Connect with us

science

Vers un mécanisme de dissociation des liaisons induite par les rayonnements ionisants dans l’oxygène, l’eau et la fragmentation de la guanine et de l’ADN: une simulation de la théorie fonctionnelle de la densité.

Published

on

Vers un mécanisme de dissociation des liaisons induite par les rayonnements ionisants dans l’oxygène, l’eau et la fragmentation de la guanine et de l’ADN: une simulation de la théorie fonctionnelle de la densité.

Notre modèle de squelette d’ADN est similaire au résidu de désoxyribose utilisé dans d’autres Ab – initio Des calculs comme Ref.33 Où le système d’intérêt consiste en un noyau d’ADN qui a été modelé par un groupe amino attaché à un désoxyribose, comme indiqué sur les Fig. 2a – c. Le cycle sucre désoxyribose est un composant important des nucléotides et joue un rôle dans la stabilisation de la structure en double hélice de l’ADN. Tout endommagement de l’anneau de sucre provoque la rupture des fils et la formation d’une rupture de fil unique (SSB). La formation d’une paire de SSB dans des brins opposés, dans les dix paires de bases, entraîne une fracture simple à double brin (DSB).

Notre modèle de squelette d’ADN est similaire aux résidus de désoxyribose utilisés dans d’autres calculs tels que les refs.12,33 Dans lequel le système d’intérêt consiste en un noyau d’ADN modifié par un groupe amino attaché à un désoxyribose en présence d’un radical OH- comme le montre la figure 4 dans la réf.1 2. Dans les modèles à gros grains, tels que QM-MM, il est possible d’ajouter toute la structure de la guanine (ou de toute autre base) à l’anneau de sucre et d’étendre le fragment d’ADN en une molécule plus grande, en manipulant une partie dans le QM et une autre. au moyen d’un champ de force de mécanique moléculaire (MM) classique, voir par exemple réf.14.

Pour étudier l’effet des rayonnements ionisants sur les particules, nous avons systématiquement effectué un calcul DFT des particules dans différents états de charge. Pour un représentant à base d’ADN, nous considérons la guanine en plus des molécules d’oxygène et d’eau dans nos simulations.

L’effet de l’extraction d’électrons sur la molécule d’oxygène

Les espèces d’oxygène sont connues pour jouer un rôle important dans les cellules cancéreuses et normales sous rayonnement. Les cellules cancéreuses ont généralement moins d’oxygène dans un environnement complexe appelé hypoxie, elles sont donc plus résistantes aux radiations que les tissus normaux.

Pour le rayonnement à faible transport linéaire (LET), les cellules irradiées dans des conditions toxiques conservent environ 2,9 fois plus d’espaceurs appariés (DSB) que les cellules irradiées dans des conditions hypoxiques. Cela indique qu’une diminution significative de la concentration en oxygène a un effet plus important par rapport à la concentration normale en oxygène dans la cellule34.

Il a également été suggéré que l’appauvrissement en oxygène entraîne une réduction de la toxicité tissulaire normale aux débits de dose FLASH qui se produisent dans les femto à nanosecondes de rayonnement, car les dommages biomoléculaires sont réduits dans un environnement avec des niveaux d’oxygène vix.16. De plus, il existe des transitions spécifiques dans l’oxygène qui rendent l’oxygène moléculaire toxique, comme l’oxygène unique. Ainsi, il est important de comprendre la stabilité de la molécule d’oxygène car elle joue un rôle crucial dans ce que l’on appelle l’effet d’appauvrissement en oxygène et si l’environnement de rayonnement induit par la charge facilite la dissociation de la molécule d’oxygène.

