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Une étude, dont les résultats intitulés «First detection of gas-phase methanol in a protoplanetary disk» sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal, rapporte la découverte, grâce au reseau ALMA, de méthanol gazeux (CH3OH) ou alcool méthylique au sein du disque protoplanétaire de TW Hydrae, ce qui constitue la toute première détection de ce composé au sein d'un disque de planètes en formation.
Rappelons tout d'abord que le disque protoplanétaire qui entoure la jeune étoile TW Hydrae, située «à quelque 170 années-lumière» nous intéresse car il nous donne une idée de ce que devait être notre Système Solaire «aux premiers instants de sa formation, voilà plus de quatre milliards d'années».
La détection «de méthanol gazeux au sein d'un disque protoplanétaire revêt une importance cruciale dans le domaine de l'astrochimie», car ce dérivé du méthane, qui «figure parmi les molécules organiques complexes les plus grandes détectées dans un disque à ce jour», est «l'un des éléments de base d'espèces plus complexes, tels les composés d'acides aminés impliqués dans la chimie prébiotique».
En fait, «à la différence des autres espèces chimiques détectées dans l'espace, la création de méthanol ne résulte pas d'un simple processus chimique en phase gazeuse ni de la combinaison d’une formation à la fois en phase gazeuse et en phase solide», puisqu'il «se forme uniquement en phase glacée, au travers de réactions de surface sur des grains de poussière».
Grâce à «la finesse des observations d'ALMA», le méthanol gazeux a été ainsi cartographié «sur l'ensemble du disque de TW Hydrae», ce qui a fait apparaître un motif «en forme d'anneau» et «une émission significative à proximité de l'étoile centrale». Ces informations démontrent «que le méthanol s'est formé sur les grains de glace du disque, puis a été libéré sous forme gazeuse». Elles permettent «de mieux comprendre la transition du méthanol de la phase glacée à la phase gazeuse, et plus généralement, les processus chimiques à l'œuvre au sein des environnements astrophysiques».
Cette première détection «de méthanol froid en phase gazeuse dans un disque protoplanétaire» au moyen d'ALMA, ouvre la voie «à de futures études de la chimie organique complexe à l'œuvre dans les sites de formation planétaire» dans le cadre de «la chasse aux exoplanètes susceptibles d'abriter la vie».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Fifth-order susceptibility unveils growth of thermodynamic amorphous order in glass-formers» ont été publiés dans la revue Science, a permis de mettre en évidence, pour la première fois, une forme subtile d'ordre dans les verres correspondant à une optimisation collective de l'énergie, alors que la structure du matériau reste spatialement désordonnée (amorphe).
Rappelons tout d'abord que «les verres sont aussi rigides que les cristaux», alors que «leur organisation spatiale ne présente apparemment aucune sorte d’ordre». Pourtant, ils apparaissent un peu dans les mêmes conditions: en effet, «quand on refroidit un liquide, l’agitation aléatoire de ses molécules diminue» et au «dessous d'une certaine température, soit la solidification conduit à la formation d'un cristal à la structure bien ordonnée et très rigide ; soit le liquide entre dans un état de plus en plus visqueux, qui conduit à la formation d'un verre».
L'existence d'un 'ordre caché' dans les verres, semble «difficile à trancher expérimentalement», car, selon les théoriciens, «il faudrait un temps de l’ordre de l’âge de l’Univers pour que cet ordre s’établisse sur un domaine dont la taille serait de l'ordre de dix diamètres moléculaires». Pour contourner cet obstacle temporel, l'étude ici présentée a exploité «une propriété très générale des phénomènes 'critiques' liés aux transitions de phase, comme la transformation liquide – solide».
