SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT /W47/ LES RESULTATS DE JAMES WEBB

 

James Webb Space Telescope reveals an exoplanet atmosphere as never seen before

by Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Traduction du jour 

Le télescope spatial James Webb révèle une atmosphère d'exoplanète comme jamais vue auparavant

par Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

De nouvelles observations de WASP-39b avec le JWST ont fourni une image plus claire de l'exoplanète, montrant la présence de sodium, de potassium, d'eau, de dioxyde de carbone, de monoxyde de carbone et de dioxyde de soufre dans l'atmosphère de la planète. L'illustration de cet artiste montre également des plaques de nuages ​​nouvellement détectées dispersées sur la planète. Crédit : Melissa Weiss/Centre d'astrophysique | Harvard et Smithsonien

Le télescope spatial James Webb (JWST) vient de marquer une autre première : un portrait moléculaire et chimique détaillé du ciel d'un monde lointain.

La gamme d'instruments très sensibles du télescope a été entraînée sur l'atmosphère d'une "Saturne chaude" - une planète à peu près aussi massive que Saturne en orbite autour d'une étoile à environ 700 années-lumière - connue sous le nom de WASP-39 b. Alors que JWST et d'autres télescopes spatiaux, dont Hubble et Spitzer, ont déjà révélé des ingrédients isolés de l'atmosphère de cette planète brûlante, les nouvelles lectures fournissent un menu complet d'atomes, de molécules et même de signes de chimie active et de nuages.

"La clarté des signaux d'un certain nombre de molécules différentes dans les données est remarquable", déclare Mercedes López-Morales, astronome au Centre d'astrophysique | Harvard & Smithsonian et l'un des scientifiques qui ont contribué aux nouveaux résultats.

"Nous avions prédit que nous allions voir beaucoup de ces signaux, mais quand j'ai vu les données pour la première fois, j'étais impressionné", ajoute López-Morales.

Les dernières données donnent également une idée de la façon dont ces nuages ​​​​dans les exoplanètes pourraient ressembler de près:   en morceaux plutôt qu'une seule couverture uniforme sur la planète.

La composition atmosphérique de l'exoplanète géante à gaz chaud WASP-39 b a été révélée par le télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb. Ce graphique montre quatre spectres de transmission de trois des instruments de Webb fonctionnant dans quatre modes d'instrument. Tous sont tracés sur une échelle commune allant de 0,5 à 5,5 microns. Un spectre de transmission est créé en comparant la lumière des étoiles filtrée à travers l'atmosphère d'une planète lorsqu'elle se déplace devant l'étoile, à la lumière des étoiles non filtrée détectée lorsque la planète est à côté de l'étoile. Chacun des points de données (cercles blancs) sur ces graphiques représente la quantité d'une longueur d'onde spécifique de lumière qui est bloquée par la planète et absorbée par son atmosphère. Les longueurs d'onde qui sont préférentiellement absorbées par l'atmosphère apparaissent comme des pics dans le spectre de transmission. La ligne bleue est un modèle le mieux adapté qui prend en compte les données, les propriétés connues de WASP-39 b et de son étoile (par exemple, la taille, la masse, la température) et les caractéristiques supposées de l'atmosphère. Les chercheurs peuvent faire varier les paramètres du modèle - en modifiant des caractéristiques inconnues telles que la hauteur des nuages ​​dans l'atmosphère et l'abondance de divers gaz - pour obtenir un meilleur ajustement et mieux comprendre à quoi ressemble vraiment l'atmosphère. En haut à gauche, les données du NIRISS montrent des empreintes digitales de potassium (K), d'eau (H2O) et de monoxyde de carbone (CO). En haut à droite, les données de NIRCam montrent une signature d'eau proéminente. En bas à gauche, les données de NIRSpec indiquent l'eau, le dioxyde de soufre (SO2), le dioxyde de carbone (CO2) et le monoxyde de carbone (CO). En bas à droite, des données NIRSpec supplémentaires révèlent toutes ces molécules ainsi que le sodium (Na). Crédit : NASA, ESA, ASC, J. Olmsted (STScI)

Les résultats sont de bon augure pour la capacité du JWST à mener le large éventail d'enquêtes sur les exoplanètes - des planètes autour d'autres étoiles - que les scientifiques espéraient. Cela inclut de sonder les atmosphères de planètes rocheuses plus petites comme celles du système TRAPPIST-1.

"Nous avons observé l'exoplanète avec plusieurs instruments qui fournissent ensemble une large bande du spectre infrarouge et une panoplie d'empreintes chimiques inaccessibles jusqu'au JWST", a déclaré Natalie Batalha, astronome à l'Université de Californie à Santa Cruz, qui a contribué et aidé à coordonner la nouvelle recherche. "Des résultats comme ceux ci changent la donne."

La suite de découvertes est détaillée dans un ensemble de cinq articles scientifiques nouvellement soumis, disponibles sur le site Web de prépublication arXiv. Parmi les révélations sans précédent figure la première détection dans une atmosphère exoplanétaire de dioxyde de soufre, une molécule produite à partir de réactions chimiques déclenchées par la lumière à haute énergie de l'étoile mère de la planète. Sur Terre, la couche d'ozone protectrice dans la haute atmosphère est créée de la même manière.

