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L’étude explore comment les fluctuations des niveaux d’oxygène peuvent accélérer l’évolution de la vie

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L’étude explore comment les fluctuations des niveaux d’oxygène peuvent accélérer l’évolution de la vie

Selon de nouvelles recherches, les niveaux d’oxygène dans l’atmosphère terrestre pourraient avoir « fortement oscillé » il y a un milliard d’années, créant des conditions qui auraient pu accélérer l’évolution de la vie animale précoce.

Les scientifiques pensent que l’oxygène atmosphérique a évolué en trois étapes, en commençant par ce que l’on appelle le grand événement d’oxydation il y a environ deux milliards d’années, lorsque l’oxygène est apparu pour la première fois dans l’atmosphère. La troisième étape, il y a environ 400 millions d’années, a vu l’oxygène dans l’atmosphère monter aux niveaux trouvés aujourd’hui. Ce qui est incertain, c’est ce qui s’est passé au cours de la deuxième étape, dans une période connue sous le nom d’âge néolithique, qui a commencé il y a environ un milliard d’années et a duré environ 500 millions d’années, au cours de laquelle les premières formes de vie animale sont apparues.

La question à laquelle les scientifiques ont tenté de répondre est la suivante : y avait-il quelque chose d’inhabituel dans les changements des niveaux d’oxygène à l’ère cénozoïque qui aurait pu jouer un rôle central dans le développement précoce des animaux ? Les niveaux d’oxygène ont-ils augmenté soudainement ou y a-t-il eu une augmentation progressive ?

Des traces fossilisées d’animaux primitifs – connus sous le nom de biote édiacarien, des organismes multicellulaires qui ont besoin d’oxygène – ont été trouvées dans des roches sédimentaires âgées de 541 à 635 millions d’années.

Pour tenter de répondre à la question, une équipe de recherche de l’Université de Leeds, avec le soutien des universités de Lyon, d’Exeter et de l’UCLA, a utilisé des mesures de différentes formes de carbone, ou isotopes du carbone, trouvées dans des roches calcaires prélevées dans des mers peu profondes. Sur la base des rapports isotopiques des différents types de carbone présents, les chercheurs ont pu calculer les niveaux de photosynthèse qui existaient depuis des millions d’années et en déduire les niveaux d’oxygène dans l’atmosphère.

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À la suite des calculs, ils ont pu produire un enregistrement des niveaux d’oxygène dans l’atmosphère au cours des 1,5 milliard d’années écoulées, ce qui nous indique la quantité d’oxygène qui aurait circulé dans l’océan pour soutenir la vie marine primitive.

Le Dr Alex Krause, un modéliste biogéochimique qui a terminé son doctorat à la School of Earth and Environment de Leeds et était le scientifique principal du projet, a déclaré que les résultats donnent une nouvelle perspective sur la façon dont les niveaux d’oxygène changent sur Terre.

Il a ajouté: « La Terre primitive, au cours de ses deux premiers milliards d’années d’existence, était dépourvue d’oxygène et dépourvue d’oxygène atmosphérique. Puis les niveaux d’oxygène ont commencé à augmenter, ce qui est connu sous le nom de Grand événement d’oxydation. »

Jusqu’à présent, les scientifiques croyaient qu’après l’événement de la Grande Oxydation, soit les niveaux d’oxygène étaient bas et augmentaient avant le développement des premiers animaux, soit les niveaux d’oxygène étaient élevés pendant plusieurs millions d’années avant l’apparition des animaux.

Mais notre étude montre que les niveaux d’oxygène étaient beaucoup plus dynamiques. Il y avait une fluctuation entre les niveaux d’oxygène élevés et faibles bien avant l’apparition des premières formes de vie animale. Nous vivons des périodes où l’environnement océanique, où vivaient les premiers animaux, aurait eu de l’oxygène en abondance – et puis des périodes où ce n’est pas le cas.

Le Dr Benjamin Mills, qui dirige le groupe de modélisation de l’évolution de la Terre à Leeds et supervise le projet, a déclaré : « Ce changement périodique des conditions environnementales aurait entraîné des contraintes évolutives car certaines formes de vie pourraient s’éteindre et de nouvelles pourraient émerger. »

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Le Dr Mills a déclaré que les périodes oxygéniques ont élargi ce que l’on appelle des « espaces habitables » – des parties de l’océan où les niveaux d’oxygène étaient suffisamment élevés pour soutenir les premières formes de vie animale.