Plus précisément, comme «l'émergence d’un ordre lors de la transition, s'accompagne toujours de la divergence (croissance très forte) de la réponse du matériau à une sollicitation extérieure, telle que celle d'un champ électrique», cette étude a mesuré «la réponse non linéaire (à l'ordre 3 et 5) d’un matériau vitreux, en fonction de la température et de la fréquence du champ électrique appliqué», ce qui a fait apparaître «les signes de la transition recherchée vers un ordre qualifié paradoxalement de 'structurellement amorphe'». Ainsi, il a été essentiellement démontré «que l’ordre qui s’instaure correspond à une optimisation collective de l’énergie, mais sans produire aucune régularité spatiale dans l'arrangement des molécules».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Self-Assembly of Measles Virus Nucleocapsid-like Particles: Kinetics and RNA Sequence-Dependence» ont été publiés dans la revue Angewandte Chemie, a permis de décrire pour la première fois, in vitro, l'assemblage d'un complexe-clé du virus de la rougeole, appelé nucléocapside.
Rappelons tout d'abord que «lors de l'infection d'un hôte, les paramyxovirus *, dont le virus de la rougeole fait partie, protègent leur génome à ARN dans une nucléocapside, une très longue structure hélicoïdale faite de milliers de nucléoprotéines». Jusqu'ici «le processus d'assemblage de ces nucléocapsides ('l’encapsidation')», essentiel à la réplication du virus, «n'avait pu être élucidé, faute de pouvoir suivre le processus in vitro».
Ce n'est plus le cas maintenant grâce à l'étude ici présentée qui montre «de quelle manière se déroule cet assemblage» à l'aide d'une «combinaison de plusieurs techniques telles que la résonance magnétique nucléaire, la spectroscopie de fluorescence et la microscopie électronique»: dans l'expérience des molécules d’ARN ont été ajoutées «à une solution de protéines isolées, qui s’auto-assemblent sur l’échafaudage de l’ARN», de sorte que «le processus d’assemblage, dupliquant in vitro ce qui se produit dans la cellule infectée immédiatement après la réplication du génome viral» a pu être observé en temps réel.
Il est ainsi apparu «que le processus d'assemblage des nucléocapsides dépend de la séquence exacte d'ARN, une observation très surprenante au vu de la nécessité pour le virus de protéger son génome en intégralité, quelle que soit la séquence considérée».
Remarquons, pour finir, que ce «nouvel outil de recherche ne permet pas seulement d’étudier la base moléculaire de l’interaction entre la nucléoprotéine et l’ARN, mais ouvre la voie à de nombreuses applications», puisque «la possibilité de suivre l’efficacité d’encapsidation du génome sous différentes conditions permettrait de développer des inhibiteurs de réplication virale, et laisse entrevoir des applications multiples dans le domaine des nano-biotechnologies ou dans le développement de vaccins».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Rapid carbon mineralization for permanent disposal of anthropogenic carbon dioxide emissions» ont été publiés dans la revue Science, propose une méthode de stockage du CO2, qui pourrait répondre aux inquiétudes suscitées par le projet de stocker le CO2 dans les entrailles de la Terre, la crainte étant que ce gaz carbonique s'échappe ensuite dans l'atmosphère.
Cette méthode a été expérimentée «dans le cadre du projet pilote Carbfix» mené depuis 2012 à la centrale géothermique de Hellisheidi, en Islande. Cette centrale, la plus grande du monde, alimente Reykjavik en pompant «dans le sol l'eau bouillante chauffée par la géothermie pour faire fonctionner ses turbines». En fait, «ce processus n'est pas totalement propre car il fait remonter également des gaz volcaniques, comme le CO2 et du sulfure d'hydrogène».
Pour améliorer la situation, «une équipe de scientifiques et d'ingénieurs a commencé à mélanger le CO2 et d'autres gaz à de l'eau pompée dans le sol pour réinjecter la solution dans le basalte volcanique» qui produit, au contact de l'eau mélangée à du CO2, une réaction chimique, de sorte que «le carbone se transforme en un minéral crayeux».