Cette image montre une vue d'artiste de la planète WASP-39 b et de son étoile. La planète a une atmosphère floue orange-bleu avec des notes de bandes nuageuses longitudinales en dessous. Le quart gauche de la planète (le côté faisant face à l'étoile) est éclairé, tandis que le reste est dans l'ombre. L'étoile est blanc jaunâtre brillant, sans caractéristiques claires. Crédit : NASA, ESA, ASC, J. Olmsted (STScI)

"La détection surprenante de dioxyde de soufre confirme enfin que la photochimie façonne le climat des" Saturnes chaudes "", déclare Diana Powell, boursière de la NASA Hubble, astronome au Centre d'astrophysique et membre principal de l'équipe qui a fait la découverte du dioxyde de soufre. "Le climat de la Terre est également façonné par la photochimie, de sorte que notre planète a plus en commun avec les" Saturnes chaudes "que nous ne le savions auparavant."

Jea Adams, étudiante diplômée à Harvard et chercheuse au Center for Astrophysics, a analysé les données qui ont confirmé le signal de dioxyde de soufre.

Le télescope spatial James Webb de la NASA a identifié pour la première fois du dioxyde de soufre dans l'atmosphère d'une exoplanète. Sa présence ne peut s'expliquer que par la photochimie - des réactions chimiques déclenchées par des particules de haute énergie de la lumière des étoiles. La photochimie est essentielle aux processus sur Terre essentiels à la vie, comme la photosynthèse et la génération de notre couche d'ozone. Crédit : NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt ; Centre d'astrophysique-Harvard & Smithsonian/Melissa Weiss

"En tant que chercheur en début de carrière dans le domaine des atmosphères d'exoplanètes, c'est tellement excitant de faire partie d'une détection comme celle-ci", a déclaré Adams. "Le processus d'analyse de ces données semblait magique. Nous avons vu des indices de cette fonctionnalité dans les premières données, mais cet instrument de plus grande précision a clairement révélé la signature du SO2 et nous a aidés à résoudre le puzzle."

À une température estimée à 1 600 degrés Fahrenheit et une atmosphère composée principalement d'hydrogène, le WASP-39 b ne serait pas habitable. L'exoplanète a été comparée à Saturne et à Jupiter, avec une masse similaire à Saturne, mais une taille globale aussi grande que Jupiter. Mais les nouveaux travaux montrent la voie pour trouver des preuves de la vie potentielle sur une planète habitable.

La proximité de la planète avec son étoile hôte - huit fois plus proche que Mercure ne l'est de notre soleil - en fait également un laboratoire pour étudier les effets du rayonnement des étoiles hôtes sur les exoplanètes. Une meilleure connaissance de la connexion étoile-planète devrait permettre de mieux comprendre comment ces processus créent la diversité des planètes observées dans la galaxie.

D'autres constituants atmosphériques détectés par JWST comprennent le sodium, le potassium et la vapeur d'eau, confirmant les observations antérieures de télescopes spatiaux et terrestres ainsi que la recherche de caractéristiques d'eau supplémentaires, à des longueurs d'onde plus longues, qui n'ont jamais été vues auparavant.

JWST a également vu le dioxyde de carbone à une résolution plus élevée, fournissant deux fois plus de données que celles rapportées à partir de ses observations précédentes. Pendant ce temps, du monoxyde de carbone a été détecté, mais des signatures évidentes de méthane et de sulfure d'hydrogène étaient absentes des données. Si elles sont présentes, ces molécules se produisent à des niveaux très bas, une découverte importante pour les scientifiques qui font des inventaires de la chimie des exoplanètes afin de mieux comprendre la formation et le développement de ces mondes lointains.

Capturer un spectre aussi large de l'atmosphère de WASP-39 b était un tour de force scientifique, alors qu'une équipe internationale comptant des centaines a analysé indépendamment les données de quatre des modes d'instruments finement calibrés de JWST. Ils ont ensuite effectué des comparaisons détaillées de leurs découvertes, produisant des résultats encore plus nuancés sur le plan scientifique.

JWST voit l'univers en lumière infrarouge, à l'extrémité rouge du spectre lumineux au-delà de ce que les yeux humains peuvent voir ; qui permet au télescope de capter des empreintes chimiques qui ne peuvent pas être détectées en lumière visible.

Chacun des trois instruments a même une version du « IR » de l'infrarouge dans son nom : NIRSpec, NIRCam et NIRISS.

Pour voir la lumière de WASP-39 b, JWST a suivi la planète alors qu'elle passait devant son étoile, permettant à une partie de la lumière de l'étoile de filtrer à travers l'atmosphère de la planète. Différents types de produits chimiques dans l'atmosphère absorbent différentes couleurs du spectre de la lumière des étoiles, de sorte que les couleurs manquantes indiquent aux astronomes quelles molécules sont présentes.

En analysant avec une telle précision l'atmosphère d'une exoplanète, les instruments du JWST ont dépassé les attentes des scientifiques et promettent une nouvelle phase d'exploration parmi la grande variété d'exoplanètes de la galaxie.

López-Morales déclare : "J'ai hâte de voir ce que nous trouvons dans les atmosphères des petites planètes telluriques."

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COMMENTAIRES

Je crois qu 'il serait inutile   de féliciter plus encore  ce travail magnifique  sur  James Webb  ;J  'attends moi aussi  les résultats sur la première exo planete  qu 'on aura trouvées pas trop differente de notre Terre  !!!

