La surface de Pluton est dominée par l'immense bassin en forme de poire de Spoutnik Planitia. Il semble que son origine soit due à un impact, mais la modélisation n'a pas encore expliqué son étrange géométrie. Les planétologues de l'Université de Berne proposent un mécanisme d'impact qui reproduit la forme topographique du bassin tout en expliquant son alignement près de l'axe Pluton-Charon. Selon leurs recherches, la collision de Pluton avec un corps planétaire d'un diamètre d'environ 700 kilomètres (435 miles) a donné naissance à Spoutnik Planitia.

En 2015, la sonde New Horizons de la NASA a révélé que la surface de Pluton était géologiquement complexe.

Il est dominé par un bassin rempli de glace d'azote de 1 200 x 2 000 km (746 x 1 243 mi) appelé Spoutnik Planitia.

Spoutnik Planitia est la partie ouest de Tombo Reggio, la célèbre structure en forme de cœur de Pluton.

Le bassin est de 3 à 4 kilomètres (1,9 à 2,5 mi) plus bas en altitude que la majeure partie de la surface de la planète naine.

Le Dr Harry Ballantyne, planétologue à l’Université de Berne, a déclaré : « L’apparence brillante de Spoutnik Planitia est due au fait qu’elle est principalement remplie de glace blanche à l’azote qui se déplace et se déplace constamment pour lisser la surface. »

« Cet azote s'est probablement accumulé rapidement après l'impact en raison de la basse altitude. »

« La partie orientale du « noyau » est également recouverte d’une couche similaire mais beaucoup plus fine de glace d’azote, dont l’origine n’est pas encore claire pour les scientifiques, mais est probablement liée à Spoutnik Planitia. »

Le Dr Martin Goetze, planétologue à l'Université de Berne, a déclaré : « La forme allongée de Spoutnik Planitia indique clairement que la collision n'était pas une collision directe, mais plutôt une collision oblique. »

New Horizons a capturé cette image haute résolution de Pluton le 14 juillet. La surface de Pluton présente une gamme éblouissante de couleurs subtiles, rehaussées dans cette vue par un arc-en-ciel de bleus pâles, de jaunes, d'oranges et de rouges profonds. De nombreux reliefs ont leurs propres couleurs distinctes, racontant une histoire géologique et climatique complexe que les scientifiques commencent tout juste à déchiffrer. Source de l'image : NASA/Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins/Institut de recherche du Sud-Ouest.

Les auteurs ont utilisé un logiciel de simulation d’hydrodynamique de particules lisses (SPH) pour recréer numériquement de tels impacts, en faisant varier la configuration de Pluton et de son corps d’impact, ainsi que la vitesse et l’angle du corps d’impact.

Ces simulations ont confirmé leurs soupçons sur l'angle d'impact oblique et ont déterminé la configuration du corps d'impact.

« Le noyau de Pluton est si froid que les roches sont restées très solides et n'ont pas fondu malgré la chaleur de l'impact, et grâce à l'angle d'impact et à la faible vitesse, le noyau d'impact ne s'est pas enfoncé dans le noyau de Pluton, mais est resté intact », a déclaré Dr Ballantyne.

« Quelque part sous Spoutnik se trouvent les restes du noyau d'un autre objet massif, que Pluton n'a jamais digéré », a ajouté le Dr Eric Asfaugh, planétologue à l'Université d'Arizona.

« Cette force fondamentale et cette vitesse relativement faible étaient la clé du succès de ces simulations : la faible force donnerait lieu à un reste de surface très symétrique qui ne ressemblait en rien à la forme de larme observée par New Horizons. »

« Nous sommes habitués à considérer les collisions planétaires comme des événements incroyablement intenses dont vous pouvez ignorer les détails, à l'exception de choses comme l'énergie, l'élan et la densité. »

« Mais dans le système solaire lointain, les vitesses sont beaucoup plus lentes et la glace solide est solide, vous devez donc être plus précis dans vos calculs. C'est là que le plaisir commence. »

Les découvertes de l’équipe ont également jeté un nouvel éclairage sur la structure interne de Pluton.

