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Mars Curiosity Rover voit une forte signature carbone dans un lit de roches – pourrait indiquer une activité biologique

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Mars Curiosity Rover voit une forte signature carbone dans un lit de roches – pourrait indiquer une activité biologique

Le carbone est essentiel à la vie, à notre connaissance. Ainsi, chaque fois que nous détectons une forte signature carbone quelque part comme Mars, cela pourrait indiquer une activité biologique.

Un fort signal de carbone dans les roches martiennes indique-t-il des processus biologiques d’un certain type ?

Tout signal de carbone fort est intrigant lorsque vous êtes à la recherche de la vie. C’est un élément commun à toutes les formes de vie que nous connaissons. Mais il existe différents types de carbone, et le carbone peut se concentrer dans l’environnement pour d’autres raisons. Cela ne signifie pas automatiquement que la vie est impliquée dans les signatures carbone.

Les atomes de carbone ont toujours six protons, mais le nombre de neutrons peut varier. Les atomes de carbone avec différents nombres de neutrons sont appelés isotopes. Trois isotopes du carbone sont présents naturellement : C12 et C13, qui sont stables, et C14, un radionucléide. C12 a six neutrons, C13 a sept neutrons et C14 a huit neutrons.

En ce qui concerne les isotopes du carbone, la vie préfère le C12. Ils l’utilisent dans la photosynthèse ou pour métaboliser les aliments. La raison est relativement simple. C12 a un neutron de moins que C13, ce qui signifie que lorsqu’il se lie avec d’autres atomes dans des molécules, il établit moins de connexions que C13 dans la même situation. La vie est essentiellement paresseuse et elle cherchera toujours la manière la plus simple de faire les choses. C12 est plus facile à utiliser car il forme moins de liaisons que C13. Il est plus facile d’accès que C13, et la vie ne prend jamais le chemin difficile lorsqu’un moyen plus facile est disponible.

Le rover Curiosity travaille dur dans le cratère Gale de Mars, à la recherche de signes de vie. Il fore dans la roche, extrait un échantillon pulvérisé et le place dans son laboratoire de chimie à bord. Le laboratoire de Curiosity s’appelle SAM, ce qui signifie Analyse d’échantillons sur Mars. À l’intérieur de SAM, le rover utilise la pyrolyse pour cuire l’échantillon et convertir le carbone de la roche en méthane. La pyrolyse se fait dans un flux d’hélium inerte pour éviter toute contamination dans le processus. Ensuite, il sonde le gaz avec un instrument nommé le Spectromètre laser accordable pour découvrir quels sont les isotopes du carbone dans le méthane.

Outil d'analyse d'échantillons de Curiosity Rover de la NASA sur Mars (SAM)

L’outil d’analyse d’échantillons sur Mars s’appelle SAM. SAM est composé de trois instruments différents qui recherchent et mesurent les produits chimiques organiques et les éléments légers qui sont des ingrédients importants potentiellement associés à la vie. Crédit : NASA/JPL-Caltech

L’équipe derrière le SAM de Curiosity a examiné 24 échantillons de roche avec ce processus et a récemment découvert quelque chose de remarquable. Six des échantillons ont montré des rapports élevés de C12 à C13. Par rapport à une norme de référence terrestre pour les rapports C12/C13, les échantillons de ces six sites contenaient plus de 70 parties par millier de C12 en plus. Sur Terre, 98,93 % du carbone est du C12 Terre et le C13 forme les 1,07 % restants.

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Une nouvelle étude publiée dans les Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS) a présenté les résultats. Son titre est « Compositions d’isotopes de carbone appauvris observées au cratère Gale, Mars.L’auteur principal est Christopher House, un scientifique de Curiosity à la Penn State University.

C’est une découverte passionnante, et si ces résultats étaient obtenus sur Terre, ils signaleraient qu’un processus biologique a produit l’abondance de C12.

Sur la Terre antique, les bactéries de surface produisaient du méthane comme sous-produit. Ils s’appellent méthanogènes, et ce sont des procaryotes du domaine Archaea. Les méthanogènes sont encore présents aujourd’hui sur Terre, dans les zones humides anoxiques, dans le tube digestif des ruminants, et les milieux extrêmes comme les sources chaudes.

