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La nébuleuse NGC 2899 est bien connue pour sa forme symétrique en forme de papillon lumineux qui semble flotter dans l'espace. Le Very large telescope (VLT) de l'ESO (European southern observatory) vient de dévoiler l'image la plus brillante et la plus détaillée de cette bulle de gaz géante. Située entre 3.000 et 6.500 années-lumière de la Terre dans la constellation des Voiles, elle a été découverte par l'astronome britannique John Herschel en 1835.
Malgré leur nom, les nébuleuses planétaires n'ont rien à voir avec les planètes. Elles sont formées d'anciennes étoiles massives qui se sont effondrées sur elles-mêmes en éjectant les gaz de leur couche externe. Ce nuage de gaz est ionisé par les radiations ultraviolettes émises par l'étoile, ce qui donne un halo lumineux en forme de disque semblable à une planète. Dans le cas de NGC 2899, la nébuleuse possède deux étoiles centrales, ce qui lui donne cette apparence symétrique. La première étoile ayant atteint sa fin de vie et ayant expulsé ses couches extérieures, l'autre étoile interfère à présent avec le flux de gaz brûlant où les températures peuvent atteindre 10.000 degrés. L'hydrogène gazeux forme ainsi un halo rougeâtre autour de l'oxygène gazeux, en bleu. Seules 10 % à 20 % des nébuleuses planétaires présentent cette structure bipolaire, selon l'ESO.
Les soirées et les nuits du mois d'août sont propices à l'observation du ciel. Voici quelques conseils pour en profiter.
CIEL DE NUIT À LAS TRANCAS, AU SUD DE SANTIAGO, CHILI.
AFP/ARCHIVES - MARTIN BERNETTI
1. Rien de tel que les yeux
Que les moins équipés se rassurent : pour observer le ciel rien de mieux que d'utiliser ses yeux, particulièrement pour tenter d'apercevoir des étoiles filantes par exemple lors de la pluie des Perséides dont le pic aura lieu dans la nuit du 12 au 13 août 2020. En effet, seul l'œil offre une vision "grand angle" qui restituera l'ampleur du phénomène, explique l'Association française d'astronomie (AFA). Pour mieux distinguer planètes et constellations, des jumelles, une lunette ou un petit télescope peuvent être utiles. Attention surtout aux éblouissements : dans l'obscurité la pupille se dilate mais une simple torche, des phares de voitures ou un va-et-vient entre zones sombres et zones éclairées perturbent la vision nocturne.
2. Bien choisir son "spot" et chercher Vénus
Choisissez un endroit dégagé, à l'écart des fortes lumières des zones urbaines et avec un champ d'observation orienté vers le Sud. En montagne, au bord de la mer ou dans la garrigue... Retrouvez les endroits les mieux préservés de la pollution lumineuse grâce à la carte interactive conçue par l'Association d'astronomie du Vexin. Ce mois d'août on peut s'intéresser tout particulièrement à Vénus, à condition d'être un lève-tôt ou un couche-tard ! La planète est désormais visible en fin de nuit et le matin. Elle traverse en août de splendides constellations aux étoiles colorées : le Taureau et son étoile Aldébaran qu'elle quittera le 5 pour Orion, puis les Gémeaux et ses deux étoiles Castor et Pollux à partir du 13.
Carte du ciel d'août. Crédit : JOHAN KIEKEN/SCIENCES ET AVENIR
3. Trouver le Sud
Munissez-vous d'une montre à aiguille et repérez votre lieu d'observation la journée. Positionnez la petite aiguille de la montre vers le Soleil. Le Sud se situe dans le prolongement de la médiane de l'angle formé par la petite aiguille et le midi de la montre. Sinon, les smartphones sont généralement équipés d'une boussole. Le radiant des Perséides (le point du ciel depuis lequel les étoiles filantes apparaissent) est situé au-dessus de l'horizon nord-est dans la constellation de Persée, près de Cassiopée. Mais en pratique, les étoiles filantes semblent provenir de tout le ciel, l'idéal est donc de se positionner dans un endroit où vous pouvez voir la plus grande partie possible du ciel nocturne.
