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Une étude, dont les résultats intitulés «Remote sensing evidence for an ancient carbon-bearing crust on Mercury» ont été publiés dans la revue Nature Geoscience, a permis, grâce aux observations et aux instruments de la sonde Messenger (dont la mission s'est terminée fin avril 2015) d'avancer une explication concernant l'aspect de la surface de Mercure qui est nettement plus sombre que ne le laisse prévoir sa composition élémentaire connue.
Notons tout d'abord que la surface de Mercure est «bombardée par les rayons cosmiques, en particulier les protons en provenance du Soleil», qui provoquent «en heurtant les noyaux des atomes de la croûte de la planète rocheuse», l'émission de rayons gamma et de neutrons, qui ont été détectés en particulier par l'instrument GRNS (Gamma Ray and Neutron Spectrometer) de la sonde Messenger quand elle était en orbite autour de Mercure. Ces deux types de rayonnement donnent des informations sur la composition chimique de sa surface.
Jusqu'ici, les chercheurs avaient déduit, «en se basant sur les théories de la formation du Système solaire et, surtout, sur les images en couleurs de la surface de Mercure», que «la surface de l’astre devait être riche en éléments réfractaires, en l’occurrence du fer», car la planète réfléchit «bien moins de lumière que la Lune, où l’on sait que c’est l’abondance du fer qui contrôle le phénomène». Cependant, les premières analyses n'ont pas confirmé la présence d'une quantité de fer plus importante que sur la Lune.
Une autre hypothèse avait alors été avancée, qui stipulait «un enrichissement en carbone des zones les plus sombres de Mercure». C'est elle que vient d'appuyer l'étude ici présentée à partir des données fournies par le GRNS combinées «avec d’autres observations dans le domaine des rayons X»: elles «indiquent clairement la présence de concentrations de graphite (un des allotropes naturels du carbone) et ce d’autant plus que l’on examine les régions les plus sombres de Mercure» alors que le fer «n’est pas en quantités suffisantes pour expliquer la couleur de ces régions».
Comme ces endroits correspondent «à des zones où des impacts d’astéroïdes ou de comètes ont mis au jour des parties anciennes de la croûte», on «pourrait croire que le carbone trouvé provient de l’impact de comètes justement, hypothèse qui avait été avancée l’année dernière», mais il n’en est rien car il s’agit de graphite. Cette observation ouvre la voie à une explication résultant du processus d’accrétion à l’origine de Mercure, qui suppose «la formation d’un océan global de magma à cause de la chaleur dégagée lors des impacts de petits corps célestes».
En effet, lors de la formation de Mercure, il s'est produit alors «des phénomènes de ségrégation avec des éléments légers qui montent en surface et des éléments lourds» qui plongent dans les profondeurs de la planète. Ainsi, «des roches particulièrement riches en graphite et légères ont dû, en quelque sorte, flotter sur la surface de cet océan en cours de refroidissement pour donner la première croûte de cette planète». Ce sont donc cette vieille croûte et ces roches, remaniées «par l’évolution subséquente de Mercure», qui apparaissent «nettement plus visibles aujourd’hui dans les zones d’impact qui les ont fait affleurer».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Direct measurement of CO2 solubility and pH in NaCl hydrothermal solutions by combining in-situ potentiometry and Raman spectroscopy up to 280 °C and 150 bar» ont été publiés dans la revue Geochimica et Cosmochimica Acta (GCA), a permis, grâce à un dispositif, miniaturisé, robuste et précis, de mesurer en laboratoire le pH de fluides hydrothermaux dans des systèmes eau-gaz-sels jusqu’à 280°C et 150 bar de pression.
Rappelons tout d'abord que le pH ou potentiel hydrogène, qui «est une mesure de l’activité des ions H+ en solution», rend compte «de l’acidité ou de la basicité d’une solution». Cependant, «la mesure du pH en condition hydrothermale est un défi instrumental majeur», car «dans le domaine des hautes températures, entre le point d’ébullition et le point critique de l’eau (100-373°C), l’eau liquide n’est stable qu’en milieu confiné à pression élevée» et, normalement, un prélèvement est refroidi pour mesurer ses propriétés physico-chimiques, ce qui affecte son pH.