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More information: Shang-Min Tsai et al, Direct Evidence of Photochemistry in an Exoplanet Atmosphere, arXiv (2022). doi.org/10.48550/arXiv.2211.10490

Lili Alderson et al, Early Release Science of the Exoplanet WASP-39b with JWST NIRSpec G395H, arXiv (2022). doi.org/10.48550/arXiv.2211.10488

Z. Rustamkulov et al, Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRSpec PRISM, arXiv (2022). doi.org/10.48550/arXiv.2211.10487

Eva-Maria Ahrer et al, Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRCam, arXiv (2022). doi.org/10.48550/arXiv.2211.10489

Adina D. Feinstein et al, Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRISS, arXiv (2022). doi.org/10.48550/arXiv.2211.10493

Journal information: arXiv 

Provided by Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics 

Explore further

Webb telescope makes first unequivocal detection of carbon dioxide in an exoplanet atmosphere

 PS /PROBLEME INFORMATIQUE DE REPRODUCTION DE GRAPHIQUES ET D IMAGES ...DESOLE  !!!!!

SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT :week'è : des nouvelles de Mars

 

Possible organic compounds found in Mars crater rocks

by Hayley Dunning, Imperial College London

Traduction du jour :''Composés organiques possibles trouvés dans les roches du cratère de Mars

par Hayley Dunning, Imperial College de Londres

Possible organic compounds found in Mars crater rocks

by Hayley Dunning, Imperial College London

PHOTO zero. Crédit : NASA

Une étude publiée dans Science analyse plusieurs roches trouvées au fond du cratère Jezero sur Mars, où le rover Perseverance a atterri en 2020, révélant une interaction significative entre les roches et l'eau liquide. Ces roches contiennent également des preuves compatibles avec la présence de composés organiques.

L'existence de composés organiques (composés chimiques avec des liaisons carbone-hydrogène) n'est pas une preuve directe de la vie, car ces composés peuvent être créés par des processus non biologiques. Une future mission renvoyant les échantillons sur Terre serait nécessaire pour le déterminer.

L'étude, dirigée par des chercheurs de Caltech, a été réalisée par une équipe internationale comprenant des chercheurs de l'Impérial.

Le professeur Mark Sephton, du Département des sciences et de l'ingénierie de la Terre de l'Impériale, est membre de l'équipe scientifique qui a participé aux opérations du rover sur Mars et a examiné les implications des résultats. Il a déclaré: "J'espère qu'un jour ces échantillons pourront être renvoyés sur Terre afin que nous puissions examiner les preuves de l'eau et de la matière organique possible, et explorer si les conditions étaient propices à la vie au début de l'histoire de Mars."

L'eau en mouvement

Persévérance a déjà trouvé des composés organiques dans le delta de Jezero. Les deltas sont des formations géologiques en forme d'éventail créées à l'intersection d'une rivière et d'un lac au bord du cratère.

Les scientifiques de la mission s'étaient particulièrement intéressés au delta de Jezero car de telles formations peuvent conserver des micro-organismes. Les deltas sont créés lorsqu'une rivière transportant des sédiments fins pénètre dans une masse d'eau plus profonde et plus lente. Au fur et à mesure que l'eau de la rivière s'étale, elle ralentit brusquement, déposant les sédiments qu'elle transporte et emprisonnant et préservant les micro-organismes qui pourraient exister dans l'eau.

Cependant, le fond du cratère, où le rover a atterri pour des raisons de sécurité avant de se rendre dans le delta, était plus un mystère. Dans les lits des lacs, les chercheurs s'attendaient à trouver des roches sédimentaires, car l'eau dépose couche après couche de sédiments. Cependant, lorsque le rover s'est posé là-bas, certains chercheurs ont été surpris de trouver des roches ignées (magma refroidi) sur le fond du cratère contenant des minéraux qui enregistraient non seulement des processus ignés mais aussi un contact important avec l'eau.

Ces minéraux, tels que les carbonates et les sels, nécessitent de l'eau pour circuler dans les roches ignées, creusant des niches et déposant des minéraux dissous dans différentes zones comme les vides et les fissures. À certains endroits, les données montrent des preuves de matières organiques dans ces niches potentiellement habitables.

Découvert par SHERLOC

Les minéraux et les éventuels composés organiques co-localisés ont été découverts à l'aide de SHERLOC, ou l'instrument Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals.

Monté sur le bras robotique du rover, SHERLOC est équipé d'un certain nombre d'outils, dont un spectromètre Raman qui utilise un type spécifique de fluorescence pour rechercher des composés organiques et également voir comment ils sont distribués dans un matériau, donnant un aperçu de la façon dont ils ont été préservés. à cet endroit.

Bethany Ehlmann, co-auteur de l'article, professeur de sciences planétaires et directrice associée du Keck Institute for Space Studies, a déclaré: "Les capacités d'imagerie compositionnelle microscopique de SHERLOC ont vraiment ouvert notre capacité à déchiffrer l'ordre temporel de Mars. environnements passés."

Alors que le rover roulait vers le delta, il a prélevé plusieurs échantillons de roches ignées modifiées par l'eau et les a mis en cache pour une éventuelle future mission de retour d'échantillons. Les échantillons devraient être renvoyés sur Terre et examinés dans des laboratoires dotés d'instruments de pointe afin de déterminer définitivement la présence et le type de matières organiques et s'ils ont quelque chose à voir avec la vie.