4. Choisir une application mobile
Plusieurs applications sont disponibles pour faciliter l'observation du ciel :
Sur l'AppStore :
Star Tracker Lite. Cette application propose un voyage à tous ceux qui veulent découvrir les secrets de l'Univers.
Starwalk. Incontournable, cette application fonctionne grâce au GPS de l’iPhone sans être connecté à Internet.
Skyfinder. Identifiez les astres que vous observez et découvrez les en détails grâce à la base de données de l'appli, qui est payante.
Sur Androïd :
Sky Map. Une carte du ciel qui suit les mouvements du téléphone pour ne rien manquer.
SkEye. Un planétarium qui peut aussi contrôler votre télescope !
Carte du Ciel. L'application calcule l'emplacement actuel de toutes les étoiles et planètes visibles.
Représentant seulement 1 % des météorites tombant sur Terre, les pallasites fascinent par leur beauté avec des grains d'olivine pris dans une matrice métallique. On pensait qu'elles provenaient de l'interface manteau-noyau de petites planètes différenciées détruites par des collisions, mais de nouveaux résultats semblent bel et bien confirmer que l'on s'est trompé.
Les météorites sont la mémoire de l'histoire du Système solaire. Certaines, comme celle de Gibeon, une météorite de fer constituée d'un alliage fer-nickel tombée sur Terre en Namibie, sont des fragments de cœurs de planétésimaux ou même d'embryons de planètes qui se sont différenciés chimiquement et minéralogiquement, tout comme la Terre lorsqu'elle a formé son manteau et son noyau.
En effet, au tout début de la formation du Système solaire, le matériau du disque protoplanétaire où naissaient les planètes contenait encore des quantités importantes d'un isotope radioactif de courte durée de vie, l'aluminium 26. Incorporé dans les planétésimaux qui allaient donner par accrétion des embryons de planètes, cet élément allait chauffer ces corps au point de les faire fondre, au moins partiellement, ce qui a conduit les éléments les plus lourds, comme le fer et le nickel qui sont abondants du fait des lois de la nucléosynthèse nucléaire dans les étoiles, à plonger au cœur de ces petits corps célestes.
La physique et la chimie des hautes pressions, une clé de l'origine des planètes
C'est un scénario très plausible pour les corps suffisamment massifs pour contenir initialement beaucoup de 26Al. Il s'applique particulièrement bien au cas de la Terre comme on peut s'en convaincre en considérant une classe particulière de météorites, les chondrites à enstatite. Lorsque l'on retire d'une chondrite à enstatite les particules de fer natif qu'elle contient, le résidu est chimiquement très proche des péridotites, les roches qui constituent une large part du manteau de la Terre et qui sont caractérisées par de beaux cristaux d'olivine verdâtres. Mieux, le rapport entre la proportion de fer dans une chondrite à enstatite et ce résidu silicaté est également proche de celui entre le contenu en fer du noyau de notre Planète et son manteau silicaté.
Il est donc naturel d'interpréter une autre classe de météorites, les pallasites, montrant des cristaux d'olivine plongés dans une matrice de fer-nickel, comme les restes de l'interface entre un noyau de fer-nickel et un manteau silicaté appartenant à une petite planète disparue.
C'est du moins ce que beaucoup de planétologues et de cosmochimistes pensaient mais, comme Futura l'avait expliqué il y a quelques années dans le précédent article ci-dessous, un nouveau modèle capable d'expliquer également l'origine des pallasites avait été avancé.
Aujourd'hui, Nicolas Walte, du Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) à Garching, avec des collègues du Geoinstitute bavarois de l'université de Bayreuth et de la Royal Holloway University de Londres, viennent de publier un article dans Earth and Planetary Science Letters dans lequel de nouveaux arguments en faveur du modèle déjà proposé il y a huit ans sont avancés.
Les chercheurs se sont en effet servis de la presse multi-enclume SAPHiR (Six Anvil Press for High pressure Radiography and diffraction) de la Research Neutron Source Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) de l'Université technique de Munich (TUM) pour reproduire les conditions de formations des pallasites dans des expériences relevant de la physique des hautes pressions et des hautes températures, comme celles rencontrées lors de la collision de deux petits corps célestes.