« En fait, un impact géant comme celui simulé s'est probablement produit très tôt dans l'histoire de Pluton », ont déclaré les chercheurs.

« Cela pose cependant un problème : une dépression géante comme Spoutnik Planitia devrait se déplacer lentement au fil du temps vers le pôle de la planète naine en raison des lois de la physique, car elle souffre d'un déficit de masse. Cependant, elle est paradoxalement proche de l'équateur. .

« L'explication théorique précédente était que Pluton, comme de nombreux autres corps planétaires du système solaire externe, possède un océan d'eau liquide souterrain. »

« Selon l'explication précédente, la croûte glacée de Pluton serait plus fine dans la région de Spoutnik Planitia, provoquant un gonflement de l'océan, et comme l'eau liquide est plus dense que la glace, on se retrouverait avec un excédent de masse qui stimulerait la migration vers l'équateur. »

« Cependant, la nouvelle étude propose un point de vue différent. »

« Dans nos simulations, le manteau primitif de Pluton a été complètement excavé par l'impact, et comme le matériau du noyau de l'impacteur est dispersé sur le noyau de Pluton, cela crée un excès de masse local qui pourrait expliquer la migration vers l'équateur sans océan souterrain, ou tout au plus. un océan souterrain », a déclaré le Dr Gotzi : « Très mince. »

« Cette origine nouvelle et innovante de la forme en forme de cœur de Pluton pourrait conduire à une meilleure compréhension de l'origine de Pluton », a déclaré le Dr Adeniy Denton, planétologue à l'Université de l'Arizona.

le résultats Il a été publié dans le magazine Astronomie naturelle.

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H. A. Ballantyne et autres. Spoutnik Planitia est un vestige d'impact qui pointe vers un ancien masson rocheux sur Pluton sans océan. Nat Astron, publié en ligne le 15 avril 2024 ; est ce que je: 10.1038/s41550-024-02248-1

Trouver des alternatives énergétiques propres à l’utilisation de combustibles fossiles est devenu plus urgent car les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère ont atteint des niveaux records. Le fait que des catalyseurs métalliques coûteux tels que le platine soient nécessaires dans la technologie des piles à combustible pour convertir l'hydrogène en énergie est l'un des défis auxquels les chercheurs sont confrontés..

Une équipe de chercheurs de Université de VirginieLa Graduate School of Arts and Sciences de l'UCLA a découvert une molécule organique qui pourrait remplacer les catalyseurs métalliques plus coûteux.

Les piles à combustible, essentielles pour alimenter les véhicules électriques et les générateurs industriels et résidentiels, s'appuient sur des métaux comme le platine pour initier la réaction chimique qui divise les sources de carburant comme l'hydrogène gazeux en protons et en électrons, qui les convertissent ensuite en électricité.

Étant donné que les catalyseurs organiques se décomposent en parties inutiles au cours du processus de catalyse, ils ne sont pas considérés comme une alternative viable aux catalyseurs à métaux rares.

Cependant, le doctorat. Les candidates Emma Cook et Anna Davis, ainsi que les professeurs adjoints de chimie Charles Machan et Michael Hylinski, ont découvert une molécule organique composée de carbone, d'hydrogène, d'azote et de fluor qui pourrait servir d'alternative pratique dans une étude publiée dans la revue Société chimique américaine.

Selon Machan, la molécule peut initier une réaction qui réduit l'oxygène à l'intérieur de la pile à combustible, réagir avec les sous-produits de la réaction et revenir à son état d'origine.

Ces molécules sont stables dans des conditions dans lesquelles la plupart des molécules se sont décomposées et continuent d'atteindre une activité compatible avec le niveau des catalyseurs de métaux de transition..

Charles Machan, professeur agrégé, École supérieure des arts et des sciences, Université de Virginie

Les résultats préliminaires de l'équipe représentent une avancée majeure dans la recherche de piles à combustible rentables et respectueuses de l'environnement, utilisant des matériaux moins coûteux et plus durables. La prochaine génération de piles à combustible pourrait être développée d’ici 5 à 10 ans.