READ  La NASA s'efforce d'envoyer des essaims de robots nageurs dans l'espace

Tout d’abord, l’oxygène (O\(_{2}\)) la molécule a été optimisée et la distance de liaison et l’énergie d’équilibre ont été obtenues. La longueur de la liaison OO s’est avérée être de 1,233 Å, ce qui est cohérent avec les valeurs de calcul expérimentales et précédemment rapportées. Pas moi\(_{2}\) molécule, nous notons que l’extraction progressive des électrons montre initialement une légère contraction de la longueur de la liaison, puis se dilate lorsqu’un grand nombre d’électrons sont éliminés (voir Fig. 3). La variation de la longueur de la liaison en fonction de l’état de charge de la molécule d’oxygène est présentée dans le tableau 1. L’élimination des électrons affaiblit la force de la liaison et donc l’énergie de dissociation de la liaison diminue. Dans une molécule d’oxygène pur, l’énergie de dissociation des liaisons est plus forte du fait de la formation de doubles liaisons (119 kcal/mol soit 5,15 V/liaison).

La figure 3 montre la longueur de la liaison en fonction de l’état de charge (q). L’étiquette de l’axe des x 1 indique l’état de charge +1 avec un électron retiré, ce qui entraîne une charge positive dans la molécule. Nous avons remarqué qu’avec q = +4 (4 électrons retirés), cela montre une dissociation des liaisons. La distance (d = 7,5 Å) est due à la taille de boîte choisie de 15 Å, ce qui indique qu’ils sont isolés les uns des autres.

figure 3

L’effet de l’élimination d’un électron dans une molécule d’oxygène. Les points représentent une liaison O – O et la distance relative de la liaison est indiquée par les atomes O.

Tableau 1 Effet de l’élimination des électrons sur la longueur de liaison (d) de O\(_{2}\) bateau.

Effet de l’extraction d’électrons sur les molécules d’eau

molécules d’eau (H\(_{2}\)O) est omniprésent et joue un rôle important dans les processus vitaux, et est stabilisé en tant que molécule triatomique avec C2v La symétrie moléculaire et l’angle de liaison est de 104,5\(^{\circ}\) entre un atome d’oxygène et deux atomes d’hydrogène. La longueur de liaison H – O est proche de la longueur de liaison (O – H) de 0,9572 Å et de l’angle de liaison (H – O – H) de 104,5 \(^{\circ}\). Nos données calculées sont en bon accord avec les rapports expérimentaux, comme le montre le tableau 2. Nous avons observé que lorsque des électrons sont extraits d’une molécule d’eau, les longueurs de liaison (H – OH) et l’angle de liaison (H – O – H) changent de manière significative comme montré dans les Fig. 4 et 5. Notez que ces calculs ont été effectués dans le vide. Le chemin de dissociation d’une molécule d’eau, entourée d’autres molécules d’eau, sera significativement différent car en milieu aqueux la formation de radicaux OH est plus probable. Dans la figure 3, aucun de ces scénarios ne correspond à la formation d’un radical OH, simplement à cause de la symétrie géométrique d’un seul H.\(_2\)O molécule et l’état limite périodique utilisé dans le calcul DFT.

Tableau 2 Effet de l’élimination des électrons sur la longueur de la liaison H.\(_{2}\)O molécule.

La dissociation de la liaison HO – H dans une molécule d’eau prend 118,8 kcal/mol (497,1 kJ/mol) lorsqu’aucune charge n’est impliquée. L’énergie de liaison des liaisons O – H d’une molécule d’eau est d’environ 110,3 kcal/mol (461,5 kJ/mol)35. Dans le cas d’un environnement ionisant, ces valeurs seront réduites et, par conséquent, la réduction conduit à une fragmentation facile des liaisons, comme le montre la figure 4. La figure 5 montre comment la longueur et les angles des liaisons changent avec l’augmentation de l’élimination des électrons d’un composé aqueux.

Figure 4
Figure 4

L’effet d’enlever un électron dans une molécule d’eau.

Pour un environnement hautement ionisant, les angles de liaison s’écartent d’anguleux à planaires avant que les liaisons ne soient rompues, comme indiqué pour le cas de charge (q = 2). Cela indique que l’extraction des deux électrons par molécule d’eau est (3.20435324 \(\fois 10^{-19}\) coulombs par molécule) sont suffisants pour entraîner la fragmentation en ions.

