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Persévérance : le son a deux vitesses différentes sur Mars, selon un rover de la NASA | les sciences et la technologie
Le 18 février 2021, Agence de la NASA persévérance vagabond Mettez Mars. Une semaine plus tard, les Terriens, pour la première fois, ont pu entendre les sons de Mars, A cette occasion le vent. Aujourd’hui, après un an et près de cinq heures d’enregistrements, une étude récemment publiée a révélé tous les secrets du son de la planète rouge. Là, les ondes sonores voyagent plus lentement et s’estompent plus lentement. Il n’y a pas une vitesse du son, mais deux : les fréquences supérieures et inférieures se déplacent à des vitesses différentes. Ces données aident les scientifiques à mieux comprendre l’atmosphère martienne, qui sera une connaissance clé lorsque les humains y arriveront.
persévérance C’est la mission la plus ambitieuse jamais envoyée sur Mars. La machine elle-même est une merveille de technologie. L’objectif principal du rover est de prélever des échantillons, puis de les emballer et de les laisser comme des points de repère sur son chemin à travers le cratère Jezero. Ça va à son rythme, et cette année c’est arrivé A peine parcouru trois kilomètres Elle a recueilli sept échantillons sur plus de 40 échantillons qu’elle devait prélever.
D’ici une décennie, on estime que ces matériaux seront renvoyés sur Terre, complétant ainsi la tâche : rechercher des signes de vie qui se seraient trouvés sur la planète rouge il y a 3,5 milliards d’années. Parmi ses sept instruments figurent deux microphones. C’est loin d’être basique, mais c’est le genre que n’importe qui peut acheter dans le magasin. L’un est intégré au système de caméra de l’EDL et enregistre le bruit émis par les six roues au fur et à mesure qu’elles avancent. L’autre accompagne l’outil SuperCam, qui est installé sur un mât persévérance Il enregistre le bruit ambiant toutes les quelques minutes. Mais quelqu’un de l’Université de Malaga (UMA) dans le sud de l’Espagne a une idée à laquelle personne d’autre n’a pensé : le rover pourrait enregistrer le son d’un laser alors qu’il fracasse les roches martiennes.
Une équipe dirigée par le professeur Javier La Serna de l’UMA a équipé une mission de la NASA d’un système de spectroscopie pour analyser le signal lumineux émis par un laser. Le faisceau se coupe pendant quelques secondes, pendant lesquelles une lumière est émise. Le spectre de cette lumière peut être analysé pour voir ce que sont les roches, mais elle fait aussi du bruit. Comme le souligne Cesar Alvarez, de l’équipe Laserna, « Le microphone SuperCam est synchronisé avec le laser, et pendant ces secondes, vous pouvez entendre un son lorsque vous soulevez les rochers. » Son collègue, Javier Amoros, également de l’UMA et co-auteur de l’étude, déclare : « Si vous connaissez la distance du rocher, vous pouvez mesurer la vitesse du son.
Les résultats des votes par enregistrement de cette année ont été publiés dans Revue scientifique nature. Si ce n’est pas tout à fait nouveau pour les experts en acoustique, puisque cela a déjà été fait avec des modèles sur Terre, le résultat le plus surprenant est que la vitesse du son varie avec la fréquence.
Mars est très calme, et avant les rovers il n’y avait que le bruit du vent
José Antonio Rodriguez, du Centre d’Astrobiologie en Espagne
Selon les modèles, compte tenu de la pression atmosphérique – qui sur les avions de Mars est environ 100 fois inférieure à la pression sur Terre au niveau de la mer – et des propriétés physiques de l’environnement – le dioxyde de carbone prévaut dans l’atmosphère martienne – on a estimé que les ondes sonores se déplacerait à une vitesse d’environ 240 mètres par seconde, contre 342 mètres sur Terre. La modélisation n’était pas trop loin.
La vitesse du son pendant la journée varie de 240 m/s à 257 m/s. Les différences correspondent à la fréquence : la plus élevée, au-dessus de 2 kHz, parcourt jusqu’à 257 m/s. Pendant ce temps, les basses fréquences, celles autour de 84 Hz, se déplacent plus lentement, à environ 240 m/s. Bien qu’hypothétique, une conversation entre deux personnes distantes de seulement cinq mètres provoquerait tout simplement une cacophonie incompréhensible.
