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Du ribose dans les météorites

Le ribose, sucre vital

L’ADN - ou acide désoxyribonucléique - est formé en particulier d’un sucre, le désoxyribose, lui-même un dérivé du ribose (C5H10O5). Plus précisément, dans le désoxyribose (C5H10O4) un groupement hydroxyle (-OH) du ribose ...

Un nouveau comportement des électrons

Cooper pairs - Tem5psu CC BY-SA
Isolants, conducteurs et semi-conducteurs

Le comportement d’un solide cristallin relativement au courant électrique, peut être celui d’un isolant, d’un semi-conducteur, d’un métal ou d’un supraconducteur. Dans les isolants, ...

Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » ...

Anomalie de dilatation thermique

By Simon Mer - Own work, CC BY-SA 4.0
Généralement, les matériaux se dilatent lorsqu’ils sont chauffés. La raison en est qu’une élévation de température correspond à une augmentation de l’agitation des atomes, or cette agitation n’est pas symétrique. ...

Nucléosythèse et étoiles à neutrons

(C) NASA - Nébuleuse du Crabe, marquée par la présence d'une étoile à neutron
Mis à part quelques éléments légers comme l’hydrogène, l’hélium, le lithium… produits peu après le big bang, tous les noyaux atomiques naturels ...

Des réfrigérateurs à torsion

Impératifs environnementaux

Près de 20% de l’énergie électrique produite dans le monde est consommée par les climatiseurs, réfrigérateurs et congélateurs. De plus, ces machines frigorifiques utilisent des fluides frigorigènes dont la plupart sont des gaz ...

Les batteries au lithium pour un Nobel

De la petite électronique à la voiture électrique, la pile lithium-ion - non rechargeable - et surtout l'accumulateur - rechargeable - ont envahi notre quotidien. Sans cette technologie lithium-ion, téléphones mobiles, tablettes et autres appareils nomades n’existeraient pas ou seraient ...

Du champagne supersonique

Physique du bouchon de champagne

Tout le monde le sait, lorsqu’une bouteille de champagne est débouchée, le bouchon est souvent violemment propulsé… ce qui peut être dangereux s’il percute l’œil. La raison pour laquelle le bouchon saute à environ 50 km/h vient du fait qu’une bouteille de champagne contient 8,8 g de dioxyde de carbone (CO2) soit 0,2 mole, dont l’essentiel est dissout dans le liquide, le reste se trouvant sous pression dans le goulot, en équilibre avec le CO2 dissout. A 20°C, la pression dans le goulot vaut 7 fois la pression atmosphérique, tandis qu’à 30°C, elle lui est 10 fois supérieure. Le bouchon est donc plus fortement poussé vers l’extérieur que l’air ambiant à la pression atmosphérique le pousse vers l’intérieur. Aussitôt après l’expulsion du bouchon, un « nuage » de condensation apparaît au-dessus du goulot. En effet, lors de son expansion, le CO2 pousse le bouchon vers l’extérieur et lutte contre la pression atmosphérique, si bien que l’énergie qu’il dépense pour effectuer ce travail se traduit par une chute de température, le gaz n’ayant pas le temps d’équilibrer sa température avec le milieu ambiant par échange de chaleur : la détente s’effectue de manière adiabatique (sans échange de chaleur). La chute de température provoque la condensation de la vapeur d’eau en liquide et même solide avec apparition de fines gouttelettes et de cristaux. La température après détente est plus basse lorsque la pression initiale est plus importante, c’est-à-dire lorsque la température initiale est plus élevée. Comme la température peut chuter à -90°C, le CO2 peut lui-même geler.

Du nouveau !

