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Un tout nouveau type d’onde magnétique balayant le noyau externe de la Terre a été découvert

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Un tout nouveau type d’onde magnétique balayant le noyau externe de la Terre a été découvert

En utilisant les informations de la mission satellite Swarm de l’Agence spatiale européenne, les scientifiques ont découvert un tout nouveau type d’onde magnétique qui balaie la partie externe du noyau externe de la Terre tous les sept ans. Cette découverte remarquable ouvre une nouvelle fenêtre sur un monde que nous ne pourrons jamais voir. Cette vague mystérieuse oscille tous les sept ans et se propage vers l’ouest à des vitesses allant jusqu’à 1 500 kilomètres (900 miles) par an. Crédit : ESA/Planet Insights

Alors que les éruptions volcaniques et les tremblements de terre rappellent instantanément que l’intérieur de la Terre n’est pas paisible, il existe également d’autres processus dynamiques insaisissables qui se produisent au plus profond de nos pieds. En utilisant les informations de la mission satellite Swarm de l’Agence spatiale européenne, les scientifiques ont découvert un tout nouveau type d’onde magnétique qui balaie la partie externe du noyau externe de la Terre tous les sept ans. Cette découverte remarquable, présentée aujourd’hui au symposium Living Planet de l’Agence spatiale européenne, ouvre une nouvelle fenêtre sur un monde que nous ne pourrons jamais voir.

Champ magnétique terrestre C’est comme une énorme bulle qui nous protège des assauts du rayonnement cosmique et des particules chargées transportées par les vents violents qui échappent à la gravité du soleil et traversent le système solaire. Sans notre champ magnétique, la vie telle que nous la connaissons ne pourrait pas exister.

constellation d'essaims

essaim de constellations. Crédit : ESA/ATG Medialab

Comprendre exactement comment et où notre champ magnétique est créé, pourquoi il fluctue constamment, comment il interagit avec le vent solaire et, en fait, pourquoi il s’affaiblit actuellement, n’est pas seulement d’un intérêt académique mais également bénéfique pour la société. par exemple, Les tempêtes solaires peuvent détruire les réseaux de communication Et les systèmes de navigation et les satellites, alors que nous ne pouvons rien faire contre les changements du champ magnétique, comprendre cette force invisible nous aide à nous préparer.

La majeure partie du champ est créée par un océan de fer liquide surchauffé et tourbillonnant qui forme le noyau externe de la Terre à 3 000 kilomètres (1 900 milles) sous nos pieds. Agissant comme un conducteur tournant dans une dynamo de vélo, il génère des courants électriques et un champ électromagnétique en constante évolution.

La mission Swarm de l’Agence spatiale européenne, composée de trois satellites identiques, mesure ces signaux magnétiques provenant du noyau terrestre, ainsi que d’autres signaux provenant de la croûte terrestre, des océans, de l’ionosphère et de la magnétosphère.

Depuis le lancement de trois satellites Swarm en 2013, les scientifiques ont analysé leurs données pour mieux comprendre de nombreux processus naturels de la Terre, de climat spatial tome Physique et dynamique Le cœur orageux de la terre.


En utilisant les informations de la mission satellite Swarm de l’Agence spatiale européenne, les scientifiques ont découvert un tout nouveau type d’onde magnétique qui balaie la partie externe du noyau externe de la Terre tous les sept ans. Cette découverte remarquable ouvre une nouvelle fenêtre sur un monde que nous ne pourrons jamais voir. Cette vague mystérieuse oscille tous les sept ans et se propage vers l’ouest à des vitesses allant jusqu’à 1 500 kilomètres (900 miles) par an. Crédit : ESA/Planet Insights

Mesurer notre champ magnétique depuis l’espace C’est le seul véritable moyen d’explorer les profondeurs du noyau terrestre. La sismologie et la physique minérale fournissent des informations sur les propriétés physiques du noyau, mais elles n’éclairent en rien le mouvement générateur de dynamo du noyau externe liquide.

Mais maintenant, en utilisant les données de la mission Swarm, les scientifiques ont découvert un secret caché.

Un article publié dans le magazine Actes de l’Académie nationale des sciences, décrit comment une équipe de scientifiques a découvert un nouveau type d’onde magnétique qui balaie la « surface » du noyau externe de la Terre – là où le noyau rencontre le manteau. Cette vague mystérieuse oscille tous les sept ans et se propage vers l’ouest à des vitesses allant jusqu’à 1 500 kilomètres (900 miles) par an.