Pour les auteurs de l’étude, atténuation différente Par rapport à la Terre, c’est la propriété la plus frappante du son sur Mars. La faible densité de l’atmosphère de la planète rend l’atténuation beaucoup plus importante qu’à la surface de la Terre. Étant donné que la force du signal d’origine est perdue lorsqu’il voyage à travers un milieu, la physique de ce processus est relativement simple : lorsqu’une onde sonore se déplace dans l’air, les particules entrent en collision, oscillent et génèrent de la chaleur. Une partie de l’énergie sonore est dissipée dans le milieu. La magie de ce processus est expliquée par le physicien Manuel de la Torre, chercheur du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui est à l’origine du persévérance Mission. « J’ai trouvé intéressant de voir comment le microphone capte le rythme de la dissipation d’énergie de l’atmosphère pour la chauffer dans une atmosphère très fine riche en dioxyde de carbone. Vous pouvez même entendre l’échelle lorsque le mouvement atteint la taille de l’espace entre les molécules C’est un système dynamique difficile à mesurer sur Terre.
Mais le son de Mars n’est pas très intéressant en soi. Les enregistrements du vent, des roues et des lasers agissent comme un miroir du milieu : l’atmosphère de Mars. Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA), l’un des persévéranceTools, est chargé de l’étudier. MEDA est une station météorologique avancée, et son chercheur principal est José Antonio Rodríguez, du Centre d’astrobiologie (CAB), qui fait partie de l’Institut national espagnol de technologie spatiale. « Mars est très calme, et avant les rovers, il n’y avait que le bruit du vent », explique Rodriguez. Pendant la journée, une turbulence convective se produit dans la couche la plus proche de la surface, caractérisée par le mouvement vertical de l’air provoqué par la lumière du soleil et un gradient de température instable. « Les enregistrements nous permettent d’étudier les différences au sein de ces tempêtes. Nous faisons l’étude de la turbulence avec MEDA, avec des données sur la température et la pression… mais le son le permettait à un niveau micro », ajoute le scientifique espagnol.
Comparé aux millions de stations météorologiques sur Terre, sur Mars, il n’y en a que trois – ils sont tous espagnols. En plus des autres données qu’ils collectent, nous pouvons maintenant ajouter l’audio enregistré par persévérance. Comme l’explique Rodríguez, « Ces stations et ces données de microphone nous permettent d’améliorer les modèles et de mieux comprendre la dynamique atmosphérique pour concevoir de futures missions. »
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La synthèse de deux nouveaux carbures offre une perspective sur la manière dont les structures carbonées complexes existent sur d'autres planètes
Structure cristalline de HP-CaC2 Avec une moyenne cumulative de 44(1). Modèle boule-et-bâton avec cellule unitaire définie ; Les atomes de calcium apparaissent sous forme de sphères blanches et les atomes de carbone sous forme de sphères rouges et bleues sur deux sites cristallographiques distincts, C1 (site Wyckoff de 4 g) et C2 (4 h), respectivement. (b) Géométrie d'un nanoruban polyacyne déprotoné ; Les distances C–C et les angles sont étiquetés CCC. Les coupes efficaces de la fonction de localisation électronique (ELF) calculée sont représentées dans des plans perpendiculaires (c) et parallèles (d) aux nanorubans de polyacène. crédit: Communications naturelles (2024). est ce que je: 10.1038/s41467-024-47138-2
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Structure cristalline de HP-CaC2 Avec une moyenne cumulative de 44(1). Modèle boule-et-bâton avec cellule unitaire définie ; Les atomes de calcium apparaissent sous forme de sphères blanches et les atomes de carbone sous forme de sphères rouges et bleues sur deux sites cristallographiques distincts, C1 (site Wyckoff de 4 g) et C2 (4 h), respectivement. (b) Géométrie d'un nanoruban polyacyne déprotoné ; Les distances C–C et les angles sont étiquetés CCC. Les coupes efficaces de la fonction de localisation électronique (ELF) calculée sont représentées dans des plans perpendiculaires (c) et parallèles (d) aux nanorubans de polyacène. crédit: Communications naturelles (2024). est ce que je: 10.1038/s41467-024-47138-2
Des chercheurs de l'Université de Bayreuth ont acquis de nouvelles connaissances dans le domaine de la chimie du carbone à haute pression : ils ont synthétisé deux nouveaux carbures – des composés de carbone et d'un autre élément chimique – dotés de structures uniques. Les résultats pourraient fournir une explication inattendue de la répartition généralisée des hydrocarbures aromatiques polycycliques dans l’univers. La recherche est publié Dans le magazine Communications naturelles.