Figure 5
Figure 5

L’effet d’enlever un électron dans une molécule d’eau. Les points représentent les angles de liaison H – O – H.

Effet de l’extraction d’électrons sur la guanine et sur un fragment d’une molécule d’ADN

Dans cette sous-section, nous présentons l’effet de l’extraction d’électrons sur la guanine et une partie de la molécule d’ADN. La guanine, comme le montre la figure 6, est l’une des quatre principales nucléobases de l’ADN. (2-amino-1,9-dihydro-6H-purin-6-one : IUPAC) consiste en un système cyclique pyrimidine-imidazole condensé avec des doubles liaisons conjuguées et a une structure moléculaire plane. Pour éviter l’interaction parasite due à la condition aux limites périodiques (PBC) dans le calcul DFT, un grand carré simulé a été adopté pour chaque molécule. Parce que ces molécules ont des liaisons multiples, au lieu d’observer la longueur d’une seule liaison, nous observons la somme des déplacements atomiques par rapport aux configurations élémentaires. La fragmentation progressive de la molécule de guanine est observée comme illustré à la Fig. 7. La somme correspondante des états de déplacement des atomes en fonction des états de charge est illustrée à la Fig. 8. Nous avons observé que lorsque l’état de charge est 4e, le La double liaison C-C est rompue, ce qui entraînera une instabilité structurelle.

Figure 6
Figure 6

L’effet de l’élimination d’un électron dans une molécule de guanine.

Figure 7
Figure 7

Déplacement total des atomes en fonction de la charge (q) dans la guanine. La somme du déplacement en Å et de la charge en termes de nombre d’électrons supprimés.

Figure 8
Figure 8

L’effet d’enlever un électron dans un segment d’une molécule d’ADN.

De même, lorsque des électrons sont extraits d’un segment d’ADN comme le montre la figure 8, les liaisons commencent à changer et à se séparer lorsque le changement est suffisant, tel que q = 4e. Finalement, la molécule commence à se décomposer en fragments plus petits dans un environnement d’ionisation suffisamment élevé. Cela indique que ces particules sont susceptibles de se dégrader lorsqu’elles sont exposées à un environnement de rayonnement ionisant.

READ  Un ancien fossile de reptile a été simulé avec de la peinture, selon une nouvelle étude

Les rayonnements ionisants peuvent extraire des électrons de ces molécules, ce qui donne des ions pouvant entraîner une dissociation des liaisons. Nos résultats indiquent que le rayonnement affecte directement la structure atomique de l’ADN en provoquant une fragmentation. De plus, il peut y avoir des effets secondaires tels que la création d’espèces réactives de l’oxygène qui oxydent les protéines et les lipides, causent des dommages à l’ADN et, finalement, l’effet global peut provoquer la mort cellulaire et une catastrophe mitotique.36.

Figure 9
Figure 9

L’effet de la déshydrogénation dans la molécule de guanine. Notation — 1H1 dénote H retiré de la première configuration, 1H5 dénote 1H retiré qui est la cinquième configuration. De même, atome 2H1:2H supprimé qui est la première configuration considérée et ainsi de suite. L’énergie de formation se rapporte à la configuration la plus énergétiquement stable de tous les H.

Effet de la teneur en hydrogène sur l’extraction des électrons et la stabilité de l’ADN

Les molécules déficientes en hydrogène, les principaux dommages à l’ADN dans le processus indirect, ont été examinées afin de vérifier leur dépendance à la dissociation induite par la charge. Pour illustrer, les atomes H ont été progressivement retirés de la guanine, comme le montre la figure 9. Fait intéressant, la fragmentation des molécules se produit avec moins d’élimination d’électrons. Un cycle guanine périodique est stable pour charger l’état 3e s’il passe trois atomes d’hydrogène. La géométrie moléculaire de la guanine montre une modification significative du dénudage des atomes 4 ou 5 H. En cas de déficit en 5H, l’état de charge du 3e sépare complètement la molécule dans la chaîne moléculaire.

