La sélection scientifique de la semaine (numéro 173)

– Plante envahissante et allergénique, l’ambroisie va continuer de s’étendre en Europe sous l’effet du changement climatique. – Quand le dangereux virus de la rage aide les biologistes. (en anglais) – On a identifié un talon d’Achille du virus Ebola. – Les … Continuer la lecture

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Bleues sont les aurores de Mars

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AuroraOnMars.jpg Sur Terre, nous avons les aurores boréales (ou australes dans l’hémisphère sud). Sur Mars, il y aurait régulièrement des manifestations similaires, et tout aussi spectaculaires vues de la surface. C’est en tout cas les conclusions d’une étude menée par une équipe internationale, et qui vient d’être publiée dans la revue Planetary and Space Science. Les premières observations d’aurores martiennes ont été effectuées par la sonde Mars Express, de l’agence spatiale européenne (ESA) en 2004, dans l’hémisphère sud de Mars. Elles ont depuis été confirmées par la sonde américaine MAVEN, qui a pu les enregistrer en décembre 2014. Petit rappel sur les aurores polaires : il s’agit de réactions entre des particules chargées provenant du Soleil, principalement des électrons, qui sont canalisées par le champ magnétique et interagissent avec les atomes de l’atmosphère. Or, sur Mars, il n’y a pas un tel champ magnétique… Qu’est-ce qui provoque donc les aurores martiennes ? “La planète Mars a été le siège d’un champ magnétique pendant le premier milliard d’années de son existence. S’il s’est éteint, il en reste des rémanences locales en surface, qui portent le nom « d’anomalies magnétiques » et sont essentiellement concentrées dans l’hémisphère sud”, explique-t-on à l’institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, dont plusieurs chercheurs figurent parmi les auteurs de l’étude. C’est ce même institut qui a fourni l’instrument qui a servi à modéliser les aurores martiennes : la Planeterrella (je conseille vivement de visiter leur site !). Cette expérience a permis de répliquer la composition de l’atmosphère martienne pour y former les “aurores”. La conclusion est que dans les bonnes conditions, les aurores pourraient être observées depuis la surface de Mars. “L’étude indique que la couleur la plus importante est le bleu profond”, précise Cyril Simon Wedlund, de l’université d’Aalto (Finlande) et co-auteur de l’étude. “Le vert et le rouge peuvent également se produire, comme sur Terre. Un astronaute regardant le cien en marchant sur le sol rouge martien pourrait, après des éruptions solaires intenses, observer le phénomène à l’oeil nu”. Il ne nous reste donc plus qu’à envoyer quelqu’un sur Mars pour profiter du spectacle… ou au moins de faire en sorte que l’un des robots actuellement présents sur Mars (comme Curiosity) regarde vers le ciel au bon moment… Crédit photos : vue d’artiste d’une aurore bleue sur Mars observée par le robot Curiosity (NASA/JPL-Caltech/MSSS et CSW/DB) Continue reading

Le très ancien champ magnétique de Mercure

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Même si la sonde américaine MESSENGER a terminé sa mission il y a quelques semaines en s’écrasant sur Mercure, les données qu’elle a recueillies ces dernières années continuent à être exploitées et analysées. C’est le cas par exemple encore aujourd’hui avec la publication d’une étude concluant à l’existence d’un champ magnétique très ancien sur Mercure.


MESSENGER (Mercury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging), était dotée d’un magnétomètre permettant de mesurer le champ magnétique. Ce sont les données de cet instrument que l’équipe de Catherine Johnson de l’université de Colombie Britannique à Vancouver, ont exploité pour étudier le champ magnétique issu de la croûte de Mercure.  En regardant de près le champ magnétique mesuré quand MESSENGER n’était qu’à seulement 150 km d’altitude, les chercheurs démontrent l’existence d’une magnétisation rémanante de la croûte de Mercure, qui signe l’existence d’un champ magnétique global produit par un processus de type dynamo apparaissant dans les couches externes du cœur fluide de la planète, et qu’il devait déjà exister il y a 3,7 milliards d’années.