« La géophysique a longtemps théorisé l’existence de telles ondes, mais on pense qu’elles se produisent sur des échelles de temps beaucoup plus longues que nos recherches ne l’ont montré », a déclaré Nicholas Gillet, de l’Université Grenoble Alpes et auteur principal de l’article.

Les mesures du champ magnétique des instruments terrestres ont suggéré qu’il y avait une sorte de mouvement des ondes, mais nous avions besoin de la couverture mondiale que les mesures depuis l’espace fournissent pour révéler ce qui se passe réellement.

« Nous avons combiné les mesures satellitaires de Swarm, ainsi que celles de la précédente mission allemande Champ et de la mission danoise Ørsted, avec un modèle informatique de la géodynamo pour expliquer ce que les données au sol causaient – et cela a conduit à notre découverte. »

Du fait de la rotation de la Terre, ces ondes s’alignent en colonnes le long de l’axe de rotation. Les changements de mouvement et de champ magnétique associés à ces ondes sont les plus forts près de la région équatoriale du noyau.

Alors que la recherche affiche des ondes magnétiques de Coriolis proches d’une période de sept ans, la question de l’existence de telles ondes qui oscilleraient à différentes périodes demeure cependant.

Le Dr Gillett a ajouté : « Les ondes magnétiques sont probablement causées par des perturbations profondes dans le noyau fluide de la Terre, éventuellement liées aux panaches de flottabilité. Chaque onde est déterminée par sa durée et son échelle de longueur typique, et la période dépend des caractéristiques des forces agissantes. ondes magnétiques de Coriolis, la période dénote sur la force du champ magnétique à l’intérieur du cœur.

« Nos recherches suggèrent qu’il pourrait y avoir d’autres vagues comme celle-ci, éventuellement avec des durées plus longues – mais leur découverte dépend de recherches supplémentaires. »

Elias Daras, scientifique de la mission Swarm de l’ESA, a déclaré : « Cette recherche actuelle améliorera certainement le modèle scientifique du champ magnétique dans le noyau externe de la Terre. Elle pourrait également nous donner un nouvel aperçu de la conductivité électrique du manteau inférieur ainsi que de la L’histoire thermique de la Terre. »

Référence : « Les données magnétiques par satellite révèlent des ondes interannuelles dans le noyau de la Terre » par Nicholas Gillett, Felix Gerek, Dominic Gault, Tobias Schweiger, Julian Ober et Matthew Estas, 21 mars 2022, Actes de l’Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2115258119

Avec le soutien du programme Science for Society de l’Agence spatiale européenne, cette recherche a été présentée lors du Symposium sur la biologie planétaire de l’Agence spatiale européenne qui a eu lieu cette semaine à Bonn, en Allemagne. Les participants entendent parler des dernières découvertes scientifiques sur notre planète et comment l’observation de la Terre depuis l’espace soutient la recherche environnementale et l’action pour lutter contre la crise climatique. Ils entendent également parler des nouvelles technologies spatiales et des nouvelles opportunités qui émergent dans le secteur en évolution rapide de l’observation de la Terre. Les sessions sélectionnées sont diffusées, voir Chaînes Web TV de l’ESA.

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La Chine et la France lancent un satellite pour mieux comprendre l’univers

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La Chine et la France lancent un satellite pour mieux comprendre l’univers

Xichang : Un satellite franco-chinois sera lancé samedi à la recherche des explosions les plus puissantes de l’univers, un exemple marquant de coopération entre une puissance occidentale et le géant asiatique.

Le Space Variable Object Observer (SVOM), développé par des ingénieurs des deux pays, recherchera des sursauts gamma dont la lumière a parcouru des milliards d’années-lumière pour atteindre la Terre.

Le satellite de 930 kilogrammes transportant quatre instruments – deux français et deux chinois – sera lancé à bord d’une fusée chinoise Longue Marche 2-C depuis une base spatiale de Xichang, dans le sud-ouest de la province du Sichuan.

Les sursauts gamma se produisent généralement après l’explosion d’étoiles massives – celles 20 fois plus massives que le Soleil – ou la fusion d’étoiles compactes.

Les rayons cosmiques extrêmement brillants peuvent émettre une explosion d’énergie équivalente à plus d’un milliard de soleils.

Uri Gottlieb, astrophysicien au Center for Astrophysics du Flatiron Institute de New York, explique à l’AFP que les observer, c’est comme « regarder en arrière dans le temps, car la lumière de ces objets met beaucoup de temps à nous parvenir ».

