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Un piratage innovant de la photosynthèse ouvre la voie à des percées dans le domaine des énergies renouvelables
Dans un développement révolutionnaire, les chercheurs ont réussi à « pirater » les étapes initiales de la photosynthèse – le processus naturel qui alimente la majorité de la vie sur Terre. En révélant de nouvelles techniques pour extraire l’énergie de ce processus, les découvertes pourraient ouvrir la voie à la production de carburant propre et à des solutions d’énergie renouvelable à l’avenir. Crédit : Robin Horton
Les chercheurs ont « piraté » les premières étapes de[{ » attribute= » »>photosynthesis, the natural machine that powers the vast majority of life on Earth, and discovered new ways to extract energy from the process, a finding that could lead to new ways of generating clean fuel and renewable energy.
“We didn’t know as much about photosynthesis as we thought we did, and the new electron transfer pathway we found here is completely surprising.” — Dr. Jenny Zhang
An international team of physicists, chemists and biologists, led by the University of Cambridge, was able to study photosynthesis – the process by which plants, algae, and some bacteria convert sunlight into energy – in live cells at an ultrafast timescale: a millionth of a millionth of a second.
Despite the fact that it is one of the most well-known and well-studied processes on Earth, the researchers found that photosynthesis still has secrets to tell. Using ultrafast spectroscopic techniques to study the movement of energy, the researchers found the chemicals that can extract electrons from the molecular structures responsible for photosynthesis do so at the initial stages, rather than much later, as was previously thought. This ‘rewiring’ of photosynthesis could improve how it deals with excess energy, and create new and more efficient ways of using its power. The results were reported on March 22 in the journal Nature.
Bien que la photosynthèse soit un processus largement connu et largement étudié, des chercheurs de l’Université de Cambridge ont découvert qu’elle recèle encore des secrets cachés. En utilisant des techniques de spectroscopie ultrarapide, ils ont découvert que l’extraction d’électrons des structures moléculaires responsables de la photosynthèse se produit à des stades plus précoces qu’on ne le supposait auparavant. Ce « recâblage » de la photosynthèse pourrait conduire à une meilleure gestion de l’excès d’énergie et au développement de nouvelles façons plus efficaces d’exploiter son potentiel. Crédit : Mary Ayers
« Nous n’en savions pas autant sur la photosynthèse que nous le pensions, et la nouvelle voie de transfert d’électrons que nous avons découverte ici est assez surprenante », a déclaré le Dr.
Bien que la photosynthèse soit un processus naturel, les scientifiques ont également étudié comment elle pourrait être utilisée pour aider à lutter contre la crise climatique, en simulant des processus photosynthétiques pour générer des carburants propres à partir de la lumière du soleil et de l’eau, par exemple.
Zhang et ses collègues essayaient à l’origine de comprendre pourquoi une molécule en forme d’anneau appelée quinone pouvait « voler » des électrons de la photosynthèse. Les alcénones sont de nature courante et peuvent facilement accepter et abandonner des électrons. Les chercheurs ont utilisé une technique appelée spectroscopie d’absorption transitoire ultrarapide pour étudier le comportement des quinones dans les cyanobactéries photosynthétiques.
Une équipe internationale de scientifiques a étudié le processus de photosynthèse dans les cellules vivantes sur une échelle de temps ultra-rapide d’un millionième de millionième de seconde. Malgré des recherches approfondies, la photosynthèse détient encore des secrets non découverts. En utilisant des techniques de spectroscopie ultrarapide, l’équipe a découvert que les produits chimiques extraient les électrons des structures moléculaires impliquées dans la photosynthèse à des stades beaucoup plus précoces qu’on ne le pensait auparavant. Ce « recâblage » peut améliorer la gestion de l’excès de puissance par le processus et générer de nouvelles façons efficaces d’exploiter sa puissance. 1 crédit
« Personne n’avait correctement étudié comment cette molécule interagit avec les mécanismes de la photosynthèse à un stade aussi précoce de la photosynthèse : nous pensions utiliser une nouvelle technique pour confirmer ce que nous savions déjà », a déclaré Zhang. « Au lieu de cela, nous avons trouvé une toute nouvelle voie, et nous avons un peu ouvert la boîte noire de la photosynthèse. »
En utilisant la spectroscopie ultrarapide pour surveiller les électrons, les chercheurs ont découvert que l’échafaudage protéique où se produisent les réactions chimiques initiales de la photosynthèse est « fuyant », permettant aux électrons de s’échapper. Cette infiltration peut aider les plantes à se protéger contre les dommages causés par une lumière vive ou changeant rapidement.
« La physique de la photosynthèse est extrêmement impressionnante », a déclaré le co-premier auteur Tomi Baikie, du laboratoire Cavendish de Cambridge, « Normalement, nous travaillons sur des matériaux d’ordre supérieur, mais l’observation du transfert de charge à travers les cellules ouvre des opportunités fascinantes pour de nouvelles découvertes sur comment fonctionne la nature.
a déclaré le co-premier auteur, le Dr Laura Way, qui a effectué le travail au Département de biochimie, maintenant basé à l’Université de Turku, en Finlande. « Le fait que nous ne connaissions pas l’existence de cette voie est passionnant, car nous pouvons l’exploiter pour extraire plus d’énergie des énergies renouvelables. »
Selon les chercheurs, être capable d’extraire la cargaison au début du processus de photosynthèse pourrait rendre le processus plus efficace lors de la manipulation des voies photosynthétiques pour générer du carburant propre à partir du soleil. De plus, la capacité de réguler la photosynthèse peut signifier que les cultures pourraient mieux résister à la lumière intense du soleil.
« De nombreux scientifiques ont essayé d’extraire des électrons d’un point antérieur de la photosynthèse, mais ils ont dit que ce n’était pas possible car l’énergie est enfouie dans l’échafaudage protéique », a déclaré Zhang. « Le fait que nous ayons pu le voler lors d’une opération précédente est incroyable. Au début, nous pensions avoir fait une erreur : il nous a fallu du temps pour nous convaincre que nous l’avions fait. »
La clé de la découverte était l’utilisation de la spectroscopie ultrarapide, qui a permis aux chercheurs de suivre le flux d’énergie dans les cellules photosynthétiques vivantes à l’échelle de la femtoseconde, soit un millième de billionième de seconde.
« L’utilisation de ces méthodes ultra-rapides nous a permis de mieux comprendre les premiers événements de la photosynthèse, dont dépend la vie sur Terre », a déclaré le co-auteur, le professeur Christopher Howe, du Département de biochimie.
Référence : « Photosynthèse recâblée sur une échelle de temps picoseconde » par Tommy K. Paiki, Laura TY, Joshua M. Lawrence, Heights Medipaly, Erwin Reisner, Mark M. Nowaczyk, Richard H. Friend, Christopher J. Howe, Christophe Schneiderman, Akshay Rao et Jenny Zhang, 22 mars 2023, disponible ici. nature.
DOI : 10.1038/s41586-023-05763-9
La recherche a été soutenue en partie par le Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), le Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC) et fait partie de UK Research and Innovation (UKRI), ainsi que du Winton Program for Sustainability Physics at l’Université. Cambridge, Commonwealth de Cambridge, Fonds européen et international et programme de recherche et d’innovation de l’UE Horizon 2020. Jenny Zhang est boursière David Phillips du département de chimie et boursière du Corpus Christi College de Cambridge. Tomi Baikie est boursière NanoFutures au Cavendish Lab. Laura Way est boursière postdoctorale à la Novo Nordisk Foundation, Université de Turku.
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
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.
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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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