Figure 10
Figure 10

L’effet d’extraction d’électrons dans l’hydrogène a réduit la molécule de guanine.

D’après nos calculs, la guanine ne se dissocie que lorsque les atomes H (\(q = 0\) dans la Figure 10). L’effet combiné de la charge et de l’environnement à faible teneur en H, comme le montre la figure 10, fragmentera ces particules. Cela indique que la dissociation induite par la charge des particules dépend fortement de l’environnement d’hydrogène. Notez que la redéfinition de la géométrie moléculaire des guanines après élimination des atomes H, a entraîné des géométries initiales légèrement différentes. Différentes configurations structurelles en fonction du nombre de processus d’extraction d’hydrogène de la guanine affectent la stabilité de la molécule en raison de l’élimination ultérieure des électrons. La géométrie améliorée s’est montrée différemment si nous avions d’abord supprimé les électrons. Par conséquent, ces deux processus, l’extraction d’hydrogène et l’élimination des électrons ne se transfèrent pas car leur structure moléculaire optimale correspondante n’est pas identique. Cette observation indique l’effet d’un changement structurel local dans le scénario réel de dommages à l’ADN, car le décapage H est un processus beaucoup plus lent par rapport aux dommages directs qui consistent essentiellement en l’élimination des électrons.

READ  La pluie de météores Eta Aquarid 2022 impressionne les fans de stars | Des photos

Étant donné que les dommages indirects sont un processus lent, en raison de la réaction-diffusion des radicaux OH, nous attribuons des dommages directs suivis de dommages indirects à l’interaction de l’ADN avec une seule voie de rayonnement responsable de l’étendue linéaire dans le modèle de survie cellulaire au carré linéaire. Le deuxième scénario, à savoir l’élimination de H et l’ionisation directe ultérieure, est le plus pertinent pour les dommages à l’ADN induits par deux voies pertinentes pour le terme quadratique dans le modèle quadratique de survie cellulaire linéaire.

Il est essentiel de souligner que les codes Monte Carlo (MC) actuels utilisés pour étudier l’effet des rayonnements sur les matériaux biologiques manquent de détails car ils utilisent certaines valeurs empiriques pour l’excitation et les dommages à l’ADN.24,37 Par conséquent, le calcul actuel des premiers principes fournit des paramètres d’entrée importants à prendre en compte dans ces modèles.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

science

Une nouvelle étude met en lumière la durée de vie du requin du Groenland, un record

Published

on

Une nouvelle étude met en lumière la durée de vie du requin du Groenland, un record

Les requins du Groenland grandissent lentement (moins de Un centimètre par an(Précisément), mais ils peuvent vivre ce qui semble être éternel – du moins comparé à une durée de vie humaine. Les requins polaires peuvent vivre des siècles, avec un spécimen mesurant 16 pieds de long Il a été identifié en 2016 Ces esprits anciens semblent avoir au moins 272 ans. Ces données font de ces esprits anciens les vertébrés les plus anciens connus de la science.

Les raisons de la longévité des requins du Groenland restent un mystère, mais selon… Sciences vivantesUne étude récente présentée lors de la conférence de la Society for Experimental Biology en juillet 2024 suggère que le métabolisme animal pourrait servir d’indice.

Quelque chose de petit, Métabolisme C’est le processus par lequel les enzymes convertissent les nutriments en énergie qui est ensuite utilisée pour construire et réparer les tissus. Tendance à Ralentir avec l’âge Dans la plupart des organismes, la production d’énergie est réduite, le renouvellement et la réparation cellulaires sont entravés et les déchets sont éliminés moins efficacement des cellules.