Vue d’artiste de Messenger (NASA/Johns Hopkins University)
Il faut se rappeler que Mercure est la seule planète tellurique, avec la Terre, à posséder un champ magnétique issu d’un phénomène de dynamo interne. Ce champ est beaucoup plus faible que le nôtre, son intensité ne dépassant pas 1% de celle du champ magnétique terrestre. Il a la particularité d’être de symétrie axiale, mais asymétrique vis-à-vis de l’équateur, indiquant une asymétrie nord-sud dans la dynamo interne.
On connaît l’existence de ce champ magnétique depuis quelques décennies, depuis que l’on envoie des sondes autour de Mercure, mais sans pouvoir savoir si ce champ à toujours existé ou depuis combien de temps il existe. C’est justement à cette question que Johnson et ses collègues viennent de répondre, ce qui permet par ailleurs de mieux connaître l’évolution interne de la planète.

Pour savoir que le champ magnétique de Mercure existait déjà il y plus de 3 milliards d’années, les planétologues ont utilisé une astuce qui est fondée sur l’existence de roches magnétisées dans la croûte de Mercure. Ces roches ont acquis leur aimantation lorsqu’elles étaient en fusion et qu’elles se sont refroidies : en cristallisant, les particules ferriques ont conservé l’orientation qu’elles avaient naturellement prises en présence du champ magnétique externe. Ces roches magnétisées produisent leur propre champ magnétique, qui est au départ aligné avec le champ magnétique environnant. La subtilité qu’ont su exploiter les chercheurs est que ces roches dans leur longue durée de vie ont subi diverses altérations, comme des activités tectoniques, des réchauffements, ou encore des chocs ou des réactions chimiques, altérant de fait leur aimantation et donc l’intensité ou la direction du champ magnétique interne produit. Toutes ses variations en intensité, en direction, ou bien en épaisseur ou profondeur de couches rocheuses produisent au final des anomalies magnétiques qui peuvent être détectées à 150 km d’altitude par le magnétomètre très sensible de MESSENGER.
Entre 2011 et 2014, aucune anomalie magnétique n’a pu être mesurée par la sonde, ce n’est qu’à partir d’avril 2014 que MESSENGER est descendu sur une orbite à moins de 200 km d’altitude et a commencé à mesurer des variations anormales du champ magnétique. Ces variations ont une intensité très faible, de l’ordre de quelques dizaines de nanoteslas, mais suffisent à conclure clairement à l’existence d’un champ magnétique à l’époque très reculée de la cristallisation des couches rocheuses étudiées.

Les astronomes ont depuis de nombreuses années construit des modèles thermiques de Mercure. Parmi les deux processus pouvant être à l’origine de l’apparition d’un phénomène de dynamo, l’un a pris fin il y a 3,9 milliards d’années et le second a débuté il y a 3,7 milliards d’années. Le premier est la phase de refroidissement superadiabatique du cœur liquide, et le second la formation des couches internes du cœur, associée à des effets de refroidissement et de convection.

Les planétologues en concluent donc que le champ magnétique de Mercure a, dans tous les cas, au moins 3,7 milliards d’années, et qu’il existait potentiellement encore plus tôt.

Source :

Low-altitude magnetic field measurements by MESSENGER reveal Mercury’s ancient crustal field
Catherine Johnson et al.
Science Vol. 348 no. 6237 pp. 892-895 (22 May 2015)
http://drericsimon.blogspot.com
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La vie extraterrestre serait-elle dans la lune ?