Le recours à ce type d'expérience est une nécessité car, comme l'expliquait Futura, l'autre scénario pour la genèse des pallasites considérées fait intervenir une collision entre un corps céleste contenant déjà un noyau de fer et de nickel liquide et un autre objet de plus grande taille. L'alliage de Fe-Ni se serait alors injecté dans le manteau minéralogiquement proche des péridotites terrestres du plus grand astre, percolant entre des grains d'olivine avant de se refroidir et de se solidifier. Comme l'explique Nicolas Walte dans un communiqué de la TUM, la presse est tout à fait adaptée à l'exploration de ce phénomène : « Avec une force de pression de 2.400 tonnes, SAPHiR peut exercer une pression de 15 gigapascals (GPa) sur des échantillons à plus de 2.000 °C. C'est le double des pressions nécessaires pour convertir le graphite en diamant». Pour simuler la collision de deux corps célestes, l'équipe de recherche n'a toutefois eu besoin que d'une pression de 1 GPa avec une température de 1.300 °C.
Les cosmochimistes ont été récompensés de leurs efforts. Pour la première fois, ils ont été capables de reproduire les caractéristiques de tous les types de pallasites connus. Le mystère de l'origine des pallasites est donc probablement résolu. Les fragments trouvés sur Terre seraient issus de collisions ultérieures ayant détruit les couches d'astéroïdes contenant ces pallasites.
CE QU'IL FAUT RETENIR
Représentant seulement 1 % des météorites tombant sur Terre, les pallasites fascinent par leur beauté avec des grains d'olivine pris dans une matrice métallique.
On pensait qu’elles provenaient de l’interface manteau-noyau de petites planètes différenciées détruites par des collisions, le noyau étant composé d'un alliage liquide de fer et de nickel, enrobé par un manteau de péridotites, comme dans le cas de la Terre.
Mais, plusieurs arguments et expériences laissent penser maintenant que la genèse des pallasites fait intervenir une collision entre un corps céleste contenant déjà un noyau de fer et de nickel liquide et un autre objet de plus grande taille. L’alliage de Fe-Ni se serait alors injecté dans le manteau minéralogiquement proche des péridotites terrestres du plus grand astre, percolant entre des grains d’olivine avant de se refroidir et de se solidifier.
POUR EN SAVOIR PLUS
Les pallasites, des morceaux de coeurs de planètes ?
Représentant seulement 1 % des météorites tombant sur Terre, les pallasites fascinent par leur beauté. On pensait qu'elles provenaient de l'interface manteau-noyau de petites planètes différenciées détruites par des collisions. Il n'en serait rien, d'après une étude récente.
Avec des fragments d'Allende, les pallasites sont certainement parmi les météorites que tout collectionneur se doit de posséder. Il est difficile de résister à la fascination d'une coupe de ces météorites où de beaux cristaux d'olivine de couleur jaune-vert (souvent transparents) « flottent » dans un alliage fer-nickel, qu'elles partagent avec les sidérites, sans être en contact les uns avec les autres.
Comme l'immense majorité des météorites trouvées sur Terre, les pallasites sont issues de la ceinture d’astéroïdes. Dissipons toutefois une confusion : ces météorites ne tirent pas leur nom du fait qu'elles proviendraient de la famille des astéroïdes associés à Pallas. Comme l'explique Jean-Pierre Luminet dans l'ouvrage qu'il vient de publier sur les astéroïdes et les risques qu'ils font peser sur la vie sur Terre (sur lequel Futura-Sciences reviendra plus longuement), ces météorites doivent leur nom à Peter Simon Pallas.
Une météorite russe
Pallas était un naturaliste allemand au service de l'impératrice Catherine II de Russie qui avait exploré la Sibérie et en avait rapporté une météorite de 680 kg découverte en 1749 près de Krasnoïarsk. De retour en Allemagne, Pallas avait envoyé un échantillon de cette météorite à son ami le physicien Ernst Chladni, le fondateur de l'acoustique moderne, bien connu pour ses travaux ayant conduit à la découverte des fameuses figures acoustiques de Chladni.
Fait moins connu, Ernst Chladni s'intéressait beaucoup aux météorites. Il a publié en 1794 un article historique où il fut le premier à soutenir scientifiquement que les météorites étaient des objets extraterrestres, et peut-être des vestiges de la formation des planètes du Système solaire. C'est Chladni qui appela « pallasites » les météorites similaires à celle de Krasnoïarsk, en hommage à son ami.