Ces mesures sont néanmoins, «facilement réalisables à des températures inférieures à 150°C à l’aide de sondes potentiométriques en verre». Dans «le domaine des conditions hydrothermales plus sévères», quelques rares laboratoires dans le monde peuvent intervenir avec des dispositifs très lourds utilisés qui «empêchent la réalisation de mesures en routine» et sont «inadaptés aux mélanges fluide-gaz».
Afin d'améliorer cette situation, l'étude ici présenté est parvenue, «en optimisant une sonde de référence et une sonde pH en céramique (zircone dopé à l’yttrium)», à «augmenter considérablement le champ d’utilisation d’un dispositif commercial et à le coupler à un autoclave haute pression haute température permettant à la fois de prélever les fluides et les gaz, mais aussi de réaliser des mesures in-situ par spectroscopie Raman».
Ce dispositif novateur permet ainsi «de réaliser des mesures de pH en continu jusqu’à 280°C et 150 bar, tout en ayant accès à la spéciation in-situ des éléments chimiques grâce à la spectroscopie Raman, et à la composition du fluide, des gaz et des roches par le biais des prélèvements». Sa fiabilité et sa grande précision dans des conditions extrêmes a pu être démontrée en utilisant le système H2O-CO2-NaCl, comme référence.
Cette avancée permet désormais non seulement d’envisager des mesures de pH dans des conditions extrêmes, «mais aussi d’équiper des installations industrielles mettant en œuvre des fluides chauds et pressurisés : plateformes de forages pétroliers, centrales géothermiques, circuits de refroidissement des centrales nucléaires».
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Une étude, dont les résultats intitulés «A PROTOSOLAR NEBULA ORIGIN FOR THE ICES AGGLOMERATED BY COMET 67P/CHURYUMOV–GERASIMENKO» ont été publiés dans la revue The Astrophysical Journal Letters, a permis de révéler, à partir de l’analyse de données fournies par l’instrument ROSINA de la sonde Rosetta, que «les glaces enfouies à l’intérieur de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko se trouvent essentiellement sous forme cristalline, ce qui implique qu’elles seraient issues de la nébuleuse primitive, et donc du même âge que notre système solaire».
Jusqu'ici, deux grandes hypothèses s’affrontaient à propos de la nature des glaces des comètes: d'une part, «celle d’une glace cristalline, où les molécules d’eau sont arrangées de manière périodique», et , d'autre part, celle «d’une glace amorphe, où les molécules d’eau sont désordonnées».
C’est le spectromètre de masse Rosina placé à bord de la sonde Rosetta qui vient de trancher entre ces deux hypothèses, grâce aux mesures qu'il a réalisées, en octobre 2014, des abondances «du diazote (N2), du monoxyde de carbone (CO) et de l’argon (Ar) dans la glace de Tchouri».
En effet, «ces données ont été comparées à celles obtenues en laboratoire dans des expériences sur de la glace amorphe, ainsi qu’à celles de modèles décrivant la composition d’hydrates de gaz, un type de glace cristalline où les molécules d’eau peuvent emprisonner des molécules de gaz» et il est apparu que «les proportions de diazote et d’argon retrouvées sur Tchouri correspondent bien à celles du modèle des hydrates de gaz alors que la quantité d’argon déterminée sur 'Tchouri' est cent fois inférieure à celle que la glace amorphe peut piéger», ce qui établi que la glace de cette comète possède «bien une glace de structure cristalline».
Cette découverte est fondamentale «car elle permet de dater la naissance des comètes»: plus précisément, comme «les hydrates de gaz sont des glaces cristallines qui se sont formées dans la nébuleuse primitive du système solaire, à partir de la cristallisation de grains de glace d’eau et de l’adsorption de molécules de gaz sur leurs surfaces au cours du lent refroidissement de la nébuleuse», cela signifie que les comètes se sont formées «en même temps que le système solaire, et non auparavant dans le milieu interstellaire».