Les carbures sont des composés de carbone et d'un autre élément chimique. Les carbures nouvellement synthétisés ressemblent à des composés de type organométallique et pourraient fournir de nouvelles informations sur le comportement de structures carbonées complexes sous des pressions et des températures extrêmement élevées.
La possibilité de l’existence ou de la formation de tels composés dans les conditions intérieures de la planète pourrait avoir des implications importantes pour les sciences de la Terre et l’astrobiologie, où ils pourraient être à l’origine d’hydrocarbures et jouer un rôle dans l’origine de la vie.
Sous la direction du professeur Leonid Dobrovinsky de l'Institut géologique bavarois et du professeur Dr Natalia Dobrovinskaya du laboratoire de cristallographie de l'université de Bayreuth, des recherches sur de nouveaux composés carbonés révèlent qu'ils contiennent des éléments structurels similaires à ceux trouvés dans des composés complexes. composés organiques. Molécules, mais déprotonées (c'est-à-dire qu'elles ne contiennent pas d'hydrogène).
Pour y parvenir, les chercheurs ont utilisé des cellules à enclume en diamant qui ont compressé de minuscules cristaux de carbure de calcium à des pressions de l'ordre du gigapascal à trois chiffres et les ont simultanément chauffés à des températures d'environ 3 000 degrés Celsius. Ces conditions sont cohérentes avec celles trouvées à une profondeur de 2 900 km à l’intérieur de la Terre. Le changement de pression et de température a entraîné la formation de carbure de calcium en deux nouveaux carbures : le polymorphe haute pression de CaC2 Et la Californie3C7.
Structure cristalline du Ca3C7 Avec une moyenne cumulative de 38 (1). Projection de la structure de Ca3C7 le long de l'axe a, en se concentrant sur des chaînes 2D d'atomes de carbone alignées le long de l'axe b. Les atomes de calcium apparaissent sous forme de sphères blanches et les atomes de carbone sous forme de sphères rouges et bleues dans les deux positions cristallographiques distinctes C1 (4c) et C2 (8d), respectivement. Les atomes de carbone, appelés C3(8d) et C4(8d), sont représentés par des sphères grises. (b) Géométrie de la chaîne discrète semi-poly (indénoindène) (p-PInIn) étiquetée avec les distances C-C et les angles C-C-C. c, d Des coupes efficaces de la fonction de localisation électronique (ELF) calculée dans les deux plans différents contenant les chaînes p-PInIn sont présentées. crédit: Communications naturelles (2024). est ce que je: 10.1038/s41467-024-47138-2
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Structure cristalline du Ca3C7 Avec une moyenne cumulative de 38 (1). Projection de la structure de Ca3C7 le long de l'axe a, en se concentrant sur des chaînes 2D d'atomes de carbone alignées le long de l'axe b. Les atomes de calcium apparaissent sous forme de sphères blanches et les atomes de carbone sous forme de sphères rouges et bleues dans les deux positions cristallographiques distinctes C1 (4c) et C2 (8d), respectivement. Les atomes de carbone, étiquetés C3(8d) et C4(8d), sont représentés par des sphères grises. (b) Géométrie de la chaîne discrète semi-poly (indénoindène) (p-PInIn) étiquetée avec les distances C-C et les angles C-C-C. c, d Montrer les sections efficaces de la fonction de localisation électronique (ELF) calculée dans les deux plans différents contenant les chaînes p-PInIn. crédit: Communications naturelles (2024). est ce que je: 10.1038/s41467-024-47138-2
Bien que le polymorphisme haute pression de CaC2 Il a la même composition chimique que la substance primaire, mais en diffère par la disposition spatiale des atomes et par ses propriétés chimiques. Le polymorphe possède des chaînes carbonées qui peuvent exister dans des conditions bien au-delà de celles connues pour exister dans les composés organiques conventionnels.
