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Persévérance : le son a deux vitesses différentes sur Mars, selon un rover de la NASA | les sciences et la technologie

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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.

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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.

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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.

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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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Une vidéo captivante montre de mystérieux calmars des grands fonds serrant des œufs : ScienceAlert

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Une vidéo captivante montre de mystérieux calmars des grands fonds serrant des œufs : ScienceAlert

Dans les eaux froides et sombres du golfe de Californie, un étrange calmar a été découvert en train d’observer ses petits.

Dans des profondeurs hors de portée du soleil, un véhicule télécommandé a repéré une espèce de céphalopode que peu d’humains, voire aucun, auraient jamais vu. Elle tenait fermement une grappe d’œufs dans ses bras.

Ce serait déjà assez inhabituel en soi ; Peu de calmars couvent leurs œufs de cette manière. Mais ces œufs étaient également inhabituellement gros, étant deux fois plus gros que les autres œufs de calmar en incubation.

« Les fonds marins constituent le plus grand espace habitable sur Terre et il y a beaucoup à découvrir. » déclare le scientifique marin Stephen Haddock Institut de recherche sur l’aquarium de la baie de Monterey (MBARI).

« Notre rencontre inattendue avec des œufs de calmar géant a attiré l’attention de tout le monde dans la salle de contrôle du navire. Cette observation remarquable souligne la diversité des façons dont les animaux s’adaptent aux défis uniques de la vie dans les profondeurs. »

La lumière du soleil ne peut pas pénétrer dans les profondeurs où se trouve ce calmar. En conséquence, il fait toujours très froid et sombre. (Mbaré/YouTube)

Bien que les stratégies de reproduction d’un certain nombre d’espèces de calmars restent un mystère, celles dont nous connaissons généralement quelque chose. Ils ont une approche parentale « shot and run », où les œufs sont laissés dans des boules de mucus gélatineuses géantes et bizarres, ou sont déposés directement sur le fond marin.

Mais nous en savons encore moins sur les calmars qui se reproduisent dans les profondeurs de l’océan, où nos explorations ont à peine pénétré.

Avec les véhicules télécommandés, on commence à en apprendre davantage. Les chercheurs contrôlant ces navires scientifiques depuis un navire à la surface ont vu un certain nombre de calmars des grands fonds transportant des centaines d’œufs, liés ensemble dans une feuille qui permet à la mère de regarder les précieux bébés grandir et éclore en larves qui peuvent nager librement et se débrouiller seuls.

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Ce calamar et ses petits, récemment annoncés, ont été repérés lors d’une expédition dans le golfe de Californie en 2015. Lors d’une des plongées, le ROV Dr Ricketts J’ai rencontré le monstre qui se cache à une profondeur de 2 566 mètres (8 419 pieds), en plein milieu de la mer. Zone de profondeur.

Bien que les ROV MBARI aient observé jusqu’à présent un total de 17 calmars couveurs, la plupart ont des plaques d’œufs plus petites, transportant jusqu’à 3 000 œufs à la fois. Les chercheurs ont estimé que cette mère calmar ne portait que quelques œufs, peut-être 30 ou 40. Chaque œuf était gros, jusqu’à 11,7 mm (0,46 po) de diamètre.

Peut-être que tu appartiens à Gonatidés, ou calmar brassard, famille. Bien qu’il s’agisse des premiers calmars reproducteurs connus avec des œufs aussi gros, d’autres espèces de calmars qui pondent de gros œufs nous donnent une idée des avantages d’une plus grande taille par rapport à un plus grand nombre.

Naturellement, avoir un plus grand nombre de descendants augmente les chances que certains survivent jusqu’à l’âge adulte et donnent naissance à leurs propres bébés calamars. Mais les conditions dans les profondeurs marines sont plus stables et prévisibles que dans les eaux situées au-dessus, où la disponibilité de nourriture ou de prédateurs peut être plus préoccupante.