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COMMENTAIRES 

La consultation  de   l'abstract  de l' article  original  ne nous indique aucune   formule chimique     ... De plus  l'aspect sédimentaire  des lieux étudiés  ne signifie pas que des  indices  fossiles   de bio génèse  y soient présents  ,par conséquent  aucune preuve formelle   n 'est encore acquise  ...Le carbone peeut etre présent  sur Mars sous forme minéralogique  pure ou alliée et inorganique   sous forme de  sels   divers tels   les carbonates  calcaires ....  La présence de houille fossile  serait un s signture  sure  de vie fossile  mais pas   celle de carbures  minéraux divers    ......

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More information: Eva L. Scheller et al, Aqueous alteration processes in Jezero crater, Mars−implications for organic geochemistry, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abo5204

Journal information: Science 

Provided by Imperial College London 

SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT /W48 / DISCUSSIONS LECTEURS

CHERS AMIS LECTEURS

La discussion entre nous  reprendra Dimanche prochain mais en changeant de thème   . Il portera sur  l 'état actuel des résultats  concernant la matière noire -dark matter- et j' attends  vos contributions  , questions ou suggestions      ( notamment  les représentations de  de  Dominique  Mareau )

 Par exemple ;''

Des « atomes gravitationnels » formés de matière noire ...

 ou encore :

Fuzzy Dark Matter and Non-Standard Neutrino Interactions 

OU AUSSI 

Matière noire : Hubble suggère qu'il faut revoir la copie

etc 
  

SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT / PROGRAMME DES TRADUCTIONS DE LA SEMAINE 48

 1/

Possible organic compounds found in Mars crater rocks

by Hayley Dunning, Imperial College 

2/

James Webb Space Telescope reveals an exoplanet atmosphere as never seen before

by Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

3/

Scientists demonstrate world's first continuous-wave lasing of deep-ultraviolet laser diode at room temperature

by Nagoy

4/

Covering a cylinder with a magnetic coil triples its energy output in nuclear fusion test

by Bob Yirka ,

5/

Researchers suggest that wormholes may look almost identical to black holes

by Bob Yirka , Phys

6/

Physicists strike gold, solving 50-year lightning mystery

by University of South Australia

7/

SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT /W47 / UN NOUVEAU QU BIT????

 

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NOVEMBER 15, 2022

The unimon, a new qubit to boost quantum computers for useful applications

by Aalto University

TRADUCTION DU JOUR :L'unimon,    ce nouveau qubit pour booster les ordinateurs quantiques pour des applications utiles

par l'Université d'Aalto

Impression artistique d'un qubit unimon dans un processeur quantique. Crédit : Aleksandr Kakinen

Un groupe de scientifiques de l'Université Aalto, d'IQM Quantum Computers et du Centre de recherche technique VTT ont découvert un nouveau qubit supraconducteur, l'unimon, pour augmenter la précision des calculs quantiques. L'équipe a réalisé les premières portes logiques quantiques avec des unimons à 99,9 % de fidélité, une étape majeure dans la quête de la construction d'ordinateurs quantiques commercialement utiles. Cette recherche vient d'être publiée dans la revue Nature Communications.

De toutes les différentes approches pour construire des ordinateurs quantiques utiles, les qubits supraconducteurs sont en tête. Cependant, les conceptions et techniques de qubit actuellement utilisées ne fournissent pas encore des performances suffisamment élevées pour des applications pratiques. Dans cette ère quantique à échelle intermédiaire bruyante (NISQ), la complexité des calculs quantiques implémentables est principalement limitée par des erreurs dans les portes quantiques à un et deux qubits. Les calculs quantiques doivent devenir plus précis pour être utiles.

"Notre objectif est de construire des ordinateurs quantiques qui offrent un avantage dans la résolution de problèmes du monde réel. Notre annonce d'aujourd'hui est une étape importante pour IQM et une réalisation significative pour construire de meilleurs ordinateurs quantiques supraconducteurs", a déclaré le professeur Mikko Möttönen, co-professeur de Quantum Technology à l'Université Aalto et VTT, ainsi qu'un co-fondateur et scientifique en chef chez IQM Quantum Computers, qui dirigeait la recherche.

Aujourd'hui, Aalto, IQM et VTT ont introduit un nouveau type de qubit supraconducteur, l'unimon, qui réunit dans un seul circuit les propriétés souhaitées d'anharmonicité accrue, d'insensibilité totale au bruit de charge en courant continu, de sensibilité réduite au bruit magnétique et d'une structure simple composée seulement d'une seule jonction Josephson dans un résonateur. L'équipe a atteint des fidélités de 99,8 % à 99,9 % pour des portes à un seul qubit de 13 nanosecondes sur trois qubits unimon différents.

"En raison de l'anharmonicité ou de la non-linéarité plus élevée que dans les transmons, nous pouvons faire fonctionner les unimons plus rapidement, ce qui entraîne moins d'erreurs par opération", a déclaré Eric Hyyppä, qui travaille sur son doctorat. à l'IQM.

Pour démontrer expérimentalement l'unimon, les scientifiques ont conçu et fabriqué des puces, chacune composée de trois qubits unimon. Ils ont utilisé du niobium comme matériau supraconducteur à l'exception des jonctions Josephson, dans lesquelles les conducteurs supraconducteurs ont été fabriqués à l'aide d'aluminium.