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124231main_NEW_extrasolar-browse.jpg Lorsqu’on imagine une planète habitable autour d’une autre étoile, on a tendance à penser à une sorte de jumelle de la Terre, qui serait à une distance idéale de son soleil, ou peut-être un peu trop chaude (climat désertique) ou trop froide (une planète à l’hiver éternel). Ce que l’on oublie souvent, c’est qu’il peut y avoir des environnements favorables à la vie qui soient assez différents de ce que nous connaissons sur notre bonne vieille planète. L’exploration du système solaire nous amène cependant à considérer les lieux habitables d’un oeil différent. Les océans d’Europe ou de Ganymède, par exemple, pourraient fort bien héberger des formes de vie. Par extension, on peut imaginer des conditions encore plus propices sur des lunes orbitant autour de géantes gazeuses lointaines, un peu comme la lune forestière d’Endor (la planète des Ewoks) dans Star Wars, ou encore Pandora dans Avatar. Plusieurs études récentes ont été consacrées aux exolunes (les lunes d’exoplanètes). Ainsi, deux chercheurs canadiens de l’université McMaster expliquent que certaines exolunes pourraient être dans une position idéale pour héberger la vie, si elles sont de la bonne taille et ont de l’eau à leur surface. En effet, parmi les exoplanètes détectées à ce jour, nombre d’entre elles sont des géantes gazeuses, susceptibles d’avoir des satellites. Pour eux, détecter ces exolunes serait possible, à condition d’être deux fois plus massives que Mars. Un bémol, cependant : les modèles de formation des exolunes laissent entendre que celles-ci ne pourraient que difficilement atteindre une taille comparable à celle de notre Terre. En revanche, une grosse exolune pourrait être protégée des radiations nocives de son étoile, non pas par un champ magnétique propre comme la Terre, mais par la magnétosphère de la planète géante autour de laquelle elles tournent… à condition que ledit champ magnétique ne soit pas trop fort pour influencer négativement les possibilités de vie. Un équilibre difficile entre la taille de l’exolune et sa distance à la géante gazeuse, donc, mais pas impossible, selon une étude publiée fin 2013. Les arguments en faveur de la vie sur des exolunes avaient également été avancés dans d’autres recherches, notamment un article publié en septembre dans Astrobiology et qui supposait que le nombre de lunes de bonne taille se situant dans une zone habitable pourrait même être supérieur à celle des “simples” planètes. Reste cependant un léger problème : la détection d’exolunes est particulièrement difficile. Les données du télescope spatial Kepler peuvent cependant déjà receler les traces de telles lunes lointaines. Un projet de l’université de Harvard (USA), intitulé “Hunt for Exomoons with Kepler” (HEK) s’est d’ailleurs donné pour mission d’éplucher ces données, en espérant y dénicher des exolunes. Pour l’instant, aucune exolune n’a été confirmée, même si plusieurs candidates sont sur les rangs. Ainsi, en 2013, une étude suggérait la présence d’une exolune autour de la géante gazeuse (de deux fois la masse de Jupiter) MOA-2011-BLG-262L b, située à plus de 22 000 années-lumière de nous.  Au mois de janvier dernier, une autre étude laissait entrevoir la possibilité d’une exolune autour d’une planète gazeuse de 10 à 40 fois la taille de Jupiter, à 420 années-lumière. L’exolune serait au milieu d’un système d’anneaux, un peu comme ceux de Saturne. Il reste cependant à déterminer de manière irréfutable la présence d’une exolune… en attendant de déterminer si elle serait potentiellement habitable. Vidéo de René Keller montrant une exolune autour d’une géante gazeuse   Crédit image : vue d’artiste d’une exolune (NASA) Continue reading

Quand des astéroïdes faisaient bouillir les océans

Avec l’équivalent d’une quinzaine de kilotonnes de TNT, l’énergie libérée, le 6 août 1945, par la bombe atomique américaine larguée au-dessus de la ville japonaise de Hiroshima est devenue une sorte d’unité moderne de la catastrophe, de la dévastation, de … Continuer la lecture

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L’univers est-il orienté à gauche ?