Cela signifie que des œufs plus gros qui éclosent avec des larves plus grosses et plus robustes pourraient constituer une meilleure stratégie de reproduction. C’est ce que les scientifiques ont observé chez quelques autres espèces (non couveuses) qui vivent dans les profondeurs marines.

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Porter des œufs est probablement une excellente stratégie pour assurer leur sécurité à mesure que les bébés grandissent. Les chercheurs estiment qu’il faut entre un et quatre ans pour que les embryons se développent pleinement, ce qui est long pour être vulnérables. Ce calmar nouvellement découvert prend la survie de sa progéniture si au sérieux qu’elle se sacrifiera pour cela.

« L’incubation est très épuisante pour la mère du calmar. Elle ne mange pas pendant qu’elle porte ses œufs et finit par mourir après l’éclosion de ses œufs. Mais ses sacrifices améliorent les chances de survie de sa progéniture. Ce n’est qu’une des nombreuses adaptations remarquables qui peuvent aider les céphalopodes à survivre. dans les profondeurs de la mer. » Le biologiste marin Henk Jan Hoving expliqueanciennement chez MBARI, travaille désormais au Centre GEOMAR-Helmholtz pour la recherche océanique à Kiel, en Allemagne.

« Les calmars jouent un rôle important dans l’océan – ce sont de féroces prédateurs et une source de nourriture vitale pour de nombreux animaux, même les humains – mais nous avons encore beaucoup à apprendre sur les calmars des grands fonds. »

Cette découverte a été documentée dans la revue écologie.

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L’étude a révélé que l’eau douce est apparue pour la première fois sur Terre il y a 4 milliards d’années.

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L’étude a révélé que l’eau douce est apparue pour la première fois sur Terre il y a 4 milliards d’années.

L’eau douce provenant de sources atmosphériques est apparue sur Terre il y a environ 4 milliards d’années, soit 500 millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait, selon une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Geoscience.

Lorsque la Terre s’est formée pour la première fois il y a environ 4,5 milliards d’années, au début de la période géologique connue sous le nom d’Hadéen, elle était initialement en fusion. Au fur et à mesure que sa couche externe se refroidissait, la croûte de la planète s’est formée. Cependant, la chronologie de l’apparition des réservoirs d’eau douce sur Terre reste jusqu’à présent incertaine.

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Sanglant pour se mettre à l'abri du sang

Simuler la Terre à ses débuts

(Image : Simon Marchi/NASA)

Les chercheurs ont trouvé des traces d’eau douce dans d’anciens cristaux de zircon des Jack Hills en Australie occidentale. En effectuant une analyse isotopique de l’oxygène sur ces cristaux, ils ont déterminé le début du cycle hydrologique. Résistants aux intempéries et aux changements environnementaux, ces zircons sont les plus anciens de la Terre et fournissent des informations rares et profondes sur les débuts de l’histoire de la planète.

« Nous avons pu retracer les origines du cycle hydrologique, qui est le mouvement continu de l’eau entre la terre, les océans et l’atmosphère à travers des processus tels que l’évaporation et les précipitations, Dr Hamid Jamal Al-Din, chercheur principal à l’École de la Terre et des précipitations. Les sciences planétaires de l’Université Curtin et de l’Université Khalifa aux Émirats arabes unis ont déclaré : Ce cycle est essentiel au maintien des écosystèmes et de la vie sur notre planète.

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Docteur"C'est un monde de dessin animé de premier ordre avec la marque australienne Hells City, ce qui permet à tout le monde de le porter facilement. Merci beaucoup.Docteur"C'est un monde de dessin animé de premier ordre avec la marque australienne Hells City, ce qui permet à tout le monde de le porter facilement. Merci beaucoup.

Le Dr Hugo K. H. Ollerock tient la roche contenant les cristaux de zircon qui ont permis de déterminer la découverte.