Les pallasites, morceaux d'interface entre manteau et noyau ?
Au XXe siècle, les progrès de la cosmogonie, de la cosmochimie et de la géophysique ont permis de valider l'hypothèse de Chladni en fournissant en plus une explication pour l'origine des pallasites. Presque tout semblait indiquer qu'il s'agissait de fragments de l'interface entre le noyau et le manteau d'un petit corps céleste de quelques centaines de kilomètres de diamètre, mis à la disposition de l'Homme par des collisions destructrices.
Quiconque tenait en main une telle météorite possédait donc un morceau du cœur d'une planète et voyait de ses propres yeux à quoi devaient ressembler les roches à l'interface du manteau et du noyau de la Terre. Depuis Chladni, on a en effet compris que la Terre était un astre différencié avec un noyau de fer et de nickel partiellement fondu à plusieurs milliers de degrés, enrobé d'un manteau silicaté riche en olivines.
Toutefois, une telle interprétation de l'origine des pallasites ne convainquait pas tout le monde car elle laissait des énigmes irrésolues, comme le mentionne le planétologue Pierre Thomas.
Un article récemment publié dans Science vient d'ailleurs d'apporter de l'eau au moulin de ceux qui soupçonnaient qu'une autre explication devait exister. Dans l'article, les chercheurs expliquent avoir mis en pratique une technique pour mesurer les caractéristiques d'un possible champ magnétique rémanent dans les cristaux d’olivine.
Une protoplanète de 400 km de diamètre
À priori, une petite planète différenciée avec un noyau partiellement liquide similaire à celui de la Terre doit être le lieu d'un effet dynamo, générant un champ magnétique, comme celui exploré en laboratoire avec l'expérience VKS. Toutefois, étant donné la température élevée régnant à l'interface du noyau et du manteau d'une telle planète, des grains métalliques dans les cristaux d'olivine doivent être trop chauds pour être magnétisés.
Or, après avoir utilisé un laser au CO2 pour chauffer ces grains au-dessus de la température de Curie et les avoir laissés refroidir ensuite en présence d'un champ magnétique, une mesure du champ magnétique final à l'aide d'un Squid (superconducting quantum interference device) a montré que ces grains possèdent bel et bien les traces d'un champ magnétique primitif.
En combinant cette mesure avec une simulation du corps céleste parent, les chercheurs sont parvenus à la conclusion que ces cristaux d'olivine devaient s'être formés à faible profondeur dans le manteau d'une protoplanète 30 fois plus petite que la Terre, avec un rayon de 200 km environ. La matrice en fer-nickel doit donc provenir de l'injection du matériau liquide du cœur d'un autre petit corps céleste dans le manteau de la protoplanète, au moment de la collision ayant conduit à la fragmentation de ces deux astres.
Cette révolution dans l'interprétation de l'origine des pallasites donne à réfléchir. Il est probable que lorsque de futures missions robotisées pourront scruter de près la surface de beaucoup d'astéroïdes, et pourquoi pas, la parcourir à l'aide d'un rover pour en rapporter des échantillons sur Terre, de nouvelles surprises en sortiront concernant l'histoire des météorites et des astéroïdes. De plus, qui sait quels seront les aperçus extraordinaires que nous pourrions déduire des échantillons rapportés par ces futurs cousins de la sonde Rosetta sur l'enfance de la Terre, alors qu'elle aussi était une protoplanète ?
Retrouvé dans le réacteur numéro 4 de Tchernobyl, un champignon "mangeur" de radiations pourrait aider à concevoir des boucliers anti-radiations efficaces, une protection indispensable dans notre conquête de l'espace, et plus spécifiquement de Mars.
La centrale de Tchernobyl en 2010, avant la pose du sarcophage de protection.
WIKIMEDIA COMMONS
Si nous sommes aujourd'hui techniquement capable d'effectuer un voyage vers Mars, des inquiétudes subsistent quand au séjour en lui-même sur la planète Rouge. Rappelons que Mars n'a qu'une très mince atmosphère et un champ magnétique quasi-inexistant, deux propriétés qui, sur Terre, nous protègent en bonne partie des radiations venues du Soleil et du reste du cosmos. Tout séjour prolongé sur cette planète — inévitable compte tenu de la distance avec la nôtre —, ne pourra être viable sans mise au point d'un abri, sans doute souterrain, suffisamment protecteur contre ces radiations.