C’est en étudiant attentivement ce phénomène que les physiciens français Gérard Liger-Belair, Daniel Cordier et Robert Georges du CNRS viennent de découvrir une chose surprenante qui a faut l’objet d’une publication (Liger-Belair et al. Sci. Adv. 2019; 5 : eaav5528 20 Septembre 2019) : l’expansion du CO2 s’effectue de manière supersonique (c'est-à-dire plus rapide que 340 m/s) avec formation de ce qui s’appelle un « disque de Mach »… qu’il ne faut confondre avec un « cône de Mach », lequel apparaît lorsqu’un objet - comme un avion par exemple ou une balle - avance à vitesse supersonique. Les disques de Mach sont des ondes de choc bien visibles dans les jets des réacteurs d’avions supersoniques. Le jet de plusieurs mètres de long comporte des stries régulièrement espacées : ce sont les « disques de Mach » appelés aussi en anglais « shock diamonds ». À l’aide d’une caméra ultrarapide, les chercheurs ont pu photographier l’apparition d’un disque de Mach et son évolution au cours du temps. Comme quoi, il y a encore de la physique à découvrir dans une simple bouteille de champagne.

 

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Le plongeon final de Cassini
En orbite depuis 2004 autour de Saturne, la sonde Cassini effectue une lente descente en direction de sa surface avant de se désintégrer en septembre 2017.

Une mission riche en enseignements

Afin de mieux connaître Saturne et ses satellites, la sonde spatiale Cassini a quitté la Terre en octobre 1997. Parvenue à destination en 2004, elle s'est mise en orbite autour de la planète gazeuse, dont elle a étudié l'atmosphère, la magnétosphère, les anneaux et les satellites. Quelques mois après, elle a libéré la sonde Huygens, qui est descendue sur Titan en fournissant des informations sur l'atmosphère et le sol de la plus grosse des lunes de Saturne.

En treize ans, la sonde Cassini a fourni de nombreux résultats scientifiques, tels que la découverte des geysers d’Encelade, l'identification de plus de soixante lunes – y compris à l’intérieur des anneaux – ou l'observation d'un vortex à six tourbillons situé au pôle nord de la planète. Cassini devait clore son voyage en 2008, mais, devant ces succès, la mission a été prolongée.

Dans les nuages de Saturne

Le 22 avril 2017, Cassini a effectué son cent vingt-septième et dernier survol rapproché de Titan, subissant une accélération qui a amorcé la manœuvre suivante. Le 26 avril, en effet, la sonde a effectué à une vitesse de cent vingt-quatre mille kilomètres par heure un plongeon entre Saturne et ses anneaux, s’enfonçant dans l’épaisse enveloppe gazeuse de la planète. Dans cet espace encore inexploré, la grande antenne radio de la sonde a été pointée vers l’avant en guise de bouclier face à d'éventuelles collisions avec des poussières, ce qui l'a empêchée de communiquer avec la Nasa durant ce laps de temps.

Lorsque Cassini a repris contact avec la Terre, elle a transmis les cent seize images collectées lors du survol, des images brutes de la planète prises à une distance de seulement trois mille kilomètres. C’est la première fois qu’un engin spatial s’aventure si près de la planète gazeuse. Le deuxième des vingt-deux survols rapprochés de Saturne a eu lieu le 2 mai. La sonde passera à deux mille kilomètres de la surface de référence de Saturne, avant de se désintégrer sur Saturne en septembre 2017, soit un mois pile avant ses vingt ans.

Le grand final

Choisir la désintégration dans la haute atmosphère de Saturne comme fin de mission permet d'éviter de polluer Encelade et Titan, deux lunes de Saturne qui pourraient contenir de l’eau liquide sous leur surface gelée. En plus de cette démarche de protection planétaire, cette étape final permettra au vaisseau de faire des mesures scientifiques qui auraient autrement été impossibles.

Les mesures du champ de gravité autour de la planète renseigneront sur sa structure interne, tandis que les mesures de la masse des anneaux permettront de déduire leur âge. Dans les deux cas, les résultats obtenus grâce à la sonde seront confrontés aux modèles établis par les astrophysicien·ne·s, de manière à les affiner, les valider ou les remettre en question. Enfin, mesurer le champ magnétique de Saturne conduira à calculer plus précisément la rotation de la planète.

En savoir plus

Cassini-Huygens, sur le site du CNES

L'exploration de Saturne, sur le site du CNES

Juno explore Jupiter, sur Sciences en ligne

Une sonde à l'assaut d'un astéroïde, sur Sciences en ligne

New Horizons lancée vers Pluton et ses lunes, sur Sciences en ligne

Cassini : ultime ballet cosmique pour le sondeur des anneaux, entretien réalisé par le CNES

Arthur Jeannot
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