(Image : Université Curtin)

Le Dr Jamal Al-Din a expliqué que l’analyse d’anciens zircons a retardé de 500 millions d’années l’apparition de l’eau douce sur Terre. « En examinant de petits cristaux de zircon, nous avons trouvé des signatures isotopiques de l’oxygène exceptionnellement légères, qui indiquent une interaction avec l’eau douce plutôt qu’avec l’eau salée de l’océan, remontant à 4 milliards d’années », a-t-il déclaré.

Les isotopes légers de l’oxygène résultent généralement de réactions entre l’eau chaude et douce et les roches situées à plusieurs kilomètres sous la surface de la Terre. « Pour que les zircons que nous avons analysés aient des signatures d’oxygène aussi légères, les roches doivent avoir été altérées par l’eau douce, fondues, puis solidifiées à nouveau : « Cette preuve de l’eau douce il y a 4 milliards d’années remet en question l’hypothèse. théorie selon laquelle « La Terre était entièrement recouverte par l’océan à cette époque ».

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Jacques Hales Posterilia Urbanisme Plus tard, il y a plus d'aventures dans un monde plus moderneJacques Hales Posterilia Urbanisme Plus tard, il y a plus d'aventures dans un monde plus moderne

L’endroit où la roche a été trouvée

(Image : NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS et équipe scientifique américano-japonaise ASTER)

Le Dr Hugo KH Ollerock, également de l’École des sciences de la Terre et des planètes de l’Université Curtin et membre de l’équipe de recherche, a souligné l’importance de cette découverte pour comprendre la formation de la Terre et l’origine de la vie.

« Cette découverte met non seulement en lumière les débuts de l’histoire de la Terre, mais suggère également que les continents et l’eau douce ont ouvert la voie à l’émergence de la vie dans un laps de temps relativement court, moins de 600 millions d’années après la formation de la Terre. Nos recherches représentent une avancée majeure. dans la compréhension des débuts de l’histoire de la Terre et ouvre les portes aux études futures sur les origines de la vie.

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Le télescope Webb de la NASA détecte les espèces de carbone les plus éloignées connues dans l’univers

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Le télescope Webb de la NASA détecte les espèces de carbone les plus éloignées connues dans l’univers

Les astronomes ont découvert le carbone connu le plus éloigné de l’univers, remontant à seulement 350 millions d’années après le Big Bang. Cette découverte – issue du télescope spatial Webb de la NASA – a utilisé les observations infrarouges de l’actuel Advanced Extragalactic Deep Survey pour identifier le carbone dans une toute jeune galaxie qui s’est formée peu de temps après la nuit des temps.

Les résultats obligeront probablement les cosmologistes et les théoriciens à repenser une grande partie de tout ce qu’ils savent sur l’enrichissement chimique de notre univers.

Dans une recherche acceptée pour publication dans la revue Astronomie et astrophysiqueUne équipe internationale dirigée par des astronomes de l’Université de Cambridge au Royaume-Uni a détaillé ses observations de cette ancienne galaxie, connue sous le nom de GS-z12. Il est situé à un redshift supérieur à 12, près de l’aube cosmique.

« Il s’agit non seulement de la première découverte confirmée de carbone, mais aussi de la première découverte confirmée de tout élément chimique autre que les éléments primitifs produits par le Big Bang (hydrogène, hélium et traces de lithium), Francesco DiEugenio, auteur principal de l’article. . Un astrophysicien de l’Université de Cambridge me l’a dit par e-mail.

La découverte de ce carbone si tôt dans l’histoire cosmique pourrait également signifier que quelque part là-bas, la vie aurait pu démarrer plus tôt que prévu.

Cette découverte remet également en question nos modèles d’évolution chimique, dit DiEugenio. « Nous ne nous attendions pas à voir des abondances aussi élevées de carbone en oxygène avant plus tard dans l’histoire de l’univers », dit-il. Par conséquent, notre découverte indique des canaux d’enrichissement chimique nouveaux et inattendus dans l’univers primitif, explique Diogenio.