Diverses options sont envisagées pour constituer cette forteresse, mais à ce jour, toutes semblent encore poser leur lot de problèmes. Des boucliers peuvent par exemple être fabriqués en acier inoxydable et en d'autres matériaux robustes, mais ils doivent être expédiés de la Terre, un effort logistique difficile et coûteux. Il est aussi possible d'exploiter directement le régolithe martien, filtre efficace contre les radiations mais riche en éléments toxiques tels que le perchlorate, qui agit sur la fonction thyroïdienne ou encore certains silicates, qui affectent les voies respiratoires.
Avancée très récemment par deux étudiants-chercheurs en biologie, une autre solution pourrait néanmoins retenir l'attention des ingénieurs qui s'affairent à rendre ce séjour martien possible : l'exploitation d'un champignon radiotrophe bien connu sur Terre. Leur trouvaille fait l'objet d'une étude en prépublication déposée le 17 juillet 2020 sur le serveur BioRxiv
Les radiations comme source d'énergie
Dès 1986, la présence d'un étrange champignon noirâtre avait été observée dans le réacteur nucléaire défaillant de Tchernobyl. Grâce à des robots envoyés pour effectuer des mesures et prélèvements dans cette zone hautement contaminée, les chercheurs avaient pu l'identifier comme étant un Cladosporium sphaerospermum, un mycète "radiotrophe" capable d'utiliser les rayons gamma pour produire de l'énergie métabolique à l'aide d'un pigment biologique, la mélanine. En somme, un champignon capable de convertir les radiations en énergie pour vivre, un peu comme le font les plantes avec la lumière lors du processus de photosynthèse.
Une vue Cladosporium sphaerospermum au microscope électronique à balayage. Crédits : Dennis KunkelMicroscopy/Science
Xavier Gomez, étudiant à l'Université de Caroline du Nord, et Graham Shunk, à l'École des sciences et des mathématiques du même État, ont eu l'idée d'exploiter cette moisissure lors de futures missions spatiales longue durée alors qu'ils étaient encore au lycée, en 2018. Leur ingénieux concept, rapidement récompensé dans le cadre d'un concours d'innovation spatiale, pu rapidement être mis à l'épreuve : en décembre 2018 et pour une durée de 30 jours, Cladosporium sphaerospermum, blotti dans sa boîte de Petri, rejoignit la Station spatiale internationale (ISS).
Seule une couche de seulement 1,7 millimètre d'épaisseur du champignon fit le voyage, mais les résultats de l'expérience furent plus qu'encourageants. Les radiations dans l'environnement de la station, mesurées toutes les 110 secondes à l'aide d'un compteur Geiger, ont été réduites en moyenne de 2 %. Selon les estimations des auteurs, "une couche de 21 centimètres d'épaisseur pourrait réduire l'équivalent de la dose annuelle dans l'environnement de rayonnement à la surface de Mars, alors que seulement 9 centimètres environ seraient nécessaires avec un mélange équimolaire de mélanine et de régolite martien", peut-on lire dans l'étude.
Contraintes
Malgré ces bons résultats, l'exploitation du champignon en conditions réelles pose encore plusieurs défis techniques à relever. Par exemple, il ne pourrait pas être cultivé à l'extérieur sur Mars parce qu'il y fait trop froid, et devrait donc être forcément incorporé à l'intérieur des murs isolés d'un bâtiment. Les futurs "Martiens" devront aussi trouver un moyen d'hydrater d'une matière ou d'une autre le champignon, éventuellement en extrayant de l'eau de la glace aux pôles. Bien installé et arrosé, Cladosporium sphaerospermum pourrait alors se montrer presque invincible. Il serait en effet capable de se reproduire et de se guérir lui-même, et ce même si une éruption solaire venait à endommager considérablement le bouclier.
Outre le "tapissage" de l'abri avec le mycète, une autre option pourrait être d'extraire le pigment de mélanine qu'il utilise pour convertir les radiations en énergie chimique et de l'incorporer dans le tissu des combinaisons spatiales ou d'autres matériaux, expliquent les jeunes scientifiques.