Cette même molécule ne peut pas se transformer en pile à combustible. Ce résultat dit qu'il peut y avoir des catalyseurs à base de carbone, et si vous modifiez ceux qui contiennent certains groupes chimiques, vous pouvez espérer les transformer en d'excellents catalyseurs pour la réaction de réduction de l'oxygène. L’objectif ultime est d’incorporer les propriétés qui rendent cette molécule si stable dans un matériau massif, afin de remplacer l’utilisation du platine..

Charles Machan, professeur agrégé, École supérieure des arts et des sciences, Université de Virginie

Hilinski, dont le groupe de recherche se concentre sur la chimie organique, a souligné l'importance de la nature interdisciplinaire de l'équipe de recherche.

Cette molécule que nous utilisons comme catalyseur a une histoire dans mon laboratoire, mais nous avons toujours recherché son utilisation dans des réactions chimiques effectuées sur des molécules contenant du carbone beaucoup plus grosses, telles que les ingrédients actifs de médicaments. Sans l'expertise de Charlie Machan, je ne pense pas que nous aurions pu relier ce sujet à la chimie des piles à combustible..

Michael Hylinski, professeur agrégé, Graduate School of Arts and Sciences, Université de Virginie

La découverte pourrait également avoir un impact sur la production industrielle de peroxyde d’hydrogène, un produit ménager standard utilisé dans le traitement des eaux usées et la fabrication du papier.

Machan a dit :Le processus de fabrication du peroxyde d’hydrogène est peu respectueux de l’environnement et consomme beaucoup d’énergie. Il faut reformer le méthane avec de la vapeur à haute température pour libérer l'hydrogène utilisé pour le générer.« .

La découverte de l'équipe Machan pourrait également renforcer le rôle catalyseur de cette mesure, ce qui pourrait profiter aux entreprises, à l'environnement et à la technologie de traitement de l'eau.

Hilinski a également noté que les implications de cette découverte et du travail d'équipe qui en résulte pourraient aller bien au-delà du stockage d'énergie.

Hilinski a dit :Dans l’ensemble, l’une des choses les plus intéressantes de cette étude est qu’en électrifiant le catalyseur, nous avons modifié sa façon de réagir. C’est quelque chose d’inattendu et cela pourrait également être utile dans la fabrication de médicaments, que mon équipe de recherche cherche à explorer.« .

Machan, dont le groupe de recherche se spécialise en électrochimie moléculaire, attribue cette découverte à la composition interdisciplinaire de l'équipe de recherche.

Machan a conclu son discours en disant :Sans l'expertise de l'équipe de Mike Hylinski dans la fabrication de molécules organiques stables pouvant subir le type de réactions nécessaires, ce travail n'aurait pas été possible. Cette molécule organique unique nous a permis de faire quelque chose que seuls les métaux de transition peuvent faire normalement.« .

Référence du magazine :

Cook, NE, et coll. (2024) Réduction homogène de l’O_2 sans métal par électrocatalyseur à base d’iminium. Société chimique américaine. est ce que je.org/10.1021/jacs.3c14549

source: https://as.virginia.edu/

Le Large High-Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) a découvert une structure géante de bulles de rayons gamma de très haute énergie dans la région de formation d'étoiles du Cygnus, marquant pour la première fois l'origine de rayons cosmiques d'énergie supérieure à 10 péta- les électrons volts (PeV, 1PeV) ont été déterminés = 10¹⁵eV) détecté.

Cette réalisation a été publiée sous la forme d'un article de couverture dans Bulletin scientifique Le 26 février.

La recherche a été réalisée grâce à une collaboration LHAASO dirigée par le professeur Cao Zhen en tant que porte-parole de l'Institut de physique des hautes énergies de l'Académie chinoise des sciences. Le Dr Gao Quandong, le Dr Li Cong, le professeur Liu Ruiyu et le professeur Yang Ruizi sont co-auteurs de cet article.

Les rayons cosmiques sont des particules chargées provenant de l’espace, principalement composées de protons. L’origine des rayons cosmiques est l’une des questions les plus importantes de l’astrophysique moderne. Les mesures des rayons cosmiques au cours des dernières décennies ont révélé une rupture d'environ 1 PeV dans le spectre énergétique (c'est-à-dire la distribution de l'abondance des rayons cosmiques en fonction de l'énergie des particules), appelée le « genou » du spectre énergétique des rayons cosmiques en raison de sa forme semblable à une articulation du genou.

