à des pressions d’au moins 110 gigapascals à l’aide de techniques optiques », déclare Lobanov. « Cela peut être fait en dehors des installations synchrotron et est donc beaucoup plus facile et moins coûteux. Ainsi, nos travaux ouvrent la voie à de futures études de lunettes qui se rapprochent de la fonte de la Terre actuelle et à long terme. Ces futures études fourniront de nouvelles réponses quantitatives sur l’évolution précoce de la Terre ainsi que les forces motrices derrière les éruptions volcaniques. »
De nouvelles possibilités pour étudier les solides initialement amorphes et opaques
Parce que les spécimens sont si petits et donc très fins, le matériau qui ressemble à un bloc de roche en gros morceaux devient transparent. Selon les chercheurs, ces développements ouvrent de nouvelles possibilités pour étudier les propriétés mécaniques et électroniques des solides non cristallins qui apparaissent opaques à grands volumes. Selon les auteurs de l’étude, leurs découvertes ont des implications considérables pour la science des matériaux et la géophysique. De plus, ces informations peuvent servir de référence pour les études informatiques des propriétés de transfert et de fusion du verre dans des conditions extrêmes.
Lobanov affirme que ce type d’étude n’a été possible que dans l’environnement collectif du GFZ. Il dirige le Helmholtz Young Investigator Group appelé CLEAR au sein du Département de chimie et de physique des matériaux terrestres. « Nos capacités expérimentales pour examiner des échantillons sous haute pression ne sont qu’une chose, au moins aussi importante que les discussions avec des collègues d’autres départements, qui m’ont aidé à développer et à mettre en œuvre les idées », déclare Lobanov.
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29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
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À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
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La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
EspaceX
La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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