En raison de la faiblesse exceptionnelle de ces galaxies lointaines, l’équipe n’a pu détecter le carbone qu’après environ 65 heures d’observations par spectroscopie proche infrarouge.

Les astronomes utilisent la spectroscopie pour étudier l’absorption et l’émission de lumière et d’autres rayonnements par la matière. Chaque élément possède sa propre empreinte chimique qui apparaît dans le spectre de la cible céleste, ce qui a permis dans ce cas d’identifier de manière surprenante le carbone à des époques aussi précoces.

Comment ce carbone a-t-il été créé ?

Diogenio dit que le Big Bang n’a produit que de l’hydrogène, de l’hélium et des traces de lithium. Par conséquent, ce carbone – et tout le carbone de l’univers – doit avoir été produit à l’intérieur des étoiles, dit-il. Une partie du carbone est produite dans des étoiles massives à courte durée de vie, et une autre dans des étoiles de faible masse à longue durée de vie, explique DiEugenio.

Carbone via supernovae

Dans GS-z12, qui a une masse d’environ 50 millions de masses solaires seulement, nous pouvons exclure le deuxième scénario, car l’univers était si jeune que les étoiles de faible masse n’avaient pas assez de temps pour apporter des quantités significatives de carbone, explique DiEugenio. . Il dit que cela signifie qu’il a été produit dans des étoiles massives. Cependant, le rapport carbone/oxygène que nous observons dans GS-z12 ne correspond pas à celui des étoiles massives connues, explique Diogenio. C’est pourquoi nous pensons que cette découverte de carbone pourrait avoir été produite dans des types d’étoiles massives plus exotiques, telles que les étoiles du troisième groupe, dit-il.

Les étoiles du groupe III sont un groupe théorique des premières étoiles de l’univers.

Selon certains modèles, lorsque ces premières étoiles ont explosé en supernova, elles auraient pu libérer moins d’énergie que prévu initialement, suggère l’Université de Cambridge. Dans ce cas, il s’agit du carbone, qui était présent dans l’exosphère des étoiles et était moins lié gravitationnellement que l’oxygène, selon l’université. Par conséquent, ce carbone aurait pu s’échapper plus facilement et se propager dans toute la galaxie, tandis qu’une grande quantité d’oxygène serait retombée et s’effondrerait dans un trou noir, a expliqué l’université.

Ce carbone serait-il le résultat d’une étoile de Population III devenue supernova ?

« Nous ne savons pas avec certitude quel type d’étoile a produit ce carbone », explique DiEugenio. Cependant, étant donné le temps très court disponible pour l’évolution stellaire, celle-ci doit provenir d’explosions de supernova provoquées par la mort d’étoiles massives, explique Diogenio. Selon lui, des preuves allant de l’univers local jusqu’à un milliard d’années après le Big Bang montrent que le rapport carbone/oxygène produit par les supernovae est bien inférieur à ce que nous observons dans cette galaxie.

Rapports carbone/oxygène

Expliquer le rapport carbone/oxygène élevé observé dans le GS-z12 est difficile dans le cadre actuel, explique DiEugenio. Dans ce contexte, il existe certains scénarios théoriques dans lesquels les supernovae du groupe III produisent des ratios carbone/oxygène élevés ; Il dit que ce serait un scénario approprié, mais qu’il doit être confirmé.

Quant au carbone découvert ?

Diogenio dit qu’il a été produit dans l’une des coques internes brûlant de l’hélium d’une étoile massive alors qu’elle était sur le point de devenir une supernova. Il dit que lorsque l’étoile est devenue supernova, son gaz riche en carbone est revenu dans la galaxie.

C’est à ce moment-là qu’il est devenu détectable.

Ces premières supernovae et leurs sous-produits représentent les premières étapes de l’enrichissement chimique cosmique. Des milliards d’années plus tard, cette évolution chimique a conduit à l’émergence d’un groupe de galaxies telles que notre propre Voie Lactée ; Chimiquement riche et – sur cette planète du moins – regorgeant de vie basée sur le carbone.

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