Jusqu'ici personne ne savait combien de temps cette réaction prenait: plus précisément, «de précédentes études estimaient qu'une solidification du CO2 s'étalerait au moins sur plusieurs centaines d'années, voire des millénaires». Ce n'est plus le cas aujourd'hui, puisqu'il est apparu que «dans le basalte sous la centrale de Hellisheidi, 95% du CO2 injecté s'est solidifié en moins de deux ans».
Cette expérimentation prouve donc «qu'il est possible de pomper de grandes quantité de CO2 dans le sol et de le stocker de manière très sûre en peu de temps». Ainsi, on peut envisager d'utiliser dans le futur cette technique «dans les centrales au charbon situées dans des zones où il y a beaucoup de basalte», car, selon un rapport publié en 2014 par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), sans une technologie de capture du carbone pour le stocker dans le sol, «il ne sera pas possible de limiter suffisamment le réchauffement climatique».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Glacial onset predated Late Ordovician climate cooling» ont été publiés dans la revue Paleoceanography, propose, en utilisant un modèle numérique de climat prenant en compte les rétroactions entre l’atmosphère, l’océan et les glaces continentales, la première simulation, cohérente avec les données géologiques, de la mise en place de la glaciation ordovicienne (~ 445 Ma).
Soulignons tout d'abord que «si de nombreux indices indirects suggèrent la présence de glaces sur les continents dès l’Ordovicien Moyen Darriwilien (~ 470 Ma)», le problème rencontré est qu'il était difficile d'expliquer, jusqu'ici, la croissance d’une calotte glaciaire alors que les températures océaniques tropicales, à cette époque, «semblaient dépasser les 30°C».
Pour le solutionner, l'étude ici présentée a analysé «la réponse du système-Terre ordovicien à une décroissance de la concentration atmosphérique de CO2, (pCO2) représentative du refroidissement à long-terme récemment mis en évidence durant l’Ordovicien, et culminant au cours de l’Hirnantien *» à l'aide «d’une technique innovante de couplage entre des modèles de climat et un modèle de calotte de glace». Le protocole expérimental tient compte de «la rétroaction de la calotte sur le climat global» et «considère les variations de l’orbite terrestre ainsi que la configuration continentale bien particulière de l’Ordovicien, caractérisée par une quasi-absence de masses continentales dans l’Hémisphère Nord».
Il est ainsi apparu «que, forcée par une chute de la pCO2, la croissance de la calotte glaciaire» a eu lieu en deux temps. En premier lieu, «une calotte glaciaire de grande extension» s’est étendue « jusqu’aux moyennes latitudes, sous un climat relativement chaud (~ 20°C) associé à une pCO2 égale à 12 fois le niveau préindustriel» (12 PAL avec 1 PAL = 280 ppm).
Ce front glaciaire s'est stabilisé alors «entre 12 PAL et 8 PAL, du fait d’un très fort gradient latitudinal d’ablation aux moyennes latitudes» et lorsque la pCO2 a été réduite à 3 PAL, une instabilité climatique a été franchie, «induisant l’extension soudaine de la banquise aux moyennes latitudes, une chute des températures globales de 14°C et l’avancée des glaces continentales aux latitudes tropicales». Ce refroidissement climatique majeur découle d'une «dynamique océanique très particulière associée à la paléogéographie de l’Ordovicien, permettant l’avancée soudaine de la banquise du pôle jusqu’aux moyennes latitudes».
En s'appuyant sur «la comparaison des simulations numériques avec d’abondantes données sédimentologiques, géochimiques et micropaléontologiques», l'étude «indique que la première étape de la croissance de la calotte aurait eu lieu dès l’Ordovicien moyen Darriwilien, en accord avec les variations du niveau marin documentées à cette époque». Ces calculs montrent ainsi «que la présence d’une calotte polaire et les températures océaniques tropicales de surface élevées ne sont pas mutuellement exclusives». Ils plaident surtout pour «une glaciation ordovicienne de longue durée, dont l’Hirnantien ne constituerait que le maximum glaciaire».
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