Il a déclaré : « Il a été suggéré dans la théorie écologique que lorsque vous avez un espace habitable qui se dilate et se contracte, cela peut supporter des changements rapides dans la diversité de la vie biologique.

« Lorsque les niveaux d’oxygène baissent, il existe une forte pression environnementale sur certains organismes qui peut conduire à l’extinction. Et lorsque l’eau riche en oxygène se dilate, un nouvel espace permet aux survivants d’accéder à la domination écologique. »
« Ces espaces habitables agrandis auraient pu durer des millions d’années, laissant beaucoup de temps aux écosystèmes pour évoluer. »

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La fin de tout, en direct, avec Katie Mack

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La fin de tout, en direct, avec Katie Mack


Catherine J. (Katie) Mack est cosmologiste théorique et titulaire de la chaire Hawking en cosmologie et communication scientifique à l’Institut périphérique de physique théorique de Waterloo, Ontario, Canada. Elle est auteur La fin de tout (parlant astrophysique).

La fin de tout

Katie Mack est une cosmologiste théorique spécialisée dans les liens entre l’astrophysique et la physique des particules… c’est-à-dire le très grand et le très petit. Elle travaille également sur des sujets liés à l’univers primitif, aux trous noirs et à la formation des premières galaxies. Elle est également une communicatrice scientifique reconnue. Son livre de 2020 s’intitule La fin de tout (parlant astrophysique) … qui commence au Big Bang et plonge ensuite dans certains des destins de l’univers dont vous avez peut-être entendu parler, comme le Big Crunch, le Heat Death, le Big Rip… et bien plus encore. Une critique de ce livre sur EarthSky.org a déclaré que c’était la combinaison parfaite d’un peu effrayant et d’un peu divertissant. Katie s’entretiendra avec Deborah Baird, fondatrice et rédactrice en chef d’EarthSky.

Quoi : Une interview avec la cosmologue Katie Mack, sur la fin de tout
Date : lundi 24 juin (en direct)
Heure : 12h15, heure centrale (17h15 UTC)

Depuis la page de description de Everything’s End sur Amazon

Un livre remarquable du New York Times * Un choix du club de lecture NPR SCIENCE FRIDAY * Élu meilleur livre de l’année par le Washington Post, The Economist, New Science, Publishers Weekly et The Guardian

De l’hôte de Le podcast de l’Univers avec John Green L’une des étoiles les plus dynamiques de l’astrophysique, « intéressante et élégante » (New York Times) Examinez cinq façons dont l’univers pourrait se terminer et les leçons surprenantes que chaque scénario révèle sur les concepts les plus importants de la cosmologie.

Nous savons que l’univers a eu un commencement. Avec le Big Bang, il s’est étendu d’un état de densité inimaginable à une boule de feu cosmique englobante en un liquide bouillant de matière et d’énergie, jetant les graines de tout, des trous noirs à une seule planète rocheuse en orbite autour d’une étoile près du bord de l’espace. univers. La galaxie spirale dans laquelle la vie telle que nous la connaissons a évolué. Mais qu’arrive-t-il à l’univers à la fin de l’histoire ? Qu’est-ce que cela signifie pour nous maintenant ?

La Dre Katie Mack réfléchit à ces questions depuis qu’elle est jeune étudiante, lorsque son professeur d’astronomie lui a dit que l’univers pouvait prendre fin à tout moment, en un instant. Cette révélation l’a mise sur la voie de l’astrophysique théorique. Aujourd’hui, avec un esprit vif et un humour vif, elle nous emmène dans un voyage fascinant à travers cinq des fins possibles de l’univers : le Grand Effondrement, la mort thermique, le Big Rip, la désintégration du vide (qui peut survenir à tout moment !) et la régression. Il nous présente les dernières avancées scientifiques et les concepts clés de la mécanique quantique, de la cosmologie, de la théorie des cordes et bien plus encore. La fin de tout C’est un voyage très agréable et étonnamment optimiste vers la distance la plus lointaine que nous connaissions.

Chez Amazon : la fin de tout (astrophysique)

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En résumé : rejoignez Deborah Byrd d’EarthSky et la cosmologiste théorique Katie Mack à 17h15 UTC (12h15 Centrale) le lundi 24 juin, alors qu’elles discutent de la fin de tout !