La présence de champs magnétiques orientés à gauche serait un indice pour expliquer la domination de la matière sur l’antimatière aux débuts de l’univers En théorie, nous ne devrions pas exister, en tout cas, pas dans un univers tel que nous le connaissons, et ce à cause de l’antimatière. Pour chaque particule de matière il existe en effet une antiparticule, de charge opposée, et lorsque les deux se rencontrent, elles s’anéantissent mutuellement en dégageant de l’énergie. Lorsque notre univers est né, il y aurait dû y avoir autant de matière que d’antimatière. Or, force est de constater que nous vivons dans un univers dominé par la matière, et nous n’avons pas jusqu’ici découvert de fortes concentrations d’antimatière, qui devraient être visibles si les deux existaient à part égale. Cette cohabitation originelle équitable entre matière et antimatière vient d’ailleurs d’être vérifiée expérimentalement : une équipe emmenée par Gianluca Sarri, de la Queen’s University de Belfast, a en effet réussi à créer un plasma composé à parité d’électrons et de positrons (l’antiparticule associée aux électrons). Un tel plasma aurait existé dans les tout premiers instants de notre univers… Alors, qu’est devenue l’antimatière ? Ce mystère fait bouillonner les méninges des spécialistes de la question depuis de très nombreuses années. De récentes expériences dans des accélérateurs de particules ont montré que la décomposition de certaines particules subatomiques composées à égalité de matière et d’antimatière (un quark et un antiquark) produirait davantage de matière que d’antimatière, sans que l’on ne sache encore pourquoi. Bien sûr, des explications à ce fait ont déjà été avancées. Par exemple, en février dernier, des physiciens de l’UCLA (Californie, USA) ont émis l’hypothèse que le champ de Higgs, auquel est lié le fameux Boson de Higgs et qui est responsable du fait que les particules ont une masse, aurait pu donner temporairement une masse différente aux particules de matière et d’antimatière, expliquant ainsi l’asymétrie qui a vu ensuite la domination de la matière. Aujourd’hui, des scientifiques d’universités américaines et japonaise apportent une nouvelle pierre à l’édifice, en publiant les résultats de leurs travaux dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. En se basant sur des données recueillies par le Fermi Gamma ray Space Telescope (FST) de la NASA, ces chercheurs ont mis en évidence l’existence de champs magnétiques qui existeraient dans l’ensemble de l’univers. Ces champs dont l’origine remonterait aux premières nanosecondes de l’univers seraient hélicoïdaux (en forme d’hélice, ou de pas de vis), et il y en aurait un plus grand nombre orientés à gauche qu’à droite. Une asymétrie qui, pour les théoriciens, serait un indice supplémentaire d’un processus qui aurait favorisé la création de matière par rapport à celle d’antimatière. Continue reading

Europe ne manque pas de sel !

