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Les cristaux temporels

Réseaux cristallins associés à l'eau. by Psi?edelisto, based on version by Dbuckingham42 - Own work, CC BY-SA 4.0,

Cristal et brisure de symétrie 

Un cristal est un état de la matière dans lequel les atomes sont ordonnés selon une périodicité spatiale ...

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 beaucoup plus lourds. Pas étonnant que cette invention ait fait l’objet du prix Nobel de chimie 2019, décerné à parts égales à John Goodenough (Américain, 97 ans), Stanley Whittingham (Britannique, 78 ans), Akira Yoshino (Japonais, 71 ans).

Une pile est toujours composée de deux bornes, les électrodes, constituées de matériaux différents. Dans les grandes lignes, voici comment fonctionne une pile. Le matériau employé à la borne négative - appelée anode - perd des électrons et produit ainsi des ions positifs, des cations : il y a oxydation. Electrons et cations se précipitent alors par deux chemins différents vers l’autre borne, celle qui est positive - appelée cathode - où ils se rejoignent. Tandis que les cations y vont par l’intérieur de la pile en traversant un liquide, un milieu pâteux, les électrons passent par le circuit extérieur et alimentent le dispositif électrique.  A la cathode, les cations récupèrent ainsi leurs électrons : il y a réduction. Bien entendu, l’aptitude des deux matériaux à céder des électrons doit être différente, afin que l’un en cède et l’autre en récolte. Cette aptitude, appelée aussi potentiel, est mesurée en volts. Plus l’écart des aptitudes est important, plus la différence de potentiel ou ddp est grande, et plus la pile possède un « voltage » élevé.

Dans le tableau périodique des éléments, le meilleur donneur est justement… le lithium qui, de plus, a le gros avantage d’être très peu dense (0,5 g/cm3). Une pile avec une anode en lithium peut donc être très légère. Malheureusement, le lithium pur, métallique, s’oxyde très facilement et peut s’enflammer voire exploser au contact de l’eau. Grâce aux recherches menées au cours des années 1970 et 1980, les premières batteries sûres au lithium voient le jour en 1991 et commencent à équiper l’électronique portable. Généralement, à l’anode, les atomes de lithium sont intercalés (insérés) dans du carbone et lors de l’usage de la pile, les cations lithium ayant quitté le carbone migrent à travers un polymère avant de s’insérer à la cathode, constituée d’oxyde de cobalt. Dans une telle configuration, la ddp peut atteindre 3 voire 4 volts. Lors de la charge, c’est le processus inverse qui a lieu.
Même si le prix Nobel de cette année vient couronner cette invention, le lithium n’a pas dit son dernier mot. En effet, un gros progrès serait réalisé lorsqu'aura été mis au point une batterie sûre avec du lithium pur à l’anode et pourquoi pas avec du fluor, qui est le meilleur receveur, à la cathode. Des prix Nobel à venir…

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du premier stage au premier emploi


Mars a tremblé
Après 128 jours sur Mars, la sonde InSight a détecté le premier « tremblement de Mars ».

© Wiki Commons 

 

6 avril 2019. Le détecteur sismique SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) de la sonde spatiale martienne InSight relève un signal sismique (sol 128, c'est-à-dire après 128 jours passés sur le sol martien) faible mais distinct. D’autres signaux avaient étés détectés le 14 mars (sol 105), le 10 avril (sol 132) et le 11 avril (sol 133), mais trop faibles, ils ont étés considérés comme non significatifs. Le signal sol 128 viendrait probablement de l’intérieur même de la planète rouge, par opposition à un tremblement causé par des forces de surface, comme le vent. Le signal sol 128, reste tout de même trop faible pour espérer récupérer de solides informations sur l’activité interne martienne.

La mission InSight

InSight a été lancé par la NASA (National Aeronautics and Space Administration) le 5 mai 2018 depuis la Vandenberg Air Force Base en Californie. Après un long périple, elle se pose sur le sol martien le 26 novembre 2018. La sonde spatiale portait à son bord deux capteurs : le détecteur sismique SIES, conçu par le CNES (Centre National d’Études Spatiale) et fabriqué par la société SODERN en collaboration avec l’IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris), et le capteur de flux de chaleur HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) fourni par l’agence spatiale allemande. Les deux instruments de mesure ont étés installés sur le sol désertique de Mars le 19 décembre 2018. C’est la première fois qu’un instrument est installé sur une autre planète grâce à un bras robotique. Avant de poser le sismomètre, la sonde a d’abord cartographié le sol martien afin de trouver le meilleur endroit pour déposer SEIS. Trois pieds motorisés ont ensuite permis un nivellement parfaitement horizontal du capteur.

« Le grand succès de cette mission, c’est la mise en place de ce sismomètre. Car le climat martien est très perturbé : poussières, vents, radiations. Il a réussi à être installé de telle sorte que le bruit est presque inexistant », explique Philippe Lognonné, responsable de l’équipe Planétologie et Sciences Spatiales à l’IPGP. Le sismomètre a ensuite été équipé d’un bouclier contre le vent et les températures pour l’isoler de l’environnement qui pourrait interférer dans les mesures. Philippe Lognonné ajoute : « Le sismomètre est composé d’une masse suspendue à un ressort. Lorsque le sol bouge, la masse bouge et ce mouvement est capté. C’est le même principe que ceux sur Terre, seulement les conditions sont bien plus difficiles. Le sismomètre est extrêmement précis : il est capable de détecter des déplacements bien inférieurs à la taille d’un atome. »

Les recherches sur la planète Mars

L’objectif de cette mission est de fournir des informations sur le manteau et le noyau de la planète et ainsi de mieux comprendre comment se sont formées les planètes telluriques. Selon Philippe Lognonné, « Les séismes ou les impacts génèrent des ondes sismiques à l’intérieur de la planète. Leur vitesse de propagation dépend de la structure, de la température, des roches rencontrées. Les chercheurs utilisent ensuite les mesures de ces vitesses pour déterminer la composition interne de la planète. Les ondes rebondissent également sur les discontinuités (comme le passage de la croûte au noyau par exemple). L’étude de la réflexion de ces ondes permet donc de constituer une « image » du centre de Mars. »

Des séismes similaires avaient étés détectés sur la Lune lors des missions Apollo. Entre 1969 et 1972, les scientifiques avaient en effet mesuré plusieurs milliers de séismes, prouvant ainsi que la Lune, même sans plaques tectoniques, avait gardé une activité sismique. La découverte de l’activité sismique de Mars ouvre un nouveau domaine : celui de la sismologie martienne. Comme la Lune, Mars n’a pas de plaques tectoniques contrairement à la Terre. Les séismes sont donc provoqués par des refroidissements et des contractions de la croûte. Ces mouvements provoquent des tensions, qui une fois accumulées, fracturent la croûte martienne et font trembler Mars. Afin de remplir sa mission, InSight va devoir collecter des données concernant la taille et la composition du noyau, de la croûte et du manteau martien mais aussi la force et la fréquence des activités sismiques. « Les chercheurs doivent donc attendre l’impact d’une météorite ou un séisme pour pouvoir réaliser des mesures. Il est en effet interdit par les règles de protection planétaire de l’ONU d’envoyer des objets non stériles sur d’autres planètes. Or pour provoquer un impact suffisant pour générer des ondes analysables, il faudrait faire impacter un bout de fusée sur Mars. Cette technique avait déjà été utilisée par les scientifiques des missions Apollo, mais est maintenant interdite» conclut Philippe Lognonné.

 

En savoir plus : 

Camille Paschal
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