Ces bactéries produisent du méthane qui pénètre dans l’atmosphère en interagissant avec la lumière ultraviolette. Ces interactions produisent des molécules plus complexes qui pleuvent sur la surface de la Terre. Ils sont conservés dans les roches terrestres, ainsi que leurs signatures de carbone. La même chose aurait pu se produire sur Mars, et si c’était le cas, cela pourrait expliquer les découvertes de Curiosity.

Mais nous sommes en mars. Si l’histoire de la recherche de la vie sur Mars nous dit quelque chose, ce n’est pas de nous devancer.

« Nous trouvons des choses sur Mars qui sont extrêmement intéressantes, mais nous aurions vraiment besoin de plus de preuves pour dire que nous avons identifié la vie », a déclaré Paul Mahaffy, ancien chercheur principal pour l’analyse d’échantillons de Curiosity au laboratoire Mars. « Nous examinons donc ce qui aurait pu causer la signature carbone que nous voyons, sinon la vie. »

La curiosité enquête sur un mystère

Curiosity a pris ce panorama à 360 degrés le 9 août 2018 sur Vera Rubin Ridge. Crédits : NASA/JPL-Caltech/MSSS

Dans leur article, les auteurs écrivent : « Il existe de multiples explications plausibles à l’appauvrissement anormal 13C observé dans le méthane évolué, mais aucune explication unique ne peut être acceptée sans recherches supplémentaires.

L’une des difficultés à comprendre les signatures de carbone comme celle-ci est notre soi-disant biais terrestre. La plupart de ce que les scientifiques savent de la chimie atmosphérique et des choses connexes est basé sur la Terre. Ainsi, lorsqu’il s’agit de cette signature carbone nouvellement détectée sur Mars, les scientifiques peuvent trouver difficile de garder l’esprit ouvert à de nouvelles possibilités qui n’existent peut-être pas sur Mars. L’histoire de la recherche de la vie sur Mars nous le dit.

« La chose la plus difficile est de laisser tomber la Terre et de laisser tomber ce parti pris que nous avons et d’essayer vraiment d’entrer dans les principes fondamentaux de la chimie, de la physique et des processus environnementaux sur Mars », a déclaré l’astrobiologiste Goddard Jennifer L. Eigenbrode, qui a participé au étude carbone. Auparavant, Eigenbrode a dirigé une équipe internationale de scientifiques de Curiosity dans la détection d’une myriade de molécules organiques – celles qui contiennent du carbone – sur la surface martienne.

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« Nous devons ouvrir nos esprits et sortir des sentiers battus », a déclaré Eigenbrode, « et c’est ce que fait ce document. »

Les chercheurs soulignent deux explications non biologiques de la signature carbone inhabituelle dans leur article. L’un concerne les nuages ​​moléculaires.

L’hypothèse du nuage moléculaire stipule que notre système solaire a traversé un nuage moléculaire il y a des centaines de millions d’années. C’est un événement rare, mais il se produit environ une fois tous les 100 millions d’années, les scientifiques ne peuvent donc pas l’ignorer. Les nuages ​​​​moléculaires sont principalement de l’hydrogène moléculaire, mais l’un d’eux peut avoir été riche en type de carbone plus léger détecté par Curiosity dans le cratère Gale. Le nuage aurait provoqué le refroidissement de Mars, provoquant une glaciation dans ce scénario. Le refroidissement et la glaciation auraient empêché le carbone plus léger des nuages ​​moléculaires de se mélanger avec l’autre carbone de Mars, créant des dépôts de C12 élevé. L’article indique que « la fonte des glaciers pendant la période glaciaire et le retrait des glaces après devraient laisser les particules de poussière interstellaires sur la surface géomorphologique glaciaire ».