La piste qu'ils explorent paraît être dans l'air du temps. Des chercheurs de l'université Johns Hopkins de Baltimore, dans le Maryland, ont eux aussi récemment envoyé à bord de l'ISS un matériau radiotrophe. En partie synthétique, celui-ci est fait à partir de plastique mélangé à de la mélanine extraite d'un autre champignon radiophage découvert à Tchernobyl, Cryptococcus neoformans. La centrale accidentée ukrainienne comme antichambre du voyage martien : voilà un rôle dans lequel on ne l'attendait pas.
Dans sa jeunesse, Mars recouverte de glace plutôt que de rivières ?
Par Joël Ignasse le 03.08.2020 à 17h00ABONNÉS
Un grand nombre de vallées marquant la surface de Mars ont été sculptées par la fonte de l'eau sous la glace selon une nouvelle étude.
La planète Mars aurait été recouverte de glace à ses débuts avec des paysages rappelant la calotte glaciaire du Canada comme sur cette photographie.
ANNA GRAU GALOFRE
Depuis plusieurs années, les géologues et spécialistes planétaires s'appuient sur les observations en orbite, les données des sondes sur le sol martien et les modèles de formation et d'évolution planétaire pour imaginer Mars telle qu'elle était dans sa jeunesse, il y a plus de 3,5 milliards d'années. L'hypothèse qui prévaut est que la planète Rouge a connu un passé chaud et humide avec un réseau de lacs et de rivières et un vaste océan s'étendant à la surface et à l'air libre. Mais une nouvelle étude remet en cause cette théorie.
Un carcan de glace autour de Mars
C'est une recherche menée par Anna Grau Galofre, de l'Université de la Colombie-Britannique, au Canada, qui sème le doute sur la jeunesse de Mars. La chercheuse et son équipe ont développé et utilisé de nouvelles techniques pour examiner les très nombreuses vallées martiennes et ils ont également étudié des vallées glaciaires formées sur Terre, notamment au Canada. "Au cours des 40 dernières années, depuis la découverte des vallées de Mars, l'hypothèse était que des rivières coulaient autrefois sur Mars et que l'érosion par l'eau était à l'origine de toutes ces vallées" explique-t-elle. "Mais il y a des centaines de vallées sur Mars et elles ont l'air très différentes les unes des autres. Si vous regardez la Terre depuis un satellite, vous voyez aussi beaucoup de vallées : certaines sont faites par des rivières, d'autres faites par des glaciers, d'autres formées par d'autres processus, et chaque type a une forme distincte. Mars est similaire, en ce sens que les vallées semblent très différentes les unes des autres, ce qui suggère que de nombreux processus ont été en jeu pour les sculpter".
Dans la revue Nature Geoscience, l'équipe explique qu'elle a analysé plus de 1000 vallées martiennes et constaté que la majorité des vallées, qui sont pour la plupart situées dans l'hémisphère Sud martien, ont été formées sous la glace par des rivières alimentées par de l'eau fondue. Preuve qu'une vaste partie de cet hémisphère devait être recouvert par une calotte glaciaire durant le premier milliard d'années d'existence de la planète Rouge.
Planète plus lointaine et Soleil plus frais
Cette recherche conforte des modélisations antérieures du climat de Mars qui estiment qu'il y a 3,8 milliards d'années la planète était beaucoup plus fraîche qu'aujourd'hui. Le Soleil était en effet moins vigoureux dans sa jeunesse et Mars recevait moins de rayonnements que la Terre vu son éloignement. Les chercheurs estiment que les vallées martiennes se sont creusées sous la ou les calottes glaciaires de l'hémisphère Sud dans le cadre d'un vaste réseau de drainage récupérant l'eau fondue sous la couche de glace.
Enfin les auteurs de l'étude évaluent l'intérêt de telles structures pour le développement d'une forme de vie sur Mars. Ils estiment que les calottes glaciaires peuvent avoir contribué à son apparition et à a son maintien : la couche de glace apporterait une certaine stabilité et protection à l'eau sous-jacente, notamment contre les rayons cosmiques qui frappent la planète dépourvue de bouclier magnétique.
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