L'équipe a mesuré que le qubit unimon avait une anharmonicité relativement élevée tout en ne nécessitant qu'une seule jonction Josephson sans superinducteurs et en portant une protection contre le bruit. L'inductance géométrique de l'unimon a le potentiel d'une prévisibilité et d'un rendement plus élevés que les superinducteurs basés sur un réseau de jonctions dans les qubits fluxonium ou quarton conventionnels.

"Les unimons sont si simples et présentent pourtant de nombreux avantages par rapport aux transmons. Le fait que le tout premier unimon jamais réalisé ait si bien fonctionné laisse beaucoup de place à l'optimisation et aux avancées majeures. Dans les prochaines étapes, nous devrions optimiser la conception pour une protection contre le bruit encore plus élevée. et démontrer des portes à deux qubits », a ajouté le professeur Möttönen.

"Nous visons de nouvelles améliorations dans la conception, les matériaux et le temps de porte de l'unimon pour dépasser l'objectif de fidélité de 99,99 % pour un avantage quantique utile avec des systèmes bruyants et une correction d'erreur quantique efficace. C'est une journée très excitante pour l'informatique quantique", a conclu Prof. Möttönen.

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COMMENTAIRES

'' L'ordinateur quantique   c 'est une blague pour journalistes !!"" On en parle depuis 15 ans  et o,ne voit toujours rien de sérieux venir  !!!""  entend -on ici et là ... 

Ce que l'on sait faire aujourd'hui, ce sont de  tout petits prototypes. Que voulez  vous qu'on fasse  d 'une machine  si sensible au bruit qu elle ne sorte  qu 'une présision de 99,9  %???Plus il y a de qubits, plus il est difficile de tous les contrôler. Cela conduit à des erreurs dans les systèmes de calcul.  Or pour faire tourner l'algorithme de Shor, par exemple, il faudrait pouvoir contrôler des milliers de qubits.

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More information: Eric Hyyppä et al, Unimon qubit, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34614-w

Journal information: Nature Communications 

Provided by Aalto University 

SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT .WEEK47/ LE MIT S OCCUPE DU CLIMAT !!!

 

TRADUCTION DU JOUR /

''La Terre peut réguler sa propre température pendant des millénaires, selon une nouvelle étude

par Jennifer Chu, Massachusetts Institute of Technology

Crédit : domaine public CC0

Le climat de la Terre a subi de grands changements, du volcanisme mondial aux périodes glaciaires refroidissant la planète et aux changements spectaculaires du rayonnement solaire. Et pourtant la vie, depuis 3,7 milliards d'années, n'a cessé de battre.

Maintenant, une étude menée par des chercheurs du MIT dans Science Advances confirme que la planète abrite un mécanisme de "rétroaction stabilisatrice" qui agit sur des centaines de milliers d'années pour ramener le climat au bord du gouffre, en maintenant les températures mondiales dans une plage stable et habitable.

Comment accomplit-il cela? Un mécanisme probable est «l'altération des silicates» - un processus géologique par lequel l'altération lente et régulière des roches silicatées implique des réactions chimiques qui finissent par extraire le dioxyde de carbone de l'atmosphère et dans les sédiments océaniques, piégeant le gaz dans les roches.

Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que l'altération des silicates joue un rôle majeur dans la régulation du cycle du carbone de la Terre. Le mécanisme d'altération des silicates pourrait fournir une force géologiquement constante pour contrôler le dioxyde de carbone et les températures mondiales. Mais il n'y a jamais eu de preuve directe du fonctionnement continu d'une telle rétroaction, jusqu'à présent.

Les nouvelles découvertes sont basées sur une étude des données paléoclimatiques qui enregistrent les changements des températures mondiales moyennes au cours des 66 derniers millions d'années. L'équipe du MIT a appliqué une analyse mathématique pour voir si les données révélaient des schémas caractéristiques de phénomènes de stabilisation qui réduisaient les températures mondiales sur une échelle de temps géologique.

Ils ont constaté qu'en effet, il semble y avoir un schéma cohérent dans lequel les variations de température de la Terre sont amorties sur des échelles de temps de centaines de milliers d'années. La durée de cet effet est similaire aux échelles de temps sur lesquelles l'altération des silicates devrait agir.

Les résultats sont les premiers à utiliser des données réelles pour confirmer l'existence d'une rétroaction stabilisatrice, dont le mécanisme est probablement l'altération des silicates. Cette rétroaction stabilisatrice expliquerait comment la Terre est restée habitable à travers des événements climatiques dramatiques dans le passé géologique.

"D'une part, c'est bien parce que nous savons que le réchauffement climatique actuel sera finalement annulé grâce à cette rétroaction stabilisatrice", déclare Constantin Arnscheidt, étudiant diplômé du Département des sciences de la Terre, de l'atmosphère et des planètes (EAPS) du MIT. "Mais d'un autre côté, cela prendra des centaines de milliers d'années, donc pas assez vite pour résoudre nos problèmes actuels."

L'étude est co-écrite par Arnscheidt et Daniel Rothman, professeur de géophysique au MIT.