L’hypothèse correspond puisque Curiosity a trouvé certains des niveaux élevés de C12 au sommet des crêtes – comme le sommet de Vera Rubin Ridge – et d’autres points élevés dans le cratère Gale. Les échantillons ont été recueillis à partir de « … une variété de lithologies (mudstone, sable et grès) et sont répartis dans le temps tout au long des opérations de la mission à ce jour », indique le document. Pourtant, l’hypothèse du nuage moléculaire est une chaîne d’événements improbable.

Curiosity Rover de la NASA sur Vera Rubin Ridge

Le rover Curiosity de la NASA a levé son bras robotique avec la foreuse pointée vers le ciel tout en explorant la crête de Vera Rubin à la base du mont Sharp à l’intérieur du cratère Gale – en toile de fond par le bord du cratère éloigné. Cette mosaïque de caméra Navcam a été cousue à partir d’images brutes prises le Sol 1833, le 2 octobre 2017, et colorisée. Crédit : NASA/JPL/Ken Kremer/kenkremer.com/Marco Di Lorenzo.

L’autre hypothèse non biologique implique la lumière ultraviolette. L’atmosphère de Mars contient plus de 95 % de dioxyde de carbone, et dans ce scénario, la lumière UV aurait interagi avec le gaz carbonique dans l’atmosphère de Mars, produisant de nouvelles molécules contenant du carbone. Les molécules auraient plu sur la surface de Mars et seraient devenues une partie de la roche là-bas. Cette hypothèse est similaire à la façon dont les méthanogènes produisent indirectement du C12 sur Terre, mais elle est entièrement abiotique.

« Les trois explications correspondent aux données », a déclaré l’auteur principal Christopher House. « Nous avons simplement besoin de plus de données pour les exclure ou les exclure. »

Carbon Signature Mars Rocks

Ce chiffre de l’étude montre les trois hypothèses qui pourraient expliquer la signature carbone. Le bleu montre le méthane produit biologiquement à partir de l’intérieur martien, créant le dépôt de matière organique appauvrie en 13C après la photolyse. L’orange montre des réactions photochimiques via la lumière UV qui peuvent entraîner divers produits atmosphériques, dont certains se déposeraient sous forme de matière organique avec des liaisons chimiques facilement rompues. Le gris montre l’hypothèse du nuage moléculaire. Crédit : House et al. 2022.

« Sur Terre, les processus qui produiraient le signal carbone que nous détectons sur Mars sont biologiques », a ajouté House. « Nous devons comprendre si la même explication fonctionne pour Mars ou s’il existe d’autres explications car Mars est très différent. »

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Près de la moitié des échantillons de Curiosity avaient des niveaux élevés de C12 de manière inattendue. Ils ne sont pas seulement supérieurs au rapport de la Terre ; ils sont plus élevés que ce que les scientifiques ont trouvé dans les météorites martiennes et l’atmosphère martienne. Les échantillons provenaient de cinq emplacements du cratère Gale, et tous les emplacements avaient une chose en commun : ils avaient des surfaces anciennes et bien conservées.

Comme l’a dit Paul Mahaffy, les résultats sont « extrêmement intéressants ». Mais les scientifiques en apprennent encore sur le cycle du carbone de Mars, et nous ignorons encore beaucoup de choses. Il est tentant de faire des hypothèses sur le cycle du carbone de Mars en se basant sur le cycle du carbone de la Terre. Mais le carbone peut parcourir Mars d’une manière que nous n’avons même pas encore devinée. Que cette signature carbone finisse ou non par être un signal de vie ou non, il s’agit toujours d’une connaissance précieuse pour comprendre la signature carbone de Mars.

« Définir le cycle du carbone sur Mars est absolument essentiel pour essayer de comprendre comment la vie pourrait s’intégrer dans ce cycle », a déclaré Andrew Steele, un scientifique de Curiosity basé à la Carnegie Institution for Science à Washington, DC « Nous avons fait cela avec beaucoup de succès sur Terre , mais nous commençons tout juste à définir ce cycle pour Mars. »

Mais il n’est pas facile de tirer des conclusions sur Mars en se basant sur le cycle du carbone terrestre. Steele l’a clairement indiqué lorsqu’il a déclaré: «Il y a une énorme partie du cycle du carbone sur Terre qui implique la vie, et à cause de la vie, il y a une partie du cycle du carbone sur Terre que nous ne pouvons pas comprendre parce que partout où nous regardons, il y a vie. »