Au niveau de son métabolisme, le requin du Groenland n’est pas comme les autres espèces. Auteurs de l’étude Les chercheurs ont prélevé des échantillons de tissus sur 23 requins et testé différentes enzymes de chacun pour calculer leurs taux métaboliques et leurs réponses à différentes températures. Ils ont ensuite mesuré le corps des requins pour déterminer leur âge, révélant des âges allant de 60 à 200 ans. Il n’y avait aucune différence dans la fonction enzymatique entre les requins d’âges différents, ce qui signifie qu’ils ne vieillissent pas de la même manière que la plupart des espèces. L’étude suggère également que le métabolisme des requins du Groenland ne ralentit pas avec le temps, ce qui contribue probablement à leur longévité.

READ  Une mission d'astronaute privé vers la station spatiale soutenue par la NASA s'est achevée en toute sécurité

Les chercheurs s’accordent à dire que calculer l’âge d’un requin n’est pas facile. Ils étudient généralement attacher Il est possible de mesurer l’âge d’un requin grâce à ses vertèbres vertébrales. Cependant, les requins du Groenland sont plus complexes car leurs vertèbres sont trop molles pour former des bandes. Les scientifiques ont dû faire preuve de créativité pour déterminer leur âge. En 2016, des experts ont appris qu’ils pouvaient estimer l’âge du requin du Groenland en… RadiocarboneCe processus mesure le carbone 14, un dioxyde de carbone radioactif présent dans tout organisme vivant, aux yeux des organismes marins. Les événements historiques qui ont provoqué une augmentation des niveaux de carbone 14, tels que l’augmentation des essais nucléaires après la Seconde Guerre mondiale, aident les chercheurs à estimer l’âge du requin du Groenland. Les experts ont également appris que l’âge d’un requin du Groenland peut être estimé approximativement en l’examinant. La longueur du corps.

Il n’existe actuellement aucun moyen de déterminer l’âge exact des requins, mais les scientifiques s’efforcent d’améliorer leurs méthodes de recherche.

Lisez d’autres histoires sur les créatures marines :

Continue Reading

science

De nouvelles connaissances sur les liaisons hydrogène interfaciales pourraient faire progresser l’évolution du photohydrogène

Published

on

De nouvelles connaissances sur les liaisons hydrogène interfaciales pourraient faire progresser l’évolution du photohydrogène

Schéma montrant les changements dans l’activité de réaction associés au changement d’épaisseur de la couche d’eau à la surface du photocatalyseur.2 Les taux de formation augmentent avec l’augmentation des couches d’eau jusqu’à trois couches. Lorsque plus de trois couches d’eau recouvrent la surface, les couches d’eau liquides renforcent/durcissent les réseaux de liaisons hydrogène entre les surfaces. Les réseaux de liaisons hydrogène interfaciales durcis entravent le transfert de trous couplés aux protons entre les surfaces, entraînant une diminution significative de la densité des liaisons hydrogène interfaciales.2 Taux de formation. Crédit image : Zhongqiu LIN, Toshiki Sugimoto

La photosynthèse de l’hydrogène à partir de l’eau est une technologie essentielle pour parvenir à une production durable d’hydrogène. Cependant, l’effet direct de la microstructure des molécules d’eau sur la photoréaction reste inexploré.

dans une étude, Apparence dans Journal de la Société américaine de chimieles rôles critiques de la structure des liaisons hydrogène entre les interfaces et leur dynamique, ainsi que l’environnement aqueux idéal de l’interface pour la promotion de l’hydrogène2 Un dégagement d’hydrogène photocatalytique a été détecté. Le titre de l’article est « Effets positifs et négatifs des liaisons hydrogène interfaciales sur l’évolution photochimique de l’hydrogène ».

Ces résultats fournissent des informations au niveau moléculaire qui peuvent aider à concevoir les conditions des eaux de surface afin d’améliorer les performances photosynthétiques.

La production d’hydrogène par division photocatalytique de l’eau est une solution énergétique durable de nouvelle génération en exploitant l’énergie de la lumière à température ambiante. Cependant, la conception de photocatalyseurs innovants reste un défi en raison de la compréhension limitée au niveau moléculaire des molécules d’eau de surface et de leurs réseaux de liaisons hydrogène.