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PIA19048_ip.jpgEurope est probablement la lune la plus fascinante de notre système solaire, probablement du fait que sur la liste des mondes qui auraient une petite chance d’héberger une forme de vie, elle se situe tout au sommet. Avec ses océans sous la glace et une activité géologique, cette lune de Jupiter a également quelques traits caractéristiques vus de l’espace, notamment ces grandes lignes d’un rouge sombre semblant dessiner les contours des reliefs, ou comme de grandes fissures imaginaires. Ces sombres dessins ont longtemps intrigué les scientifiques, se demandant de quoi ils étaient composés. Une théorie envisageait notamment que ces colorations proviendraient de composés contenant du soufre et du magnésium. Aujourd’hui, des expériences menées par un laboratoire de la NASA  vient d’émettre une autre hypothèse sur le matériau obscur : il s’agirait de sel ! De plus, le sel en question proviendrait de l’océan situé sous la glace, ce qui donne des éléments supplémentaires sur la composition de ce dernier et son interaction avec la surface. Les chercheurs ont modélisé les conditions régnant à la surface d’Europe, notamment la température de surface (moins 173 degrés !), et s’en sont servis pour tester différentes substances pouvant produire les fameuses couleurs sombres. Ces matériaux étaient soumis à des radiations intenses, reproduisant celles dans lesquelles baigne cette lune, qui est soumise au puissant champ magnétique de Jupiter. Les résultats, publiés dans le journal Geophysical Resarch Letters, montrent que si le soufre pourrait correspondre à certaines des couleurs rencontrées sur Europe, c’est le sel irradié qui correspondrait aux couleurs des régions les plus jeunes de la surface de cette lune. Après des heures d’expositions aux radiations, les échantillons de sel (initialement du sel de table tout simple) sont devenus d’une couleur jaune brunâtre, et la mesure de leur spectre lumineux a montré une forte ressemblance avec ce que nous recevons des lignes brunes d’Europe. “S’il s’agit juste de sel de l’océan en dessous, ce serait une solution simple et élégante pour ce qu’est ce mystérieux matériau sombre”, explique Kevin Hand, spécialiste en sciences planétaires au Jet Propulsion Laboratory (NASA) et auteur principal de l’article. Si l’hypothèse s’avère exacte, cela suggérerait une interaction entre l’océan et son fonds rocheux, “une considération importante pour déterminer si la lune glacée peut supporter la vie”, précisent les chercheurs. Le changement de couleur dépendant du temps d’exposition aux radiations, cela pourrait également permettre de déterminer l’âge des configurations géologiques à la surface d’Europe. La théorie ne pourra être vérifiée avec certitude que lorsqu’une mission sera envoyée sur place. Il faudra donc attendre un peu, mais il semble désormais assez probable qu’Europe ne manque pas de sel. Crédit photo : Vue d’Europe prise par la sonde Galileo, montrant bien les longues lignes sombres sur la surface de la planète. (NASA/JPL-Caltech/SETI Institute) Continue reading

Du nouveau sur Cérès : la grande tache blanche est en morceaux

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PIA19547_ip.jpg Depuis quelques mois, un mystère entoure la planète naine Cérès : que sont donc ces mystérieuses taches blanches que l’on voit à sa surface ? Au départ, on en avait observé qu’une, puis, avec l’approche de la sonde spatiale Dawn, on a pu voir qu’il y en avait d’autres. Dawn s’est mise en orbite autour de Cérès le 6 mars dernier, mais il a fallu quelques semaines avant qu’elle ne soit en position pour recueillir des données utilisables. Le 9 mai, elle a terminé son premier cycle de 15 jours qui lui a permis d’effectuer un tour complet de Cérès, à une altitude de 13 600 kilomètres, et de prendre quelques images, les plus détaillées que l’on possède jusqu’ici. Parmi celles-ci, une animation qui vient d’être rendue publique par la NASA et qui montre le cratère de l’hémisphère nord qui contient la plus grande des taches blanches, … qui se révèle en fait être composée de plusieurs taches plus petites. Si la nature exacte de ces taches reste encore un petit mystère, les hypothèses sont désormais plus limitées. Selon les spécialistes de la NASA, il y aurait là un matériau hautement réfléchissant, qui brillerait à la lumière du Soleil, produisant ainsi les fameuses taches. S’agit-il de glace ? D’autre chose ? On n’en sait encore rien. Dawn est actuellement en train de changer de position. Un lent déplacement débuté le 9 mai, et qui l’amènera sur une orbite plus basse à partir du 6 juin. La sonde sera alors à 4400 kilomètres d’altitude, et effectuera une cartographie détaillée de la surface de Cérès, en plus d’autres examens scientifiques. On saura peut-être alors quelle est la nature de cette matière composant les petites taches qui composent la “grande tache blanche” de Cérès ! PIA19547_fig1_thumb.gif Crédit photos : - une vue de Cérès prise par Dawn, qui montre le cratère contenant “la” grande tache blanche… composée de plusieurs petites taches. (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA) - l’animation qui montre la surface de la planète naine (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA) Continue reading

Encelade : des rideaux d’eau au lieu de geysers

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encelade rideaux
La revue Nature met cette semaine Encelade et ses jets de vapeur en couverture. Un article y présente une étude montrant que l’on a certainement mal interprété les images de la sonde Cassini et que ces jets de vapeur seraient bien plus imposants que de simples jets de vapeur ponctuels.


