janvier 19, 2022

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Vous n’avez pas besoin d’un vaisseau spatial pour faire pousser des « petits » radis martiens étranges

Dans la fiction historique, les astronomes regardent à travers des télescopes, la sagesse optique circulant à la vitesse de la lumière. Prenant ce qu’ils peuvent obtenir, ils reçoivent passivement des informations sur les étoiles et les planètes lointaines. Ces choses sont fixes et leurs termes ne peuvent pas être modifiés.

Mais ce n’est pas ainsi que fonctionne l’astronomie. Les scientifiques planétaires et exoplanétaires, par exemple, non seulement attendent que des données leur parviennent, mais construisent également des versions miniatures d’autres endroits en utilisant des paysages géologiques appropriés, des carrières et des chambres de simulation sur Terre. Dans cette simulation, ils voient, ressentent et contrôlent des mondes – ou du moins des métaphores pour eux – dans le but de déchiffrer des parties de l’univers qu’ils ne visiteraient probablement jamais.

En rendant le physique et l’abstrait intouchables, ils créent non seulement des comparaisons, mais aussi des moyens de visualiser ces planètes comme des lieux réels.

« Grâce à la science, nous pensons par comparaison tout le temps », a déclaré Pascal Lee des instituts Mars et SETI. « Et donc, il y a quelque chose de très fondamental dans l’approche de l’utilisation d’analogues. »

Leurs méthodes s’inscrivent dans la tradition scientifique qui valorise à la fois la recherche en laboratoire et le contact direct avec la nature.

« Il est en fait logique pour les planétologues, dont les phénomènes ont été supprimés dans le temps et l’espace, de penser que la simulation et la répétition seraient la façon dont ils pourraient étudier ce qui est loin », a déclaré Lisa Missiri, anthropologue à l’Université de Yale. Auteur de The Status of Outer Space, « Parce que c’est ce que la science fait depuis des centaines d’années. »

La flèche la plus directe entre ce monde et au-delà est « l’analogue terrestre », qui est un emplacement physique sur Terre qui ressemble à un aspect d’un autre monde – généralement la Lune ou Mars. Cette connexion peut prendre la forme de formations géologiques, telles que des tubes de lave ou des dunes de sable, ou il peut s’agir d’une région entière de caractère lunaire ou martien, telle que Désert d’Atacama au Chili ou volcans à Hawaï.

Le Dr Lee dirige le projet Haughton-Mars, un centre de recherche analogique sur l’île Devon, un avant-poste stérile et inhabité de l’Arctique au Nunavut, au Canada. « Il existe une gamme incroyablement large de caractéristiques similaires à ce que nous voyons sur la Lune et sur Mars », a-t-il déclaré.

L’île est perpétuellement froide et sèche, avec des ravins et des canyons, et possède un cratère de 14 miles de large avec un effet cosmique derrière lui. C’est à peu près la même taille que le cratère Shackleton au pôle sud de la lune, où la NASA prévoit d’envoyer des astronautes cette décennie.

Au cours de dizaines de campagnes sur le terrain, la station de recherche de Houghton a fourni un lieu permanent où les scientifiques peuvent prétendre être sur la Lune ou sur Mars, étudier une géologie similaire, tester des équipements pour de futures missions et former des humains à participer.

« C’est en quelque sorte un processus clé en main », a déclaré le Dr Lee, bien qu’il ait noté que ce n’est pas comme Airbnb que n’importe qui peut se présenter et utiliser. L’installation d’habitat principal est présentée dans une série de tentes pour la géologie, l’astrobiologie, la médecine, les travaux administratifs et de réparation. Il y a une serre à part entière, tandis que les VTT et les Humvees prennent en charge les déplacements et simulent des véhicules itinérants.

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Le Dr Lee a passé 23 étés consécutifs dans l’établissement à manger des sardines en conserve dans le froid lors d’excursions d’une journée loin du camp principal. Mais en 2020 et 2021, une pandémie l’a forcé à sauter ses voyages annuels dans ce monde d’un autre monde sur Terre. La simplicité et la solitude me manquent.

« Quand vous êtes là-bas, vous êtes un Dévonien », a déclaré le Dr Lee, tout comme l’astronaute solitaire.

Il y a des moments, cependant, où les scientifiques n’ont pas besoin d’aller chercher un isotope : ils peuvent le ramener à la maison sous la forme d’une simulation ou d’une substance ressemblant à la surface de la Lune ou de Mars.