Il est possible que la formation de tels composés dans les conditions présentes à l’intérieur des planètes ait joué un rôle dans l’origine de la vie, car ils pourraient être à l’origine des hydrocarbures.
Le composé de formule chimique Ca3C7 Ils n’ont jamais été observés auparavant, leur synthèse et l’élucidation de leur structure représentent donc une avancée importante dans la compréhension du comportement des matériaux à base de carbone dans des conditions extrêmes.
« Nos découvertes repoussent non seulement les limites de la chimie connue du carbone, mais offrent également une nouvelle perspective sur la manière dont les structures complexes du carbone existent au plus profond de la Terre et peut-être sur d'autres planètes », a expliqué le professeur Leonid Dobrovinsky, chercheur principal de l'étude. Des cadavres. »
Le professeur Natalia Dobrovinskaya a ajouté : « Les similitudes entre ces carbures à haute pression et les composés organométalliques déprotonés ouvrent des possibilités passionnantes pour la conception de nouveaux matériaux dotés de propriétés électroniques, magnétiques et optiques uniques. »
Plus d'information:
Sayana Kandarkhayeva et al., Extension de la chimie du carbone à haute pression via la synthèse de CaC2 Et la Californie3C7 Avec du polyacène déprotoné et des nanorubans de type poly(indinoindine), Communications naturelles (2024). est ce que je: 10.1038/s41467-024-47138-2
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Les membres de l'équipage à bord de la station spatiale chinoise ont terminé avec succès les réparations après que des débris ont provoqué une panne de courant partielle dans l'installation, ont révélé mercredi des responsables de l'Agence chinoise pour l'espace habité (CMSA) lors d'une conférence de presse.
Les débris spatiaux ont heurté les câbles d'alimentation reliés aux ailes solaires du module central et ont été réparés par les astronautes lors de deux sorties dans l'espace à la station spatiale Tiangong, la plus récente au début du mois dernier.
L'équipage devrait revenir sur Terre le 30 avril après que les opérations de la station auront été transférées à l'équipage entrant de Shenzhou-18. Les médias d'État ont rapporté.
La CMSA s'efforce d'améliorer les procédures d'avertissement et d'évitement des collisions spatiales et a réduit le taux de fausses alarmes de 30 %, ont indiqué des responsables de l'agence. Dans le cadre d'une autre mesure visant à améliorer la sécurité, la caméra haute définition installée sur le bras robotique de Tiangong, ainsi que les caméras portables utilisées par les astronautes lors des sorties dans l'espace, seront utilisées pour examiner attentivement l'état de l'extérieur de la station afin de vérifier et d'analyser toute frappe. Mécanisme d'impact de petits débris.
La station spatiale chinoise orbite à environ 280 milles au-dessus de la Terre et à environ 30 milles au-dessus de la Station spatiale internationale. Cela place les deux installations en orbite proche de la Terre, là où se trouvent la plupart des déchets spatiaux dangereux.
Les débris spatiaux sont constitués de satellites déclassés, de parties de fusées usées et d'un grand nombre de petits fragments résultant de collisions aléatoires impliquant ces objets. Ils voyagent autour de la Terre à une vitesse fulgurante et toute frappe sur l’une ou l’autre station spatiale peut potentiellement causer des dégâts considérables.
Les opérateurs des deux installations orbitales disposent de systèmes pour surveiller les déchets les plus gros, et si l'un d'entre eux est considéré comme étant sur le point d'entrer en collision avec une station, l'installation est déplacée vers une orbite supérieure ou inférieure pour l'éviter.
Lors d'un incident dramatique survenu en 2021, les membres de l'équipage à bord de la Station spatiale internationale ont reçu l'ordre de se réfugier dans leur vaisseau spatial lorsqu'un nuage de débris spatiaux dangereux – créé par un essai antimissile russe qui a détruit un vieux satellite – s'est approché de manière alarmante de la station. . Heureusement, la Station spatiale internationale a pu éviter tout dommage et l'équipage a été autorisé à reprendre ses fonctions normales.
