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Des crustacés pour produire du biocarburant?

Crustacés xylophages

Les Limnories lignorum ou Limnories du bois sont de petits invertébrés xylophages capables d'ingérer le bois immergé dans l'eau de mer. Ils jouent ainsi un rôle important dans l'écosystème littoral en participant au recyclage ...

Génomique et médecine personnalisée

L'essor de la génomique

L'intégralité du génome humain a été séquencée, de manière globale, au début des années 2000, dans le cadre d'un projet scientifique d'ampleur inédite. 3 milliards de bases (nucléotides) ont ...

Mercure et environnement

Un comité international de scientifiques a produit une évaluation mondiale du mercure pour l'UNE (Nations Unies pour l'environnement). Le rapport de 2018 démontre une augmentation significative du mercure dans l'atmosphère avec une ...

La bouche artificielle

Comprendre le rôle de la bouche

Tous les jours, plusieurs fois par jour, la bouche effectue la manducation. La manducation est l'action qui regroupe les opérations antérieures à la digestion que sont la préhension, la mastication, l'insalivation, la ventilation et la déglutition.

Nouvelle exploration du sol martien

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Douzième mission du programme Discovery de la NASA, et unique mission de 2018, InSight (INterior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) a été lancée le 5 mai 2018 et arrivera à destination de Mars le 26 novembre prochain. Son but est d'affiner ...

Des bactéries résistantes aux radiations

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Des rayons nocifs

La radioactivité se caractérise par l'émission de rayonnements alpha, bêta et gamma. Les dommages induits par ces rayonnements ionisants ...

Le nouvel or vert

Fabien Esculier, chercheur à l’École des Ponts ParisTech, a récemment publié les résultats de ses recherches portant sur une gestion alternative des urines et matières fécales. Ces recherches font partie du programme OCAPI (Optimisation des cycles Carbone, Azote et Phosphore en ville) qui ...

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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L'horloge nucléaire
La recherche de la précision pousse les physiciens à innover en matière de mesure du temps.

Ce qui caractérise la performance d’une horloge, c'est la faiblesse de sa dérive au cours du temps : de combien diffère chaque jour l'heure qu'elle indique par rapport à sa référence ; autrement dit au bout de quelle durée se décale-t-elle d’une seconde ?
Par exemple, une montre à quartz dérive de quelques secondes par jour. Aujourd’hui, les meilleures horloges atomiques dévient d’une seconde en 16 milliards d’années, soit une durée plus longue que l’âge de notre univers. Pourtant, les physiciens espèrent faire beaucoup mieux. Comment ? Avec la mise au point d’une horloge nucléaire.

De l'atome au noyau

Comment fonctionne une horloge atomique ? Le principe d’une telle horloge consiste à caler la fréquence de la lumière issue d’un laser sur la transition entre deux niveaux d’énergie d’un atome. Si E est l’énergie d’une telle transition, alors E = h.f où h est la constante de Planck et f la fréquence du rayonnement émis lors de la désexcitation atomique, mais aussi celle du rayonnement laser qu’il faut employer pour exciter l’atome et provoquer sa résonance. La même idée peut être appliquée au noyau. En effet, le noyau possède également des niveaux d’énergie discrets. L’avantage du noyau sur l’atome est qu’il est beaucoup plus petit et non affecté par les perturbations électromagnétiques de l’environnement. Cette protection lui permettrait d'atteindre de bien meilleures performances. Le problème est que les niveaux d’énergie nucléaire sont toujours très espacés, si bien que les fréquences correspondantes sont très élevées et situées dans les rayons gamma qu’aucun laser n’est capable d’émettre.

Une découverte prometteuse

Cependant, les théoriciens nucléaires soupçonnent depuis plus de 40 ans que le noyau de thorium-229 ou 229Th doit posséder un état isomère excité noté - 229Thm - près de 8 eV seulement au-dessus de son état fondamental correspondant à l’énergie d’un photon UV. Comme les lasers UV existent, une horloge nucléaire au thorium pourrait être envisagée. Cependant, malgré de très nombreuses tentatives, personne n’avait encore jamais observé cet état du thorium, si bien que certais n’y croyaient plus. Mais cela a été fait en 2016 et confirmé récemment. Grâce à cette étape qui vient d’être franchie, la mise au point d’une horloge nucléaire n’est plus qu’une question technique, certes difficile à maîtriser, mais qui devrait voir le jour dans les années à venir.
Publié le 18/05/2018

 

 

Kamil Fadel
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