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Crustacés xylophages

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L'essor de la génomique

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La bouche artificielle

Comprendre le rôle de la bouche

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BepiColombo

(C) ESA. BepiColombo
La mission spatiale BepiColombo, lancée le 20 octobre 2018, depuis le Centre Spatial de Kourou en Guyane, se dirige vers Mercure.

Deux orbiteurs pour étudier Mercure

Après les sondes américaines Mariner10 en 1973 et Messenger en 2004, BepiColombo est la troisième mission ayant pour objectif d'explorer la surface et l’environnement de la planète Mercure. Pourquoi Mercure ? Parce que cette planète du système solaire présente un grand intérêt scientifique. D'une part, l'étude de cette planète rocheuse située à environ 58 millions de kilomètres du Soleil (contre 108 millions km pourVénus et 150 millions km pour la Terre) devrait permettre de mieux comprendre la formation du système solaire. D'autre part, la quasi absence d'atmosphère reste une énigme, même si elle reçoit dix fois plus de radiations solaires que la Terre. L'origine du champ magnétique intrinsèque de Mercure reste également inexpliqué.

Lancée depuis le Centre Spatial de Kourou en Guyane, BepiColombo est une mission très complexe, fruit d'une collaboration entre les agences spatiales européenne ESA (European Space Agency) et japonaise JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency). BepiColombo comprend deux engins spatiaux qui graviteront sur deux orbites distinctes de Mercure. Le premier orbiteur, MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter), sous la responsabilité de JAXA, va permettre d'étudier la magnétosphère et le champ magnétique de la planète, mais également d'analyser des poussières interplanétaires. Quant à la seconde sonde, MPO (Mercury Planetary Orbiter), développée par l'ESA et rebaptisée Bepi, elle est dédiée à l'étude de la surface, la composition géologique et l'"exosphère" de Mercure, cette atmosphère très diffuse.

L'hostilité de l'environnement de Mercure, soumis à des radiations et à des écarts de température extrêmes ( 430° C le jour et -180°C la nuit), rend très délicat l'envoi de sondes spatiales et d'instruments de mesure et représente un défi technologique en terme de matériau en particulier. Notons également que la durée prévue du trajet vers Mercure est de 7 ans !

Un spectrométre ultra-sensible

Lorsqu'un électron d'une espèce chimique donnée (atome, ion, molécule) absorbe un photon, il passe d'un état au repos à un état excité. L'excitation ne durant qu'un très court instant (entre 1 et 100 nanosecondes), l'électron retourne à son état d'énergie fondamentale en émettant un photon d'une longueur d'onde propre à l'espèce. Conçu par le LATMOS (Laboratoire Atmosphères, Milieux et Observations Spatiales), l'instrument PHEBUS (Probing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy) est un double spectromètre optique qui a la particularité de pouvoir détecter des longueurs d'ondes très courtes, allant de l'extrême ultraviolet (EUV : 55-155 nm) à l’ultraviolet lointain (FUV : 145-315 nm). Pour détecter les très faibles émissions de l'exosphère de Mercure, une sensibilité très élevée ainsi qu'une forte atténuation de la lumière parasite sont requises. C'est pourquoi l'instrument est doté d'un système collecteur de lumière, lui-même composé d'un déflecteur de lumière parasite (baffle) et d'un miroir parabolique faisant office de télescope d’entrée. Les photons observés sont ensuite séparés en fonction de leur longueur d'onde.

Avec ce dispositif, PHEBUS devrait être en mesure de détecter des métaux (silicium, magnésium, fer), des gaz rares (argon, néon) et des traces d’hydrogène et d’hélium.
Publié le 20/10/2018

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Ondes gravitationnelles : du nouveau
Première détection par l'interféromètre Virgo du passage d'une onde gravitationnelle.

Les ondes gravitationnelles et la Relativité générale 

Albert Einstein a révolutionné la physique moderne, d'abord en 1905 avec la théorie de la Relativité restreinte, puis en 1915 avec la théorie de la Relativité Générale. Cette dernière présente l'attraction gravitationnelle non plus comme une force, mais comme une déformation de l'espace-temps sous l'effet de la présence de la matière.

L'une des conséquences, tirées dès 1916, par Einstein : les masses accélérées doivent produire des « ondes gravitationnelles », distorsions de l'espace-temps qui se propagent dans l'univers, sans elles-mêmes être perturbées. Toutefois, les effets en sont tellement infimes qu'aucune onde gravitationnelle n'avait pu être décelée avant 2015 .

La détection des ondes

Pour détecter ces ondes, des instruments de grande dimension ont en effet été construits en Europe (Virgo) et aux États-Unis (LIGO) ; ils sont d'ailleurs réunis par une collaboration internationale. En outre, d'autres projets spatiaux sont en cours de développement.

C'est sur l'instrument américain LIGO qu'a été détectée pour la première fois en 2015 une onde gravitationnelle, engendrée par un événement extraordinairement violent, la fusion de deux trous noirs. Le 14 août 2017, ce fut au tour du détecteur d’ondes gravitationnelles européen Virgo d'enregistrer son premier signal provenant de l'espace. Cela s'est produit 8 millièmes de seconde après la réception du même signal par l'instrument LIGO de Louisiane, et 6 millièmes après celui de l’État de Washington. Ces enregistrements ont été attribués au passage d'une onde gravitationnelle provoquée par la fusion de deux trous noirs de 25 et 31 masses solaires.

Ces trois réceptions indépendantes permettent de mieux localiser par triangulation la source, située dans la constellation de l'Eridan, à une distance approximative de 1,8 milliard d'années-lumière de la Terre.

Une nouvelle ère …

Ces détections ouvrent une nouvelle ère, puisque c'est la première fois qu'un signal astrophysique autre que lumineux ou plus généralement électromagnétique est capté. Ce nouveau mode d'observation s'appuie néanmoins sur les techniques optiques puisque l'instrument n'est autre qu'un interféromètre à laser (dont chacun des deux bras perpendiculaires mesure 3 km), un dispositif réputé pour sa capacité à détecter les très petits déplacements tels celui provoqué par l'onde gravitationnelle. Autre outil qui vient démultiplier le chemin optique et par conséquent le déplacement à observer, un Pérot-Fabry, bien connu des étudiants en optique.

La combinaison des observations européenne et américaines permet du reste d'accéder à la polarisation de l'onde (c'est-à-dire aux caractéristiques de la perturbation dans l'espace), qui semble confirmer les prévisions d'Einstein. Des résultats à suivre donc.
Publié le 29 septembre 2017.

Pour en savoir plus

 

La rédaction de Sciences en Ligne
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