C’est la sonde Cassini qui a mis en évidence la présence de sortes de failles dans la couche de glace de Encelade aux environs de son pôle sud il y a déjà près de 10 ans. Elles ont été nommées les failles Alexandria, Baghdad, Cairo et Damascus. Ce sont ces failles qui semblent être la source des jets de vapeurs et de particules de glace qui ont été eux aussi découverts grâce à Cassini.  Mais alors que l’on pensait depuis leur découverte que ces émissions d’eau se faisaient sous la forme de jets quasi ponctuels, à l’image d’une série de geysers répartis le long des grandes failles, la nouvelle étude conduite par des planétologues américains assisté d’un spécialiste en imagerie montre qu’en lieu et place de jets ponctuels, il faut plutôt considérer être en présence d’émissions de vapeur en forme de vastes rideaux s’étalant sur de grandes distances le long des failles.

En haut : les images de Encelade par Cassini,
en bas : les images simulées reproduisant les images
observées (Nature)
L’interprétation des images de Cassini qui mena à la présence de jets individuels se révèle être une illusion d’optique liée à l’angle de vue sous laquelle est vue la scène. C’est ce que concluent Joseph Spitale du Planetary Science Institute de Tucson et ses collègues après avoir comparé les images de la sonde de la NASA et des images simulées à partir de la géométrie des failles du satellite Saturnien.

Les chercheurs américains ne se sont pas contentés de travailler sur une seule ou quelques images de la zone, mais ont exploité de multiples images du pôle sud d’Encelade, et à différentes époques, les phénomènes en jeu étant bien évidemment dynamiques. Ils ont ainsi produit une cartographie des émissions de vapeur réparties sur 5 périodes sur une année (entre 2009 et 2010). Le résultat qu’ils obtiennent est important : avoir l’image la plus précise possible du phénomène en jeu au pôle sud d’Encelade, à la fois dans sa distribution spatiale mais aussi temporelle permettra de mieux évaluer les théories tentant d’expliquer la présence de ces éruptions d’eau.
Des méthodes de triangulation avaient été proposées il y a quelques années pour essayer de déterminer le lieu d’origine des geysers observés. Or il se trouve que les geysers en question ne sont d’après Spitale et ses collègues que des images fantômes, des rideaux d’eau vue plus ou moins par la tranche, ce qui rend cette méthode de mesure inopérante et explique pourquoi elle n’avait mené nulle part.

Ce qu’ont pu observer les planétologues, en outre, ce sont des variations dans le temps de la géométrie des fractures, rendues nécessaires pour expliquer les variations de la forme des rideaux de vapeur dans les images de Cassini. Ainsi, les fractures pourraient ne pas être parfaitement verticales et la profondeur des réservoirs pourrait être variable. Les chercheurs peuvent en déduire certaines propriétés, par exemple si on estime que l’étendue des rideaux reflète fidèlement la dispersion gazeuse, un réservoir plus profond impliquerait la possibilité pour de fines particules d’interagir plus longtemps avec le gaz et d’en être affectées avant de se retrouver propulsées dans le vide de l’espace. Les chercheurs en déduisent également qu’une surface liquide plus grande vis à vis du volume du réservoir doit produire des vitesses de gaz plus grandes pour une température donnée.

Pour conclure, Joseph Spitale et son équipe expliquent que si la très grande majorité des jets observés par Cassini ne sont pas des jets ponctuels de type geysers mais des rideaux de vapeur, quelques images ne peuvent pas être expliquées par cette hypothèse et indiquent tout de même l’existence de quelques jets ponctuels, qui ont la particularité d’avoir un angle très prononcé par rapport au zénith…
Encelade se révèle être vraiment un monde très intriguant et toujours plus digne d’intérêt.

Source : 
Curtain eruptions from Enceladus’ south-polar terrain
J. Spitale et al.
Nature 521, 57–60 (07 May 2015)
http://drericsimon.blogspot.com
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