Selfie de la persévérance à la Rochette

Le rover Perseverance de la NASA recherche des signes de vie ancienne sur Mars au Jezero Crater. Les résultats de Curiosity peuvent éclairer les activités d’échantillonnage de Persévérance. Crédit : NASA/JPL-Caltech/MSSS

Curiosity travaille toujours sur Mars et le sera encore un moment. La signification de ces échantillons, ainsi qu’une meilleure compréhension du cycle du carbone de Mars, nous attendent. Curiosity échantillonnera plus de roche pour mesurer les concentrations d’isotopes de carbone. Il échantillonnera la roche d’autres surfaces anciennes bien conservées pour voir si les résultats sont similaires à ceux-ci. Idéalement, il rencontrerait un autre panache de méthane et l’échantillonnerait, mais ces événements sont imprévisibles et il n’y a aucun moyen de s’y préparer.

Quoi qu’il en soit, ces résultats aideront à informer la collecte d’échantillons de Persévérance à Jezero Crater. La persévérance peut confirmer des signaux de carbone similaires et même déterminer s’ils sont biologiques ou non.

Persévérance rassemble également des échantillons pour le retour sur Terre. Les scientifiques étudieront ces échantillons plus efficacement que le laboratoire embarqué du rover, alors qui sait ce que nous apprendrons.

La vie ancienne sur Mars est une perspective alléchante, mais pour l’instant, au moins, elle est incertaine.

Publié à l’origine sur Univers aujourd’hui.

Pour en savoir plus sur cette recherche, voir :

Référence : « Compositions d’isotopes de carbone appauvris observées au cratère Gale, Mars » par Christopher H. House, Gregory M. Wong, Christopher R. Webster, Gregory J. Flesch, Heather B. Franz, Jennifer C. Stern, Alex Pavlov, Sushil K Atreya, Jennifer L. Eigenbrode, Alexis Gilbert, Amy E. Hofmann, Maëva Millan, Andrew Steele, Daniel P. Glavin, Charles A. Malespin et Paul R. Mahaffy, 17 janvier 2022, Actes de l’Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2115651119

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Le T. rex était peut-être beaucoup plus lourd et plus long qu’on ne le pensait auparavant – étude

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Le T. rex était peut-être beaucoup plus lourd et plus long qu’on ne le pensait auparavant – étude

Les chercheurs suggèrent que le Tyrannosaurus rex était peut-être 70 % plus lourd qu’on ne le pensait auparavant et 25 % plus long.

Le plus grand T. rex jamais trouvé vivant pourrait être beaucoup plus grand que le plus grand spécimen actuellement connu, puisqu’il pèse environ 15 tonnes au lieu de 8,8 tonnes et mesure 15 mètres de long au lieu de 12 mètres, selon l’étude.

De nombreux dinosaures plus grands appartenant à divers groupes ont été identifiés à partir d’un seul bon spécimen fossile.

Il est donc impossible de savoir si cet animal est un grand ou un petit exemplaire de cette espèce.

Les chercheurs soulignent que déterminer quel dinosaure était le plus grand, sur la base d’une poignée de fossiles, n’a pas beaucoup de sens.

Dans la nouvelle étude, le Dr Jordan Malone du Musée canadien de la nature à Ottawa, au Canada, et le Dr David Hone de l’Université Queen Mary de Londres, ont utilisé la modélisation informatique pour évaluer un groupe de dinosaures T. rex.

Ils ont pris en compte des facteurs tels que la taille de la population, le taux de croissance, la durée de vie moyenne et le caractère incomplet des archives fossiles.

« Notre étude suggère que pour les grands animaux fossiles tels que le T. rex, nous n’avons aucune idée, d’après les archives fossiles, de la taille absolue qu’ils ont pu atteindre », a déclaré le Dr Malone.