Stabilité des données

Les scientifiques ont déjà vu des indices d'un effet stabilisateur du climat dans le cycle du carbone de la Terre : les analyses chimiques des roches anciennes ont montré que le flux de carbone entrant et sortant de l'environnement de surface de la Terre est resté relativement équilibré, même en cas de variations spectaculaires de la température globale. De plus, les modèles d'altération des silicates prédisent que le processus devrait avoir un effet stabilisateur sur le climat mondial. Et enfin, le fait de l'habitabilité durable de la Terre indique un contrôle géologique inhérent sur les variations de température extrêmes.

"Vous avez une planète dont le climat a été soumis à tant de changements externes dramatiques. Pourquoi la vie a-t-elle survécu tout ce temps ? Un argument est que nous avons besoin d'une sorte de mécanisme de stabilisation pour maintenir des températures adaptées à la vie", explique Arnscheidt. "Mais il n'a jamais été démontré à partir de données qu'un tel mécanisme contrôle de manière cohérente le climat de la Terre."

Arnscheidt et Rothman ont cherché à confirmer si une rétroaction stabilisatrice a effectivement été à l'œuvre, en examinant les données sur les fluctuations de la température mondiale à travers l'histoire géologique. Ils ont travaillé avec une gamme d'enregistrements de température mondiale compilés par d'autres scientifiques, à partir de la composition chimique d'anciens fossiles et coquillages marins, ainsi que de carottes de glace antarctiques préservées.

"Toute cette étude n'est possible que parce qu'il y a eu de grands progrès dans l'amélioration de la résolution de ces enregistrements de température en haute mer", note Arnscheidt. "Maintenant, nous avons des données remontant à 66 millions d'années, avec des points de données distants d'au plus des milliers d'années."

Accélérer jusqu'à l'arrêt

Aux données, l'équipe a appliqué la théorie mathématique des équations différentielles stochastiques, qui est couramment utilisée pour révéler des modèles dans des ensembles de données très fluctuants.

"Nous avons réalisé que cette théorie fait des prédictions sur ce à quoi vous vous attendriez que l'histoire de la température de la Terre ressemble s'il y avait eu des rétroactions agissant sur certaines échelles de temps", explique Arnscheidt.

En utilisant cette approche, l'équipe a analysé l'historique des températures mondiales moyennes au cours des 66 derniers millions d'années, en tenant compte de la période entière sur différentes échelles de temps, telles que des dizaines de milliers d'années par rapport à des centaines de milliers, pour voir si des modèles de rétroaction stabilisatrice ont émergé dans chaque échelle de temps.

"Dans une certaine mesure, c'est comme si votre voiture roulait à toute vitesse dans la rue, et lorsque vous freinez, vous'' glissez ''longtemps avant de vous arrêter", explique Rothman. "Il y a une échelle de temps sur laquelle la résistance de frottement, ou une rétroaction stabilisatrice, entre en jeu, lorsque le système revient à un état stable."

Sans rétroactions stabilisatrices, les fluctuations de la température globale devraient croître avec l'échelle de temps. Mais l'analyse de l'équipe a révélé un régime dans lequel les fluctuations n'augmentaient pas, ce qui implique qu'un mécanisme de stabilisation régnait dans le climat avant que les fluctuations ne deviennent trop extrêmes. L'échelle de temps de cet effet stabilisateur - des centaines de milliers d'années - coïncide avec ce que les scientifiques prédisent pour l'altération des silicates.

Fait intéressant, Arnscheidt et Rothman ont constaté que sur des échelles de temps plus longues, les données ne révélaient aucune rétroaction stabilisatrice. Autrement dit, il ne semble pas y avoir de recul récurrent des températures mondiales sur des échelles de temps supérieures à un million d'années. Sur ces échelles de temps plus longues, qu'est-ce qui a permis de contrôler les températures mondiales ?

"Il y a une idée que le hasard a peut-être joué un rôle majeur pour déterminer pourquoi, après plus de 3 milliards d'années, la vie existe toujours", propose Rothman.

En d'autres termes, comme les températures de la Terre fluctuent sur de plus longues périodes, ces fluctuations peuvent être suffisamment faibles au sens géologique, pour se situer dans une plage dans laquelle une rétroaction stabilisatrice, telle que l'altération des silicates, pourrait périodiquement contrôler le climat. et plus précisément, dans une zone habitable.

"Il y a deux camps : certains disent que le hasard est une explication suffisante, et d'autres disent qu'il doit y avoir une rétroaction stabilisatrice", déclare Arnscheidt. "Nous sommes en mesure de montrer, directement à partir des données, que la réponse se situe probablement quelque part entre les deux. En d'autres termes, il y a eu une certaine stabilisation, mais la pure chance a probablement également joué un rôle dans le maintien de la Terre en permanence habitable."

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COMMENTAIRES 

 S 'il n 'y avait pas au bas de cet article  la siugnature  du célébre  MIT   j 'aurais cru  a la lecture du simple  titre  a une influence  des   refractaires  de l 'evolution du climat   , des gens tels que TRUMP ou en France  les climato sceptiques  de notre Académie des Sciences  !!!!

La lecture de la suite du texte  m 'a rassuré   car le  MIT   y introduit  tous  les  doutes   pertinents  , y compris  l 'intervention du hasard profond     ....