Mars, par exemple, est recouverte de sable et de poussière qui, ensemble, sont appelées régolithe. Cela rend les déplacements difficiles et peut également bloquer les panneaux solaires, obstruer les filtres et ramasser les pièces mobiles. Pour déterminer comment les véhicules robotiques, les sources d’énergie et d’autres appareils résisteront aux rigueurs de la planète rouge, les scientifiques devront les tester par rapport à quelque chose de similaire avant de faire le voyage.

C’est pourquoi, en 1997, la NASA a développé une substance poussiéreuse appelée JSC-Mars 1, basée sur les données des missions Viking et Pathfinder. Il est fabriqué à partir d’une substance trouvée dans le volcan conique Pu’u Nene à Hawaï. Là, la lave s’est infiltrée une fois dans l’eau, formant finalement des particules riches.

Plus tard, des scientifiques de la NASA ont amélioré ce matériau, tout en préparant la sonde Phoenix Mars, et ont fabriqué le simulant Mars Mojave. Il est obtenu à partir des dépôts de lave de la formation volcanique de Saddleback dans le désert de Mojave en Californie.

Cependant, le processus de test n’est pas infaillible : Phoenix a collecté des échantillons de sol glacé sur Mars en 2008 qui étaient également « collant, selon les termes de la NASA, pour passer du scoop à l’outil d’analyse. Un an plus tard, le char a enfoncé l’âme dans le sable pour toujours. Son robot frère, Opportunity, a été perdu lorsqu’une tempête de poussière a recouvert ses panneaux solaires, un sort qui a également entravé la nouvelle mission d’InSight.

Aujourd’hui, les entreprises privées utilisent les données et les recettes de la NASA pour les fournitures de simulation privées. Cette version « ajouter au panier » va aux projets d’expo-sciences, au ciment exotique et à la terre de jardinage d’un autre monde. Mark Cusimano, fondateur d’une de ces sociétés, Jardin de MarsSon passe-temps est de cultiver le jardin Triumph de la planète rouge en utilisant de la terre à dos de selle, dit-il. Il dit qu’il est satisfaisant d’y faire pousser « une étrange petite carotte ou un radis ».

Weijer Walmink, écologiste à l’Université de Wageningen aux Pays-Bas, a poussé ce travail encore plus loin avec Projet « Nourriture pour Mars et la Lune »Culture de cultures telles que les pois et les pommes de terre. Il travaille actuellement sur un système agricole complet, comprenant des bactéries, des vers de terre et des excréments humains. L’idée, a déclaré le Dr Walmink, est de « pousser avec audace là où aucune plante n’a poussé auparavant ». Aujourd’hui, Mars est sur Terre. Demain, peut-être Mars lui-même.

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Imiter les régions les plus exotiques du système solaire demande un certain effort, de sorte que les scientifiques se tournent souvent vers des chambres de simulation – essentiellement des tubes à essai dans lesquels ils recréent les conditions d’autres mondes. L’idée remonte aux années 1950, lorsqu’un scientifique militaire amené aux États-Unis depuis l’Allemagne nazie a été le premier à utiliser des Les chambres basse pression sont parfois appelées « tracteurs de Mars » Pour voir si la biologie pourrait persister dans les conditions martiennes.

Aujourd’hui, des chercheurs comme Tom Runčevski de la Southern Methodist University à Dallas recherchent un endroit différent : Titan, l’une des lunes de Saturne, le seul monde du système solaire autre que la Terre qui a actuellement des corps liquides fixés à sa surface.

« Je parle toujours personnellement de l’agressivité et de la terreur de Titan », a déclaré le Dr Runčevski. Les lacs et les mers nagent avec de l’éthane. Il neige de l’essence, il pleut du méthane. Mais si tu regardes à travers la brume, Vous verrez les anneaux de Saturne.

Bien que la sonde spatiale européenne Huygens ait été parachutée à sa surface en 2005, la querelle remarquable de Titan, dans l’ensemble, est difficile à comprendre depuis une planète aussi hospitalière que celle-ci. « Titan est un scientifique », déclare le Dr Runčevski. « Il est très difficile d’étudier un monde depuis la Terre. »

Mais il essaie, ayant inventé dans son laboratoire ce qu’il appelle « un titan dans un bocal ».