« C’est amusant de penser à un T. rex de 15 tonnes, mais les implications sont également intéressantes d’un point de vue biomécanique ou écologique. »

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Le Dr Hohn a déclaré : « Il est important de souligner qu’il ne s’agit pas vraiment du T. rex, qui constitue la base de notre étude, mais que cette question s’applique à tous les dinosaures et à de nombreuses autres espèces fossiles.

« Se disputer sur « qu’est-ce qui est le plus gros ? » en se basant sur quelques squelettes n’a pas vraiment de sens. »

Le T. rex a été choisi pour le modèle car bon nombre de ses détails étaient déjà bien appréciés.

Le modèle est basé sur des modèles de crocodiles vivants, choisis en raison de leur grande taille et de leur relation étroite avec les dinosaures.

Les chercheurs ont découvert que les plus grands fossiles connus de T. rex se situent probablement dans le 99e centile, soit le 1 pour cent supérieur de la taille du corps.

Cependant, ils soulignent que pour trouver un animal parmi les 99,99 pour cent (un tyrannosaure sur dix mille), les scientifiques devraient fouiller des fossiles au rythme actuel pendant encore 1 000 ans.

Les estimations de taille sont basées sur un modèle, mais la découverte de géants d’espèces modernes suggère qu’il devait encore y avoir des dinosaures plus grands.

« Certains des os et morceaux isolés indiquent clairement des individus plus gros que les squelettes dont nous disposons actuellement », a déclaré le Dr Hoon.

Les résultats ont été publiés dans la revue Ecology and Evolution.

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Comment des physiciens américains ont joué à Dieu et ont créé un nouvel élément appelé Livermorium à l’aide d’un faisceau de particules de titane

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Comment des physiciens américains ont joué à Dieu et ont créé un nouvel élément appelé Livermorium à l’aide d’un faisceau de particules de titane

Un scientifique du Lawrence Berkeley National Laboratory travaille sur un dispositif de séparation lors d’une expérience. Crédit image : Laboratoire national Lawrence Berkeley

Une équipe de scientifiques et de chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory en Californie a récemment annoncé une réalisation révolutionnaire : la création du Livemorium, ou élément 116, à l’aide d’un faisceau de particules de titane.

C’est la première fois qu’un hépatique est fabriqué de cette manière, rapprochant les chercheurs de l’insaisissable « îlot de stabilité », où les éléments très lourds sont censés avoir une durée de vie plus longue, ce qui les rend plus faciles à étudier. Plus important encore, c’est la première fois qu’un objet extrêmement lourd est fabriqué de cette manière par des humains.

Rainer Kröcken, directeur des sciences nucléaires au Berkeley Lab, a exprimé son optimisme quant à la découverte, soulignant la nature collaborative de l’expérience. Il a déclaré que la production de l’élément 120, la prochaine cible, prendrait beaucoup plus de temps mais semblait désormais possible. Annoncé lors de la conférence Nuclear Structure 2024, l’article sera bientôt disponible sur le référentiel de prépublications arXiv et sera soumis à la revue Physical Review Letters.

Utilisation innovante d’une poutre en titane pour créer l’élément 116
Dans leur expérience, les scientifiques ont utilisé un faisceau de titane-50, un isotope spécifique, pour générer du Livemorium, ce qui en fait l’élément le plus lourd créé à ce jour au laboratoire de Berkeley. Ce laboratoire a une riche histoire de découverte d’éléments, qui a contribué à l’identification de 16 éléments allant du technétium (43) au seaborgium (106).

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Jacqueline Gates, qui a dirigé le dernier effort, a exprimé sa confiance dans les résultats, notant que les chances que les résultats soient une anomalie statistique sont très faibles. Le processus impliquait de chauffer le titane à environ 3 000 °F (1 649 °C) jusqu’à ce qu’il se vaporise. L’équipe a ensuite bombardé le titane vaporisé avec des micro-ondes, en enlevant 22 électrons et en préparant les ions pour l’accélération dans un cyclotron de 88 pouces au laboratoire de Berkeley.