– ‘Beaucoup de mystères’ –

Les rayons portent des traces de nuages ​​de gaz et de galaxies qu’ils traversent au cours de leur voyage dans l’espace, ce qui constitue une donnée précieuse pour mieux comprendre l’histoire et l’évolution de l’univers.

« SVOM a le potentiel de percer de nombreux mystères dans le domaine des sursauts gamma, notamment en révélant les GRB les plus éloignés de l’univers, qui correspondent aux plus anciens GRB », a déclaré Gottlieb.

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Les explosions les plus lointaines identifiées à ce jour se sont produites seulement 630 millions d’années après le Big Bang, soit cinq pour cent de l’âge actuel de l’univers.

« Nous nous intéressons aux sursauts gamma en tant que tels, car ce sont des explosions cosmiques très intenses qui nous permettent de mieux comprendre la mort de certaines étoiles », a déclaré Frederick Denny, astrophysicien à l’Institut d’astrophysique. Paris.

« Toutes ces données permettent de tester les lois de la physique avec des phénomènes impossibles à reproduire en laboratoire sur Terre. »

Une fois analysées, les données peuvent aider à mieux comprendre la composition de l’espace, la dynamique des nuages ​​de gaz ou d’autres galaxies.

Le projet est issu d’un partenariat entre les agences spatiales française et chinoise ainsi que d’autres groupes scientifiques et techniques des deux pays.

Une coopération spatiale à ce niveau entre l’Occident et la Chine est assez rare, d’autant plus que les États-Unis ont interdit toute coopération entre la NASA et Pékin en 2011.

– Course contre le temps –

Jonathan McDowell, astronome au Centre d’astrophysique Harvard-Smithsonian aux États-Unis, a déclaré : « Les préoccupations américaines concernant le transfert de technologie ont empêché les alliés américains de coopérer dans une large mesure avec les Chinois, mais cela arrive parfois. »

En 2018, la Chine et la France ont lancé conjointement CFOSAT, un satellite océanographique principalement utilisé pour la météorologie maritime.

Plusieurs pays européens ont participé au programme chinois d’exploration lunaire Chang’e.

Bien que SVOM ne soit « en aucun cas unique », a déclaré McDowell, il reste « important » dans le contexte de la coopération spatiale entre la Chine et l’Occident.

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Une fois qu’il aura atteint une orbite à 625 kilomètres (388 miles) au-dessus de la Terre, le satellite enverra ses données aux observatoires.

Le principal défi est que les sursauts gamma sont très courts, ce qui oblige les scientifiques à courir contre la montre pour collecter des informations.

Dès qu’une explosion est détectée, SVOM envoie une alerte à l’équipe en service 24 heures sur 24.

D’ici cinq minutes, ils devront faire fonctionner un réseau de télescopes au sol qui s’aligneront précisément sur l’axe de la source d’explosion pour faire des observations plus détaillées.

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Il y a toujours eu quelque chose qui cloche à propos de la nébuleuse du Crabe. Webb a révélé pourquoi !

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La nébuleuse du Crabe m’a toujours fasciné, même si elle me fascine car elle ne ressemble pas du tout à un crabe ! Ils sont le résultat d’une étoile qui a explosé à la fin de sa vie en 1054 après JC, laissant derrière elle ce que l’on appelle un reste de supernova. A cette époque, l’explosion était visible à l’œil nu, même de jour. On pensait que la supernova à l’origine du nuage provenait d’une étoile moins évoluée dotée d’un noyau composé d’oxygène, de néon et de magnésium. Des études récentes du télescope spatial James Webb révèlent qu’il pourrait s’agir en fait de l’effondrement du noyau d’une étoile riche en fer.

La nébuleuse du Crabe se trouve dans la constellation du Taureau avec un diamètre de 11 années-lumière. Au plus profond du nuage, qui s’étend à une vitesse de 1 500 kilomètres par seconde, se trouve une étoile à neutrons en rotation rapide connue sous le nom de pulsar. Il émet un faisceau de rayonnement électromagnétique qui traverse l’espace comme un phare balayant l’océan. Elle a fait l’objet de nombreuses études pour connaître la dynamique de l’évolution stellaire.

Des études antérieures ont tenté de comprendre l’énergie cinétique totale de l’explosion initiale en fonction de la vitesse du nuage en expansion. Les données suggèrent que la supernova avait une énergie relativement faible, de sorte que l’étoile progénitrice avait probablement une masse de 8 à 10 fois supérieure à celle du Soleil. Si elle avait été plus massive, elle aurait connu une supernova plus violente qui aurait été détectée par la vitesse plus élevée du nuage de gaz en expansion. Mais il y avait un problème.