Révéler les propriétés physicochimiques de ces molécules d’eau de surface est crucial pour améliorer l’efficacité photocatalytique et réaliser des percées dans la production durable d’hydrogène.

Les chercheurs (Zhongqiu Lin et al.) dirigés par Toshiki Sugimoto, professeur agrégé à l’Institut des sciences moléculaires/Université supérieure d’études avancées, SOKENDAI, ont étudié de manière approfondie l’effet des réseaux de liaisons hydrogène interfaciales utilisant différents TiO2 photocatalyseurs et a révélé un rôle essentiel pour la structure/dynamique des liaisons hydrogène interfaciales et l’environnement aqueux idéal des interfaces aqueuses interfaciales.2 développement.

Ils ont pu contrôler l’épaisseur de l’eau absorbée depuis une sous-monocouche jusqu’à plusieurs couches en ajustant avec précision la pression de la vapeur d’eau. Grâce à cette approche, ils ont réussi à prouver directement la liaison hydrogène.2 Taux de formation et microstructure des réseaux de liaisons hydrogène par spectrométrie de masse en temps réel et spectroscopie d’absorption infrarouge.

Quelle que soit la structure cristalline du dioxyde de titane2 À l’aide d’un photocatalyseur (brocite, anatase ou mélange d’anatase et de rutile), ils ont observé une augmentation linéaire de H2 Le taux de formation augmente avec l’absorption d’eau jusqu’à trois couches, ce qui indique que des molécules d’eau réactives sont présentes non seulement dans la première couche absorbée mais également dans plusieurs couches supérieures.

Effets positifs et négatifs des liaisons hydrogène interfaciales sur l'évolution photochimique de l'hydrogène

(a) Modification du taux de formation d’hydrogène par photoclivage de l’eau lorsque le nombre de couches d’eau (quantité de molécules d’eau adsorbées) est systématiquement modifié sous différentes pressions de vapeur d’eau. (b) Dépendance de la zone de la bande d’étirement O−H sur le nombre de couches d’eau (noir : zone spectrale totale, vert : zone spectrale du composant eau à l’interface, bleu : zone spectrale du liquide). composant eau). Le spectre de la composante eau à l’interface, qui présente une forme spectrale clairement différente de celle de l’eau liquide en vrac, a presque saturé l’espace au niveau de deux couches moléculaires, tandis que la composante eau de type liquide, qui présente une forme spectrale qui est presque le même que celui de l’eau liquide en vrac, augmente lorsque les molécules sont absorbées L’eau en couches plus épaisses que trois couches. (c) Modification du spectre de vibration OH du composant eau à l’interface provoquée par l’adsorption de plus de trois couches moléculaires d’eau. Droits d’auteur : Zhongqiu LIN, Toshiki Sugimoto

Cependant, le H2 Le taux de formation diminuait considérablement lorsque plus de trois couches d’eau recouvraient le dioxyde de titane.2 Surface.

Dans ce cas, les spectres infrarouges indiquaient clairement deux types d’eau différents adsorbés sur le dioxyde de titane.2 Surface : eaux de surface et eaux liquides. En raison des multiples interactions entre les molécules d’eau adsorbées, l’eau liquide adsorbée dans plus de trois couches a conduit au renforcement de la liaison hydrogène de surface, ce qui a entravé le transfert des trous couplés aux protons de surface et a considérablement réduit la liaison hydrogène de surface.2 Taux de formation.

Sur la base de ces connaissances microscopiques, leur étude suggère que le dépôt de trois couches d’eau dans un environnement de vapeur d’eau est idéal pour l’évolution photochimique de l’hydrogène.

La photocatalyse a été largement étudiée depuis plus d’un demi-siècle, en particulier dans les environnements en solution aqueuse. Dans ce contexte, cette étude représente un changement de paradigme potentiel, démontrant l’efficacité des environnements de vapeur d’eau par rapport aux systèmes de réaction en phase liquide conventionnels.