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Le Boeing Starliner est-il « coincé » dans l’espace ? Le retour sur Terre a été retardé une troisième fois, suscitant des inquiétudes

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Le Boeing Starliner est-il « coincé » dans l’espace ?  Le retour sur Terre a été retardé une troisième fois, suscitant des inquiétudes

La NASA a annoncé vendredi 21 juin que le retour sur Terre du Boeing Starliner depuis la Station spatiale internationale avait été retardé pour la troisième fois. Aucune nouvelle date de retour n’a été révélée, mais il s’agit du dernier de plusieurs retards annoncés après que le véhicule a rencontré divers problèmes lors de son trajet vers la station spatiale.

Inquiétude généralisée concernant le retard du troisième retour du Boeing Starliner (Reuters/Joe Skipper/File Photo) (Reuters)

Les astronautes Butch Wilmore et Sonny Williams ont décollé de Cap Canaveral le 5 juin. Par la suite, quatre fuites d’hélium et cinq pannes lors de 28 manœuvres de propulsion ont été signalées. Les autorités auraient un délai de 45 jours pour les restituer.

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Le modèle de retour du vaisseau spatial a été amarré au module Harmony de la Station spatiale internationale. Cependant, les responsables ont averti que le carburant d’Harmony était limité, suggérant qu’un retour devrait être planifié dès que possible. Initialement, Willmore et Williams devaient revenir le 13 juin.

Au milieu des inquiétudes généralisées concernant le retour en toute sécurité des astronautes, avec plusieurs messages affirmant que le Starliner est « coincé sur la Station spatiale internationale », certains messages sur les réseaux sociaux suggèrent que la situation n’est pas si mauvaise après tout. Rebecca Regan, une utilisatrice de X, qui semble avoir une connaissance directe de la situation, a affirmé que Wilmore et Williams « ne sont pas coincés », comme le prétendent certains rapports.

Voici quelques messages exprimant votre inquiétude :

Le Starliner est-il « coincé » dans l’espace ?

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« Non, Starliner n’est pas coincé dans l’espace. Non, Butch et Sonny ne sont pas bloqués. Nous avons un bon vaisseau spatial et un équipage heureux et en bonne santé. » nous a donné un petit encouragement pour nous remonter le moral », a-t-il déclaré sur X.

À ce sujet, Regan a cité Mark Nappi, responsable du programme Starliner au sein du personnel commercial de Boeing, qui a déclaré : « Le Starliner a très bien fonctionné et nous avons obtenu exactement ce que nous voulions de ce test en vol en apprenant des choses que vous ne pouvez apprendre qu’en volant. »

« L’équipage a apporté un soutien incroyable à cet apprentissage en orbite, en travaillant avec les équipes au sol pour améliorer et affiner l’expérience des futurs équipages », a ajouté Nappi, selon Reagan.

« Starliner rentrera chez lui avec Butch et Sonny ayant appris tout ce que nous pouvons en orbite », a ajouté Reagan.

Faisant écho aux commentaires de Reagan. L’expert spatial Jonathan McDowell a déclaré au New York Post que la situation n’est peut-être pas aussi désastreuse que certains l’imaginent. « Vous pouvez perdre certains dispositifs de propulsion et tout aller bien car il y en a beaucoup, mais il s’agit toujours du système de propulsion et vous voulez comprendre tout ce qui se passe », a-t-il déclaré. « Ils veulent s’assurer que ces petits problèmes ne cachent pas de plus gros problèmes. »

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Les collisions d’étoiles à neutrons repoussent les limites de la physique extrême

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Les collisions d’étoiles à neutrons repoussent les limites de la physique extrême

Lorsque des étoiles à neutrons entrent en collision, elles créent l’un des événements les plus passionnants et les plus complexes de l’univers. Les étoiles à neutrons, vestiges d’étoiles effondrées, sont incroyablement denses et petites.

Lorsque deux de ces étoiles sont proches l’une de l’autre, elles se rapprochent et finissent par entrer en collision. Cette collision génère une chaleur intense et de merveilleux phénomènes physiques.

Qu’est-ce qu’une étoile à neutrons ?

Une étoile à neutrons est le reste compact d’une étoile massive ayant subi une explosion de supernova.

Lorsqu’une étoile pesant entre 8 et 20 fois la masse de notre Soleil épuise son combustible nucléaire, elle s’effondre sous sa propre gravité. Le noyau est tellement comprimé que les protons et les électrons se combinent pour former des neutrons, créant ainsi une étoile à neutrons.