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Le télescope de 48 pouces de l’observatoire Fred Lawrence Whipple a capturé cette image en lumière visible de la galaxie Pinwheel (Messier 101) en juin 2023. L’emplacement de la supernova 2023ixf est encerclé. L’observatoire, situé sur le mont Hopkins en Arizona, est exploité par le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Hiramatsu et coll. 2023/Sébastien Gomez (STScI)

Les observations de la nébuleuse du Crabe, en particulier la vitesse de rotation élevée du pulsar, semblent contredire la théorie actuelle de la supernova. Dans un modèle d’étoiles de faible masse comme l’étoile progénitrice de la nébuleuse du Crabe, l’oxygène présent dans le noyau s’enflamme lorsque le noyau s’effondre. Ce processus n’a pas assez d’énergie pour générer un pulsar à rotation aussi rapide.

Une équipe d’astronomes a répondu à cette curiosité en utilisant MIRI (Mid-Infrared Instrument) et NIRCam (Near Infrared Camera) à bord du télescope spatial James Webb pour collecter des données sur la nébuleuse du Crabe. L’équipe était dirigée par Tai Tamim de l’Université de Princeton dans le New Jersey. Ils ont déclaré que la composition gazeuse du nuage indique que l’étoile pourrait être plus évoluée avec du fer dans le noyau, ce qui pourrait conduire à une supernova d’énergie plus élevée qu’on ne le pensait auparavant.

Concept artistique du télescope spatial James Webb

Grâce aux instruments sensibles à l’infrarouge de Webb, les raies d’émission du fer et du nickel peuvent être vues plus clairement que jamais. L’étude des raies brillantes dans le spectre de la nébuleuse a permis d’obtenir une estimation plus fiable du rapport fer/nickel. Ils ont découvert qu’il s’agissait d’un pourcentage plus élevé par rapport au Soleil que celui auquel on pourrait s’attendre pour une supernova plus active.

Les résultats sont prometteurs mais les lectures proviennent de deux petites régions de la nébuleuse, donc pour exclure les variations sur l’ensemble des 11 années-lumière, davantage de lectures sont nécessaires. Si les données de Webb représentent la nébuleuse entière, l’un des mystères de la nébuleuse pourrait enfin être résolu.

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source : Enquête sur les origines de la nébuleuse du Crabe avec Webb de la NASA

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Des chercheurs observent pour la première fois un catalyseur lors d’une réaction électrochimique

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Des chercheurs observent pour la première fois un catalyseur lors d’une réaction électrochimique

Les réactions électrochimiques sont essentielles à la fabrication de divers produits dans les industries.

La fabrication de l’aluminium, des tuyaux en PVC, du savon et du papier dépend de ces réactions électrochimiques, qui font également partie intégrante du fonctionnement des batteries des appareils électroniques, des voitures, des stimulateurs cardiaques et bien plus encore. De plus, elle a le potentiel de révolutionner la production d’énergie durable et l’utilisation des ressources.

Le cuivre et les catalyseurs similaires jouent un rôle crucial dans la catalyse de ces réactions et sont largement utilisés dans les applications électrochimiques industrielles. Cependant, le manque de compréhension du comportement des catalyseurs au cours des réactions a entravé le développement de catalyseurs améliorés. Jusqu’à présent, les chercheurs n’étaient capables d’imager les stimuli qu’avant et après les réactions, ce qui laisse un vide dans la compréhension des processus qui se produisent entre les deux.

Une collaboration entre le California Institute for Nanosystems de l’Université de Californie et le Lawrence Berkeley National Laboratory a supprimé cette limitation. L’équipe a utilisé une cellule électrochimique spécialement conçue pour surveiller la structure atomique du catalyseur en cuivre pendant la réaction conduisant à la décomposition du dioxyde de carbone.

Cette méthode offre un moyen potentiel de convertir les gaz à effet de serre en carburant ou en d’autres matériaux précieux. Les chercheurs ont enregistré des cas dans lesquels le cuivre formait des amas liquides puis disparaissait à la surface du catalyseur, entraînant des piqûres visibles.