De plus, la structure cristalline des comètes prouve aussi que la nébuleuse primitive était suffisamment chaude et dense pour sublimer la glace amorphe qui provenait du milieu interstellaire». Il en découle que «les hydrates de gaz agglomérés par Tchouri ont dû se former entre -228 et -223 °C pour reproduire les abondances observées». Pour finir, soulignons que cette étude conforte «les scénarios de formation des planètes géantes, ainsi que de leurs lunes, qui nécessitent l’agglomération de glaces cristallines».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Imaging the dust sublimation front of a circumbinary disk» sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics et sont disponibles en pdf sur arxiv.org, a permis, grâce à l'image la plus détaillée à ce jour d'un disque de poussière autour d'une étoile âgée obtenue avec l'interféromètre du VLT, de comparer, pour la première fois, un tel disque à ceux qui entourent les étoiles jeunes. Leur ressemblance étonnante suggère qu'une seconde génération de planètes se forme à partir d'un tel disque dont l'apparition coïncide avec la fin de vie d'une étoile.
Plus précisément, «à la fin de leur existence, de nombreuses étoiles s'entourent de disques stables de gaz et de poussière», une matière, issue de l'étoile elle-même, qui «a été expulsée par les vents stellaires lors de la phase géante rouge».
Bien que «ces disques ressemblent à ceux qui entourent les jeunes étoiles, et à partir desquels se forment les planètes», jusqu'ici, «les astronomes n'étaient pas encore parvenus à comparer l'un et l'autre types de disques qui se constituent au tout début et à la toute fin du cycle stellaire», car «si de nombreuses jeunes étoiles se situent à suffisamment grande proximité de la Terre pour que leurs disques puissent faire l'objet d'études approfondies, tel n'est pas le cas en revanche des étoiles âgées dotées de disques, trop éloignées pour pouvoir être imagées».
Ce n'est plus le cas désormais: en effet, grâce à «l'Interféromètre du Très Grand Télescope (VLTI) de l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili, équipé de l'instrument PIONIER et du détecteur RAPID, tous deux issus de développements de la recherche française» et, également, grâce à «l'adoption d'une nouvelle technique d'imagerie capable de supprimer les étoiles centrales de l'image afin de révéler leur environnement», il a été possible «de scruter, pour la toute première fois, l'ensemble des blocs constitutifs de IRAS 08544-4431», un système binaire âgé, «situé à quelque 4000 années-lumière de la Terre» dans la constellation australe de Vela», qui est composé d'une géante rouge dont une partie du contenu matériel s'est condensé en un disque de poussière, et d'une étoile normale, moins évoluée, située à proximité».
C'est comme cela qu'il est apparu «que les disques qui entourent les étoiles âgées sont tout à fait semblables en réalité aux disques situés autour des étoiles jeunes, à partir desquelles se forment les planètes».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Cord-forming Palaeozoic fungi in terrestrial assemblages» ont été publiés dans la revue Botanical Journal of the Linnean Society, a permis d'identifier la trace du plus ancien organisme répertorié ayant vécu sur la terre ferme: il s'agit d'un champignon, nommé Tortotubus, vieux de 440 millions d'années, contemporain des premiers végétaux qui ont colonisé la terre ferme (A cette époque, «la vie était presque entièrement limitée aux océans» et «rien de plus complexe que des mousses ou des lichens n’avait gagné la terre»).
Tortotubus a été découvert à partir de traces d'un «morceau du mycélium, la partie filamenteuse des champignons qui sert à extraire les nutriments du sol» dans des microfossiles: en effet, «ce mycélium semble posséder une structure en 'cordons' similaires à celle observée chez certains champignons actuels». C'est «un enroulement de filaments secondaires autour du principal» qui, chez les champignons modernes, «est associé aux espèces qui vivent dans des environnements où les éléments nutritifs sont rares et inégalement répartis». Cette trace fossile signale déjà «un comportement fongique complexe».
Cette découverte, qui montre "que les champignons ont colonisé la terre avant l’arrivée des premiers animaux», comble une lacune «dans la compréhension de l’évolution de la vie sur notre planète» puisque ces premiers fungi, en préparant les sols, ont pu faciliter l’arrivée des «premières plantes dotées de racines primitives et superficielles» et donc, indirectement, celle des animaux: plus précisément, comme les champignons jouent «un rôle essentiel dans le cycle de l’azote et la décomposition des matières végétales (lichens et mousse)», leur activité a créé «une couche fertile peu profonde» propice aux plantes.
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