Ces étoiles ne mesurent qu’environ 20 kilomètres (12 miles) de diamètre, mais leur masse est environ deux fois celle du Soleil. Pour mettre sa densité en perspective, une cuillère à café de matière d’étoile à neutrons pourrait peser environ un milliard de tonnes sur Terre.

Les étoiles à neutrons ont des champs magnétiques extrêmement puissants et peuvent tourner rapidement, émettant des faisceaux de rayonnement qui peuvent être détectés comme des pulsars.

Malgré leur petite taille, les étoiles à neutrons constituent un laboratoire unique pour étudier le comportement de la matière dans des conditions extrêmes, contribuant ainsi à notre compréhension de la physique fondamentale.

La physique cachée des fusions d’étoiles à neutrons

Des simulations récentes menées par des physiciens de Université d’État de Pennsylvanie Fournit de nouvelles informations sur les collisions d’étoiles à neutrons. Les simulations ont révélé que les neutrinos chauds, qui sont de petites particules presque sans masse, peuvent être brièvement piégés à l’interface où les étoiles fusionnent.

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Cela ne dure que 2 à 3 millisecondes, pendant lesquelles les neutrinos interagissent avec la matière stellaire, contribuant ainsi à ramener les particules vers l’équilibre.

« Pour la première fois en 2017, nous avons observé des signaux, notamment des ondes gravitationnelles, provenant de la fusion de deux étoiles à neutrons binaires », a déclaré Pedro Luis Espino, chercheur postdoctoral à Penn State et à l’UC Berkeley, qui a dirigé la recherche.

« Cette découverte a suscité un grand intérêt pour l’astrophysique des étoiles à neutrons binaires. Comme nous ne pouvons pas reproduire ces événements en laboratoire, les simulations basées sur la théorie de la relativité générale d’Einstein sont le meilleur outil pour les comprendre. »

La nature des étoiles à neutrons

On pense que les étoiles à neutrons sont presque entièrement constituées de neutrons. Leur étonnante densité, surpassée seulement par les trous noirs, résulte de la fusion de protons et d’électrons en neutrons.

Le professeur David Radice, chef de l’équipe de recherche, a expliqué : « Avant leur fusion, les étoiles à neutrons sont en réalité froides, même si leurs températures atteignent des milliards de degrés Kelvin. »

« Leur densité signifie que cette chaleur ajoute très peu à l’énergie du système. Cependant, lors de l’impact, la température de l’interface peut atteindre des milliards de degrés Kelvin. Les photons ne peuvent pas s’échapper de cet environnement dense pour dissiper la chaleur, de sorte que les étoiles se refroidissent en émettant des neutrinos. »

Réactions post-collision

Lors d’une collision, les neutrons des étoiles se décomposent en protons, électrons et neutrinos.

Les conséquences directes de ce processus sont restées longtemps un mystère en astrophysique. Pour résoudre ce problème, l’équipe de recherche a créé des simulations détaillées qui modélisent la fusion et la physique qui en résulte.

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Ces simulations, qui nécessitent une puissance de calcul massive, ont montré que même les neutrinos peuvent être brièvement piégés par la chaleur et la densité de la collision.

En déséquilibre avec les noyaux d’étoiles plus froides, ces neutrinos chauds interagissent avec la matière stellaire.

« Ces événements extrêmes repoussent les limites de notre compréhension de la physique », a noté le professeur Radice. « La courte phase de non-équilibre de 2 à 3 millisecondes est celle où la physique la plus intéressante se produit. Une fois l’équilibre rétabli, la physique devient plus compréhensible. »

Implications pour le contrôle des fusions

Les interactions lors de la fusion peuvent affecter les signaux que nous détectons sur Terre à partir de ces événements.

« La façon dont les neutrinos interagissent avec la matière stellaire et sont émis affecte les oscillations du reste fusionné », a expliqué Espino.

« Cela affecte les signaux d’ondes électromagnétiques et gravitationnelles observés sur Terre. La prochaine génération de détecteurs d’ondes gravitationnelles peut être conçue pour détecter ces différences de signaux. Ainsi, nos simulations améliorent non seulement notre compréhension, mais guident également les futures expériences et observations. »

Ces simulations révolutionnaires ouvrent de nouvelles fenêtres sur la physique des collisions d’étoiles à neutrons, nous aidant à comprendre l’un des phénomènes les plus extrêmes et les plus fascinants de l’univers.

L’étude est publiée dans la revue Lettres d’examen physique.

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