« Pour quelque chose qui est si omniprésent dans nos vies, nous comprenons très peu de choses sur le fonctionnement des stimuli en temps réel. » a déclaré le co-auteur Bri Narang, professeur de sciences physiques à l’UCLA et membre du CNSI. « Nous avons désormais la capacité d’observer ce qui se passe au niveau atomique et de le comprendre d’un point de vue théorique.

« Tout le monde bénéficierait de la conversion directe du dioxyde de carbone en carburant, mais comment pouvons-nous le faire à moindre coût, de manière fiable et à grande échelle ? » a ajouté Narang, qui occupe également un poste en génie électrique et informatique à la School of Engineering de l’UCLA. « C’est le genre de science fondamentale qui devrait faire avancer ces défis. »

Sur la gauche, une flèche rouge suit le mouvement d’un atome de cuivre individuel pendant la réaction électrochimique. À droite, les flèches jaunes indiquent les piqûres restant dans la surface du catalyseur. Source de l’image : Qiubo Zhang/Laboratoire national Lawrence Berkeley

Les découvertes dans le domaine de la recherche sur le développement durable ont des implications significatives, et la technologie qui permet ces découvertes a le potentiel d’améliorer l’efficacité des processus électrochimiques dans diverses applications qui ont un impact sur la vie quotidienne.

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Selon Yu Huang, co-auteur de l’étude et professeur Traugott et Dorothea Frederking et directeur du Département de science et d’ingénierie des matériaux à l’UC Samueli, l’étude pourrait aider les scientifiques et les ingénieurs à passer d’essais et d’erreurs à une approche de conception plus systématique. .

« Toute information que nous pouvons obtenir sur ce qui se passe réellement lors de la stimulation électrique est d’une aide précieuse pour notre compréhension de base et notre recherche de conceptions pratiques. » a déclaré Huang, membre du CNSI. « Sans cette information, c’est comme si nous lancions des fléchettes les yeux bandés et espérions atteindre quelque part près de la cible. »

Un microscope électronique de haute puissance de la fonderie moléculaire du Berkeley Lab a été utilisé pour capturer les images. Ce microscope utilise un faisceau d’électrons pour examiner des spécimens avec un niveau de détail inférieur à la longueur d’onde de la lumière.

Des défis sont rencontrés en microscopie électronique lorsqu’on tente de révéler la structure atomique des matériaux dans des environnements liquides, comme le bain d’électrolyte salin nécessaire à une réaction électrochimique.

L’ajout d’électricité à l’échantillon augmente la complexité du processus. L’auteur correspondant Haiime Cheng, scientifique principal au Berkeley Lab et professeur adjoint à l’UC Berkeley, et ses collègues ont développé un dispositif hermétiquement fermé pour surmonter ces obstacles.

Les scientifiques ont effectué des tests pour s’assurer que le flux d’électricité dans le système n’affectait pas l’image résultante. En se concentrant sur l’endroit exact où le catalyseur en cuivre rencontre l’électrolyte liquide, l’équipe a enregistré les changements qui se sont produits sur une période d’environ quatre secondes.

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Au cours de la réaction, la structure du cuivre s’est transformée d’un réseau cristallin régulier, généralement présent dans les métaux, en une masse irrégulière. Ce faisceau désordonné, composé d’atomes de cuivre et d’ions chargés positivement ainsi que de quelques molécules d’eau, s’est ensuite déplacé à la surface du catalyseur. Ce faisant, les atomes ont été échangés entre du cuivre régulier et irrégulier, piquant la surface du catalyseur. Finalement, la masse irrégulière a disparu.

« Nous ne nous attendions pas à ce que la surface se transforme en une forme amorphe puis revienne à une structure cristalline. » a déclaré le co-auteur Yang Liu, étudiant diplômé de l’UCLA dans le groupe de recherche de Huang. « Sans cet outil spécial pour observer le système en action, nous ne serions jamais en mesure de capturer ce moment. Les progrès des outils de caractérisation comme ceux-ci permettent de nouvelles découvertes fondamentales, nous aidant à comprendre le fonctionnement des matériaux dans des conditions réelles. »

Référence du magazine :

  1. Qiubo Zhang, Zhigang Song, Qianhu Sun, Yang Liu, Jiawei Wan, Sophia B. Betzler, Qi Cheng, Junyi Shangguan, Karen C. Bustillo, Peter Ercius, Bryneha Narang, Yue Huang et Haimei Cheng. Dynamique atomique des interfaces solide-liquide électrifiées dans les cellules liquides TEM. Nature, 2024 ; Identification numérique : 10.1038/s41586-024-07479-s

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