Alors que de plus en plus de déchets spatiaux apparaissent constamment, un certain nombre d'entreprises explorent différentes façons de les éliminer afin de rendre les opérations en orbite proche de la Terre plus sûres, non seulement pour les stations spatiales, mais également pour les satellites opérationnels qui alimentent les services vitaux sur Terre. .
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Les chercheurs ont identifié une enzyme capable de s’assembler en complexes aux géométries fractales. Les fractales – des modèles hiérarchiques dans lesquels des caractéristiques structurelles à des échelles plus grandes sont répétées à des échelles plus petites – sont bien connues au niveau macroscopique, mais on n'a pas encore observé qu'elles se formaient spontanément à partir de molécules biologiques au niveau moléculaire dans des cellules ou in vitro.
Maintenant, George K. une. Hochberg de l'Institut Max Planck de microbiologie terrestre et de l'Université Philips de Marburg, Jan M. Schuller de l'Université Philips de Marburg et leurs collègues ont découvert que l'enzyme citrate synthase extraite des cyanobactéries Staphylocoque long Les complexes se forment selon un motif fractal appelé triangle de Sierpiński (nature 2024, identification numérique : 10.1038/s41586-024-07287-2). Les triangles de Sierpiński sont constitués de petits triangles équilatéraux imbriqués dans des triangles équilatéraux plus grands.
Forme motivationnelle de S. rectangle La citrate synthase est l'hexadécane. Ces hexamères peuvent s'assembler en triangles de Sierpiński avec 18 ou 54 copies de la protéine (3 ou 9 hexamères). Pour former des fractales, l’enzyme tourne dans le sens opposé à celui dans lequel elle tourne pour lier le substrat pendant la catalyse. Les fractales « corrigent quelque chose d’une manière qui rend la stimulation difficile », explique Hochberg.
L’enzyme ne forme ces structures plus grandes que la nuit, lorsque le pH des cyanobactéries est approximativement neutre. « Il est possible que cette chose soit un accident inoffensif, car elle ne crée cette structure folle qu'à un moment de la journée où vous n'avez de toute façon pas besoin de l'enzyme », explique Hochberg. Le 18-mer se forme à des concentrations si faibles que Hochberg est convaincu qu’il est présent dans les cellules. Il pense que le 54-mer ne s’est peut-être pas formé physiologiquement.
Les chercheurs ont utilisé la reconstruction de la protéine ancestrale pour étudier comment l’enzyme a développé sa capacité à former des fractales. L'acide glutamique et l'histidine nécessaires à l'interface de formation des fractales étaient présents dans des protéines ancestrales qui ne formaient pas de fractales. Le remplacement de la glutamine par la leucine a supprimé l’interaction qui empêchait la formation fractale. Ce changement les a incités à se rassembler.
« C'est étrange d'un point de vue évolutionniste », dit Hochberg. « Ce que cela signifie, c'est que tous les liens positifs qui unissent cette chose étaient déjà là. »
« C'est un excellent exemple de la façon dont les caprices de l'évolution peuvent conduire à la formation de structures qui seraient autrement difficiles à réaliser grâce à la conception de protéines, car les contacts interfaciaux, les conflits stériques et la flexibilité angulaire doivent être programmés dans une hiérarchie de facteurs non covalents. interactions », a écrit François Panix, qui a conçu des matériaux contenant la protéine On à l’Université de Washington, a déclaré dans un e-mail : « Un seul élément constitutif est exposé lorsqu’il s’assemble en une fractale. »
L'élimination de la capacité de l'enzyme à former des fractales n'a eu aucun effet notable sur les cellules, explique Hochberg. « Il est si facile de produire ces choses pour l'évolution en une seule étape mutationnelle, que nous devrions en fait nous attendre à ce que cela se produise parfois par hasard », dit-il. Si quelqu'un découvre un assemblage étrange similaire dans un autre organisme, il pourrait se demander s'il ne s'agit que d'un accident inoffensif, explique Hochberg.
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