    Ceci  dit   je ne crois pas que les experts du  GIEXC    se soient penchés   sur l 'inflence physico  chimique  de  l 'évolution  de la croute superficille  de la Tesrre  -la  SiAl - et la démarche du  MIT    est  utile  

.. Qu 'il me soit alors permis  de  nous restituer  a notre  place humaine  dans ce vaste  espace  cosmique   .  La Terre  ne  nous deviendra un pandemonium  que si les humains   ne font pas ce qu 'il leur est encore possible  pour la soigner     !!! -

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More information: Constantin Arnscheidt, Presence or absence of stabilizing Earth system feedbacks on different timescales, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.adc9241

Journal information: Science Advances 

Provided by Massachusetts Institute of Technology 

SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT /W47 / LE HALO DE LA VOIE LACTEE

 TRADUCTION DU JOUR 

'''Inclinaison de nos étoiles :  L 'étude  de la forme du halo d'étoiles de la Voie lactée est réalisée

par Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Une nouvelle étude a révélé la véritable forme du nuage diffus d'étoiles entourant le disque de notre galaxie. Pendant des décennies, les astronomes ont pensé que ce nuage d'étoiles - appelé le halo stellaire - était en grande partie sphérique, comme un ballon de plage. Maintenant, un nouveau modèle basé sur des observations modernes montre que le halo stellaire est oblong et incliné, un peu comme un ballon de football qui vient d'être frappé.

Les résultats - publiés ce mois-ci dans The Astronomical Journal - offrent un aperçu d'une foule de domaines astrophysiques. Les résultats, par exemple, éclairent l'histoire de notre galaxie et de l'évolution galactique, tout en offrant des indices sur la chasse en cours à la mystérieuse substance connue sous le nom de matière noire.

"La forme du halo stellaire est un paramètre très fondamental que nous venons de mesurer avec une plus grande précision qu'il n'était possible auparavant", déclare l'auteur principal de l'étude, Jiwon "Jesse" Han, titulaire d'un doctorat. étudiant au Centre d'Astrophysique | Harvard & Smithsonian. "Il y a beaucoup d'implications importantes dans le fait que le halo stellaire n'est pas sphérique mais plutôt en forme de ballon de footbal américain  de rugby ou de zeppelin - faites votre choix!"

"Pendant des décennies, l'hypothèse générale a été que le halo stellaire est plus ou moins sphérique et isotrope, ou le même dans toutes les directions", ajoute le co-auteur de l'étude Charlie Conroy, conseiller de Han et professeur d'astronomie à l'Université de Harvard et au Centre d'Astrophysique. "Nous savons maintenant que l'image classique de notre galaxie intégrée dans un volume sphérique d'étoiles doit être jetée."

Les astronomes ont découvert que le halo stellaire de la galaxie de la Voie lactée - un nuage d'étoiles diffuses autour de toutes les galaxies - est en forme de zeppelin et incliné. L'illustration de cet artiste met l'accent sur la forme du halo tridimensionnel entourant notre galaxie. Crédit : Melissa Weiss/Centre d'astrophysique | Harvard et Smithsonien

Le halo stellaire de la Voie Lactée est la partie visible de ce qu'on appelle plus largement le halo galactique. Ce halo galactique est dominé par de la matière noire invisible, dont la présence n'est mesurable qu'à travers la gravité qu'elle exerce. Chaque galaxie possède son propre halo de matière noire. Ces halos servent comme une sorte d'échafaudage sur lequel s'accroche la matière visible ordinaire. À son tour, cette matière visible forme des étoiles et d'autres structures galactiques observables. Pour mieux comprendre comment les galaxies se forment et interagissent, ainsi que la nature sous-jacente de la matière noire, les halos stellaires sont donc des cibles astrophysiques précieuses.

"Le halo stellaire est un traceur dynamique du halo galactique", explique Han. "Afin d'en savoir plus sur les halos galactiques en général, et en particulier sur le halo galactique et l'histoire de notre propre galaxie, le halo stellaire est un excellent point de départ."

Sonder la forme du halo stellaire de la Voie lactée, cependant, a longtemps défié les astrophysiciens pour la simple raison que nous y sommes intégrés. Le halo stellaire s'étend sur plusieurs centaines de milliers d'années-lumière au-dessus et au-dessous du plan rempli d'étoiles de notre galaxie, où réside notre système solaire.

"Contrairement aux galaxies externes, où nous nous contentons de les regarder et de mesurer leurs halos", explique Han, "nous n'avons pas le même genre de perspective aérienne et extérieure du halo de notre propre galaxie."

Pour compliquer encore les choses, le halo stellaire s'est avéré assez diffus, ne contenant qu'environ un pour cent de la masse de toutes les étoiles de la galaxie. Pourtant, au fil du temps, les astronomes ont réussi à identifier plusieurs milliers d'étoiles qui peuplent ce halo, qui se distinguent des autres étoiles de la Voie lactée en raison de leur composition chimique distincte (mesurable par des études de leur lumière stellaire), ainsi que par leurs distances et leurs mouvements à travers Le ciel. Grâce à de telles études, les astronomes ont réalisé que les étoiles à halo ne sont pas uniformément réparties. L'objectif a depuis été d'étudier les modèles de surdensités d'étoiles - apparaissant spatialement sous forme de grappes et de flux - pour trier les origines ultimes du halo stellaire.

La nouvelle étude des chercheurs et collègues du CfA s'appuie sur deux ensembles de données majeurs recueillis ces dernières années qui ont sondé le halo stellaire comme jamais auparavant.