Démonstration de la propagation des rayons cosmiques de haute énergie dans l'espace interstellaire. Crédit : China Media Group

Les scientifiques pensent que les rayons cosmiques dont l'énergie est inférieure à celle du « genou » proviennent d'objets astrophysiques situés dans l'univers. Voie LactéeLa présence du « genou » indique également que la limite d'énergie pour accélérer les protons provenant de la plupart des sources de rayons cosmiques dans la Voie lactée est d'environ quelques PeV. Cependant, l'origine des rayons cosmiques dans la région du « genou » reste un mystère non résolu et constitue l'un des sujets les plus intéressants de la recherche sur les rayons cosmiques ces dernières années.

Découverte du super accélérateur de rayons cosmiques

LHAASO a détecté une structure géante de bulles de rayons gamma ultra-énergétiques dans la région de formation d'étoiles du Cygnus, avec plusieurs photons dépassant 1 PeV à l'intérieur de la structure, l'énergie la plus élevée atteignant 2,5 PeV, indiquant la présence d'un superaccélérateur de rayons cosmiques. À l'intérieur de la bulle, qui accélère en permanence les particules de rayons cosmiques à haute énergie avec une énergie allant jusqu'à 20 PeV et les injecte dans l'espace interstellaire. Ces rayons cosmiques à haute énergie entrent en collision avec le gaz interstellaire et produisent des rayons gamma. L'intensité des photons gamma est clairement liée à la répartition du gaz environnant, et un amas d'étoiles massif (liaison OB, Cygnus OB2) près du centre de la bulle est considéré comme un candidat prometteur pour un superaccélérateur de rayons cosmiques. Cygnus OB2 est constitué de nombreuses étoiles jeunes, chaudes et massives dont la température de surface dépasse environ 35 000°C (étoiles de type O) et 15 000°C (étoiles de type B).

Le grand observatoire des douches aériennes à haute altitude dans le comté de Daocheng, dans la province chinoise du Sichuan (sud-ouest). Crédit : China Media Group

La luminosité radiative de ces étoiles est des centaines, voire des millions de fois supérieure à celle du Soleil, et la pression de rayonnement massive emporte les matériaux de surface des étoiles, formant des vents stellaires dynamiques qui atteignent des vitesses de plusieurs milliers de kilomètres par seconde. La collision des vents stellaires avec le milieu interstellaire environnant et la violente collision des vents stellaires créent des sites idéaux pour une accélération efficace des particules. Il s’agit du premier superaccélérateur de rayons cosmiques identifié à ce jour. À mesure que le temps d'observation augmente, LHAASO devrait découvrir davantage d'accélérateurs de rayons cosmiques et, espérons-le, résoudre le mystère de l'origine des rayons cosmiques dans la Voie Lactée.

L'observation du LHAASO a également indiqué que le super accélérateur de rayons cosmiques à l'intérieur de la bulle augmente considérablement la densité des rayons cosmiques dans l'espace interstellaire environnant, dépassant de loin le niveau moyen des rayons cosmiques dans la Voie Lactée. L'extension spatiale de l'hyperdensité dépasse la plage observée pour les bulles, fournissant une explication possible de l'augmentation de l'émission diffuse de rayons gamma du plan galactique précédemment détectée par LHAASO.

Le professeur Elena Amato, astrophysicienne renommée de l'Institut national italien d'astrophysique (INAF), a souligné l'impact de cette découverte sur l'origine des rayons cosmiques en général. Elle a également commenté que ces résultats « ont non seulement un impact sur notre compréhension de l’émission diffuse, mais ont également des conséquences très pertinentes pour notre description du transport des rayons cosmiques (CR) dans la galaxie ».

Référence : « Bulle de rayons gamma ultra-énergétiques alimentée par la superstructure PeVatron » par la collaboration LHAASO, 23 décembre 2023, Bulletin scientifique.
est ce que je: 10.1016/j.scib.2023.12.040