Les ions de titane accélérés sont dirigés vers une cible de plutonium, des milliards d’ions frappant la cible chaque seconde. Ce bombardement intense a finalement créé deux atomes de Livermorium sur une période de 22 jours. L’utilisation du titane à cette fin représente une nouvelle technologie pour synthétiser des éléments plus lourds, car les éléments précédents de cette gamme, de 114 à 118, avaient été synthétisés à l’aide d’un faisceau de calcium 48.

Jennifer Burr, physicienne nucléaire au groupe des éléments lourds du Berkeley Lab, a souligné l’importance de cette méthode. La production de l’élément 116 à partir de titane valide cette nouvelle approche, ouvrant la voie à de futures expériences visant à produire des éléments plus lourds, comme l’élément 120.

Trouver l’article 120
Le succès de la création de l’élément 116 a ouvert la voie au prochain objectif ambitieux de l’équipe : créer l’élément 120. S’il est atteint, l’élément 120 sera l’atome le plus lourd jamais créé et fera partie de « l’îlot de stabilité », un groupe théorique d’éléments super-lourds de qui devrait être plus long que ceux découverts jusqu’à présent.

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Le laboratoire prévoit de commencer à tenter de créer l’élément 120 en 2025. Le processus devrait prendre plusieurs années, reflétant la complexité et les défis inhérents à cette recherche de pointe. Les physiciens explorent les limites du tableau périodique, s’efforçant de repousser les limites de la connaissance et de la compréhension humaines en explorant les limites de la stabilité atomique.

Cette réalisation majeure démontre non seulement la créativité des scientifiques du Berkeley Lab, mais ouvre également la voie à de futures découvertes dans le domaine des éléments super-lourds, qui pourraient ouvrir la voie à de nouvelles connaissances sur la nature fondamentale de la matière.

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L’Institut des sciences spatiales et cosmiques commence une étude coordonnée de l’atmosphère autour des exoplanètes naines de type M

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L’Institut des sciences spatiales et cosmiques commence une étude coordonnée de l’atmosphère autour des exoplanètes naines de type M

L’Institut des sciences spatiales et cosmiques commence une étude coordonnée de l’atmosphère autour des exoplanètes naines de type M

La directrice de l’Institut des sciences spatiales et cosmiques, la Dre Jennifer Lutz, a accepté la recommandation principale du groupe de travail sur les initiatives exoplanétaires stratégiques et a décidé de procéder à une étude à grande échelle des exoplanètes naines rocheuses de type M.

Le programme utilisera environ 500 heures du temps discrétionnaire du directeur sur le télescope spatial James Webb pour rechercher l’atmosphère de plus d’une douzaine de systèmes proches.

Près de 250 observations ultraviolettes en orbite avec le télescope spatial Hubble seront utilisées pour déterminer l’activité des étoiles hôtes. Les observations seront effectuées par une équipe de direction du Space Science Institute dirigée par le Dr Nestor Espinosa et soutenue par le Dr Hannah Diamond Lowe en tant qu’équipe adjointe.

L’Institut des sciences spatiales et cosmiques emploie également un comité consultatif scientifique externe pour donner des conseils sur tous les aspects du programme, y compris la sélection des cibles, la vérification des données et les interactions communautaires équitables. Les membres du comité consultatif scientifique seront représentatifs de la communauté exoplanétaire au sens large, couvrant un large éventail d’affiliations institutionnelles et d’étapes de carrière.

Le Space Science Institute annoncera bientôt la possibilité de soumettre des candidatures, y compris des auto-nominations. La contribution de la communauté sera sollicitée sur la liste des cibles ; Les plans d’observation seront publiés bien avant la date limite de GWebb IV.

Rapport du groupe de travail sur les initiatives exoplanétaires stratégiques avec le télescope spatial Hubble et le télescope spatial James Webb

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Astrobiologie

Membre de l’Explorers Club, ancien gestionnaire de charge utile de la Station spatiale de la NASA/biologiste spatial, homme de plein air, journaliste, ancien grimpeur, synesthésie, mélange de Na’vi, Jedi, Freeman et bouddhiste, langue des signes américaine, camp de base de l’île Devon et vétéran de l’Everest, (il /lui) 🖖🏻

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