Ces résultats ouvrent de nouvelles voies de conception et d’ingénierie au niveau moléculaire de l’eau d’interface vers le développement de systèmes photocatalytiques plus innovants pour la production d’énergie renouvelable de nouvelle génération.

Plus d’information:
Zhongqiu Lin et al., Effets positifs et négatifs des liaisons hydrogène interfaciales sur l’évolution photochimique de l’hydrogène, Journal de la Société américaine de chimie (2024). DOI : 10.1021/jacs.4c04271

Fourni par les Instituts nationaux des sciences naturelles


la citation:De nouvelles connaissances sur les liaisons hydrogène interfaciales pourraient stimuler l’évolution photocatalytique de l’hydrogène (19 juillet 2024) Extrait le 19 juillet 2024 de https://phys.org/news/2024-07-insights-interfacial-hydrogen-bonds-photocatalytic .html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Nonobstant toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie de celui-ci ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

READ  L'astéroïde Ryugu détient une clé pour comprendre la formation du système solaire
Continue Reading

science

La mission Juice de l’ESA survolera la Terre en août 2024

Published

on

La mission Juice de l’ESA survolera la Terre en août 2024

La sonde Jupiter de l’Agence spatiale européenne, Juice, devrait survoler la Terre et la Lune les 19 et 20 août 2024 et pourrait devenir un objet visible dans le ciel nocturne.

Dans ce que l’Agence spatiale européenne décrit comme une « double première mondiale », le Jupiter Icy Moons Explorer (JUS) effectuera le tout premier survol de la Lune et la toute première manœuvre d’assistance gravitationnelle double.

Le survol est effectué dans le cadre de la mission de Gus vers Jupiter et utilisera la gravité terrestre pour modifier la vitesse et la direction du vaisseau spatial alors qu’il se dirige vers la planète géante gazeuse.

C’est ce qu’on appelle « l’assistance gravitationnelle ».

Un diagramme montrant le voyage du vaisseau spatial Juice vers Jupiter, y compris un survol en août 2024. Cliquez sur l’image pour l’agrandir. Droits d’auteur : Agence spatiale européenne

Explication du vol de Juice Earth

La mission Juice de l’Agence spatiale européenne vise à étudier Jupiter, la plus grande planète du système solaire, et ses lunes glacées galiléennes Europe, Ganymède et Callisto.

La mission Juice a décollé de la Terre le 14 avril 2023 et a commencé son voyage vers Jupiter. Alors, que fait cette mission pendant son retour sur Terre ? Ne devrait-elle pas être en route vers là-bas ?

Envoyer un vaisseau spatial de la Terre vers un autre corps du système solaire n’est pas aussi simple que de tracer une ligne droite entre les deux et de suivre ce chemin.

Jupiter se trouve à 800 millions de kilomètres de la Terre, donc un vaisseau spatial comme Juice devrait être lancé sur une fusée puissante pour pouvoir échapper à la gravité de notre planète et commencer son voyage à travers le système solaire.

READ  Des étoiles visibles à l'œil humain sont-elles déjà mortes ?

Si Juice se dirigeait directement vers Jupiter, il lui faudrait une énorme quantité de carburant pour s’arrêter efficacement une fois atteint le système Jupiter, afin que Juice puisse entrer sur une orbite stable autour de la planète et ne pas simplement survoler.

Ce freinage peut être effectué tôt en vol en utilisant la gravité d’autres planètes pour modifier la trajectoire du vaisseau spatial, lui permettant ainsi de changer de direction et de ralentir.

Parfois, la gravité de la planète peut être utilisée pour accélérer le vaisseau spatial, permettant à la sonde de se précipiter vers l’objet en question avant de s’envoler au dernier moment.

La mission Juice de l'ESA a été lancée le 14 avril 2023. Copyright : ESA - M.  Pédos
La mission Juice de l’ESA a été lancée le 14 avril 2023. Copyright : ESA – M. Pédos

Que se passera-t-il pendant le vol ?