Vous ne verrez pas les anneaux de Saturne sous le tracteur du Dr Runčevski. Mais vous découvrirez les composés organiques et les cristaux qui occupent leurs lunes les plus célèbres. À l’intérieur des bocaux – des tubes à essai, honnêtement – ​​le Dr Runčevski mettra une ou deux gouttes d’eau, puis la congelera pour imiter une version minuscule du cœur d’un Titan. A cela il ajoutera quelques gouttes d’éthane, qui se condenseront immédiatement, formant de petits lacs lunaires. Ensuite, il ajoutera d’autres composés organiques d’intérêt, comme l’acétonitrile ou le benzène. Ensuite, il aspirera de l’air et réglera la température sur Titan, à environ moins 292 degrés Fahrenheit.

La NASA prévoit de retourner sur Titan, lancement Un quadricoptère à propulsion nucléaire appelé Dragonfly en 2027. En observant les cristaux et les structures se former dans ses bocaux, le Dr Runčevski espère aider les scientifiques à expliquer ce qu’ils voient lorsque l’explorateur robotique arrive en 2034. « Nous ne pouvons pas envoyer tout un laboratoire », a-t-il déclaré, ils doivent donc se fier en partie sur les laboratoires de la Terre.

Dans un laboratoire de l’Université Johns Hopkins, Sarah Hurst travaille de manière similaire à celle de la NASA et du Dr Runčevski, notamment en simulant Titan. Mais ses tubes à essai s’étendent également à la simulation d’hypothétiques exoplanètes, ou de mondes en orbite autour d’étoiles lointaines.

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Le Dr Horst a d’abord évité les exoplanètes, car les spécifications sont rares. Vous vous souvenez avoir pensé « Je suis gâté par le système solaire ». Mais un collègue l’a convaincue de commencer à simuler le bayésien mondes. « Nous avons mis en place cette matrice de planètes potentielles », a-t-elle déclaré. Ses atmosphères fantastiques sont dominées par l’hydrogène et le dioxyde de carbone ou l’eau, avec des températures allant de 300 degrés Fahrenheit à 980 degrés Fahrenheit.

Leurs tubes à essai commencent par les principaux composants qui peuvent constituer l’atmosphère, réglés à une certaine température. Vous faites couler ce mélange dans une chambre de la taille d’une bouteille de soda et l’exposez à de l’énergie – de la lumière ultraviolette ou des électrons du plasma – qui décompose les particules élémentaires. « Ils tournent dans la pièce pour fabriquer de nouvelles molécules, et certaines de ces nouvelles molécules se brisent également », a déclaré le Dr Horst. Ce cycle est répété jusqu’à ce que l’alimentation soit coupée. Parfois, ce processus produit des particules solides : du brouillard d’un autre monde.

La détection d’exoplanètes potentiellement productrices de smog pourrait aider les scientifiques à pointer des télescopes sur des corps célestes qu’ils peuvent réellement observer. De plus, le brouillard affecte la température de surface d’une planète, faisant une différence entre l’eau liquide et la glace ou l’évaporation, et il peut protéger la surface des photons à haute énergie, qui affectent tous deux l’habitabilité de la planète. L’atmosphère peut également fournir les éléments constitutifs de la vie et de l’énergie – ou ne pas le faire.

Bien qu’initialement réticente, le Dr Horst s’attache à ses planètes de laboratoire. Ils se sentent familiers, même s’ils sont fictifs. Elle peut généralement dire quel type d’expérience est en cours lorsqu’elle entre dans le bureau, car différents plasmas brillent de différentes couleurs. « Oh, nous devrions faire Titan aujourd’hui », a-t-elle dit, « parce que c’est un peu violet » ou « nous faisons cette exoplanète en particulier, et c’est un peu bleu ».

Comparées aux paysages de l’île Devon, à une poignée de simulations de régolithes ou même à une lune en éprouvette, les planètes du laboratoire du Dr Horst manquent de physique. Ils ne représentent pas un monde spécifique. ne prend pas forme. Ils ne sont qu’une atmosphère éthérée, sans aucun terrain sur lequel se tenir. Mais cela a du sens : plus un astronome veut détourner son regard de la Terre, plus ses créations deviennent mystérieuses. « Je pense que le fait que la simulation d’exoplanètes soit plus abstraite est un rappel brutal que ce ne sont pas des endroits où vous pouvez aller », a déclaré le Dr Messiri.

Cependant, le Dr Horst se souvient de l’époque où son laboratoire simulait des planètes enflammées : alors, la pièce chauffait un coin entier de la pièce. Ce petit monde, qui justement n’existe nulle part ailleurs, réchauffe ce monde.