Le premier ensemble provient de Gaia, un vaisseau spatial révolutionnaire lancé par l'Agence spatiale européenne en 2013. Gaia a continué à compiler les mesures les plus précises des positions, des mouvements et des distances de millions d'étoiles dans la Voie lactée, y compris certaines étoiles de halo stellaires à proximité. .

Le deuxième ensemble de données provient de H3 (Hectochelle dans le halo à haute résolution), une enquête au sol menée au MMT, situé à l'observatoire Fred Lawrence Whipple en Arizona, et une collaboration entre le CfA et l'Université de l'Arizona. H3 a recueilli des observations détaillées de dizaines de milliers d'étoiles de halo stellaires trop éloignées pour que Gaia puisse les évaluer.

La combinaison de ces données dans un modèle flexible qui a permis à la forme du halo stellaire d'émerger de toutes les observations a donné le halo décidément non sphérique - et la forme du football américzain s'accorde parfaitement avec d'autres découvertes à ce jour. La forme, par exemple, est indépendante et fortement d'accord avec une théorie de premier plan concernant la formation de la Voie lactée

Selon ce cadre, le halo stellaire s'est formé lorsqu'une galaxie naine solitaire est entrée en collision il y a 7 à 10 milliards d'années avec notre galaxie déjà beaucoup plus grande. La galaxie naine disparue est connue de manière amusante sous le nom de Gaia-Sausage-Encelade (GSE), où "Gaia" fait référence au vaisseau spatial susmentionné, "Sausage" pour un motif apparaissant lors du traçage des données de Gaia et "Encelade" pour le géant mythologique grec qui était enterré sous une montagne - un peu comme la façon dont GSE a été enterré dans la Voie lactée. À la suite de cet événement de collision galactique, la galaxie naine a été déchirée et ses étoiles constituantes éparpillées dans un halo dispersé. Une telle histoire d'origine explique la dissemblance inhérente des étoiles du halo stellaire aux étoiles nées et élevées dans la Voie lactée.

Les résultats de l'étude expliquent en outre comment GSE et la Voie lactée ont interagi ..La forme du football - techniquement appelée ellipsoïde triaxial - reflète les observations de deux empilements d'étoiles dans le halo stellaire. Les empilements se sont apparemment formés lorsque GSE a traversé deux orbites de la Voie lactée. Au cours de ces orbites, GSE aurait ralenti deux fois aux soi-disant apocentres, ou aux points les plus éloignés de l'orbite de la galaxie naine du plus grand attracteur gravitationnel, la lourde Voie lactée ; ces pauses ont entraîné la perte supplémentaire d'étoiles GSE. Pendant ce temps, l'inclinaison du halo stellaire indique que GSE a rencontré la Voie lactée sous un angle incident et non en ligne droite.

"L'inclinaison et la distribution des étoiles dans le halo stellaire fournissent une confirmation spectaculaire que notre galaxie est entrée en collision avec une autre galaxie plus petite il y a 7 à 10 milliards d'années", a déclaré Conroy.

Notamment, tant de temps s'est écoulé depuis le fracas GSE-Milky Way que l'on aurait pu s'attendre à ce que les étoiles du halo stellaire s'installent dynamiquement dans la forme sphérique classique longtemps supposée. Le fait qu'ils ne l'aient pas fait parle probablement du halo galactique plus large, selon l'équipe. Cette structure dominée par la matière noire est elle-même probablement de travers et, par sa gravité, maintient également le halo stellaire décalé.

"Le halo stellaire incliné suggère fortement que le halo de matière noire sous-jacent est également incliné", explique Conroy. "Une inclinaison du halo de matière noire pourrait avoir des ramifications importantes sur notre capacité à détecter les particules de matière noire dans les laboratoires sur Terre."

Le dernier point de Conroy fait allusion aux multiples expériences de détection de matière noire actuellement en cours et prévues. Ces détecteurs pourraient augmenter leurs chances de capturer une interaction insaisissable avec la matière noire si les astrophysiciens pouvaient déterminer où la substance est plus fortement concentrée, galactiquement parlant. Au fur et à mesure que la Terre se déplacera dans la Voie lactée, elle rencontrera périodiquement ces régions de particules de matière noire denses et à plus grande vitesse, augmentant ainsi les chances de détection.

La découverte de la configuration la plus plausible du halo stellaire devrait faire avancer de nombreuses recherches astrophysiques tout en fournissant des détails de base sur notre place dans l'univers.

"Ce sont des questions intuitivement intéressantes à poser sur notre galaxie : 'A quoi ressemble la galaxie ?' et "À quoi ressemble le halo stellaire ?", explique Han. "Avec cette ligne de recherche et d'étude en particulier, nous répondons enfin à ces questio

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COMMENTAIRES

Cet article est très intéressante mais  ne nous apporte que des hypothèses sur la forme du halo de matière noire   ..De plus la densité de la matière noire dans le halo  meme  et intrinséque de la  VOIE LACTEE     reste une inconnue   ...Le travail fondamental de la  découverte  de la structure de la matière noire  reste à faire 

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More information: Jiwon Jesse Han et al, The Stellar Halo of the Galaxy is Tilted and Doubly Broken, The Astronomical Journal (2022). DOI: 10.3847/1538-3881/ac97e9

Journal information: Astronomical Journal 

Provided by Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics 

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