À mesure que Juice s’approche de la Terre, la gravité de notre planète modifiera la trajectoire de Juice dans l’espace, le ralentissant et le redirigeant sur une autre trajectoire pour un survol de Vénus en août 2025.

Le jus accélérera en passant devant Vénus, puis deux fois devant la Terre.

Alors pourquoi ne pas profiter de ce survol de la Terre et de la Lune en 2024 pour accélérer le rover Juice ?

« De manière quelque peu contre-intuitive, utiliser les survols de la Lune et de la Terre pour ralentir le véhicule à ce stade de son voyage est en réalité plus efficace que d’utiliser les survols de la Lune pour l’accélérer », explique l’Agence spatiale européenne.

Un diagramme montrant l'approche de Joss vers la Terre le 20 août 2024. Droit d'auteur : Agence spatiale européenne
Un diagramme montrant l’approche de Juice vers la Terre le 20 août 2024. Cliquez pour agrandir. Droits d’auteur : Agence spatiale européenne

« Si nous avions utilisé ce survol pour donner un coup de pouce à Joss vers Mars, nous aurions dû attendre longtemps avant le prochain survol planétaire.

READ  La pluie de météores Eta Aquarid 2022 impressionne les fans de stars | Des photos

« Cette première manœuvre de « freinage » est un moyen de raccourcir le chemin à travers le système solaire interne. »

« C’est comme traverser un couloir très étroit, très rapidement, avec la manette des gaz poussée au maximum alors que la marge au bord de la route n’est que de quelques millimètres », explique Ignacio Tanco, directeur des opérations du vaisseau spatial de Juice Spacecraft.

Du 17 au 22 août, Juice sera en contact avec des stations au sol du monde entier, où les ingénieurs surveillent les données et effectuent les ajustements nécessaires.

Récompense de connaissances

Les instruments de Juice seront allumés lorsque le vaisseau spatial passera près de la Lune et de la Terre.

Cela permettra à l’équipe de tester pour la première fois la capacité des appareils à collecter des données sur un objet du système solaire dans l’espace.

Cela donne à l’équipe scientifique une bonne occasion de calibrer et d’ajuster les instruments avant que Joyce n’arrive à Jupiter.

La Terre vue de l'espace, Juice Explorer, 14 avril 2023 Copyright : ESA/Juice/JMC, CC BY-SA 3.0 IGO
La Terre depuis l’espace, capturée par la sonde spatiale JUICE, le 14 avril 2023. Crédit image : ESA/Juice/JMC, CC BY-SA 3.0 IGO

Le jus sera-t-il visible depuis le sol ?

Selon l’Agence spatiale européenne, il est peut-être possible de voir le rover Juice depuis la Terre pendant son survol, mais il lui faudra un ciel dégagé et, surtout, être au bon endroit.

L’approche la plus proche de Juice de la Terre aura lieu à 23h57 CEST le 20 août (01h57 UTC le 21 août) 2024.

L’astéroïde survolera l’Asie du Sud-Est et l’océan Pacifique, ce qui signifie que n’importe qui dans cette partie du monde pourra le voir dans le ciel nocturne.

Vous aurez besoin de jumelles puissantes ou d’un télescope si vous souhaitez apercevoir le vaisseau spatial Juice.

READ  L'astéroïde Ryugu détient une clé pour comprendre la formation du système solaire

Mais ce qui est peut-être plus intéressant, c’est le point de vue de Gus sur nous, plutôt que l’inverse.

Le vaisseau spatial dispose de deux caméras d’observation à son bord et prendra des photos tout au long du survol entre la Lune et la Terre.

Nous espérons le voir largement diffusé sur ce site et sur nos réseaux sociaux.

Si vous parvenez à apercevoir (ou même une photo ?) de Juice en vol, partagez-le avec nous à [email protected].

Continue Reading

Trending

Copyright © 2023