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    Une étude, dont les résultats intitulés «Spin alignment of stars in old open clusters» sont publiés dans la revue Nature Astronomy, a permis de révéler, grâce à la mission Kepler, un surprenant alignement des axes de rotation d'étoiles géantes rouges dans deux anciens amas ouverts de la Voie lactée qui trahit les conditions dans lesquelles les étoiles se sont formées dans notre galaxie.

     

    Cette étude d’astérosismologie, qui remet «en question les modèles classiques de formation d'étoiles», comporte aussi des «simulations 3D d'effondrement de nuages pré-stellaires». Elle apporte un éclairage sur «les conditions primordiales de la formation d'étoiles dans des amas stellaires âgés de 8 milliards d'années, quand l'Univers était encore très jeune. »

     

    Rappelons tout d'abord que «la plupart des étoiles de la Voie lactée se sont formées par l'effondrement d'un nuage de gaz géant dans des zones obscurcies par le gaz et les poussières, ce qui les rend difficiles à observer directement».

     

    Pour obtenir «un éclairage nouveau sur des processus jusque-là sous-estimés qui jouent un rôle important dans l'évolution stellaire et la formation planétaire, ainsi que, de manière générale, dans la formation et l'évolution de notre galaxie», l'étude ici présentée a fait appel à l'astérosismologie, qui, «avec l'avènement de la photométrie spatiale de haute précision», a démontré «sa capacité à sonder les intérieurs stellaires et à déterminer les paramètres fondamentaux des étoiles».

     

    Plus précisément, «la lumière émise par environ cinquante géantes rouges de masse comprise entre une et deux masses solaires», situées «dans deux anciens amas ouverts de la Voie Lactée (NGC 6791, âgé de huit milliards d’années, et NGC 6819, âgé de deux milliards d’années)», a été analysée. Ces étoiles, qui «ont été observées pendant quatre ans en continu par le satellite Kepler de la Nasa», présentent «des oscillations observables distinctement qui sont similaires à celles du Soleil».

     

    Grâce aux «milliers de modes d'oscillation présents», la mesure précise «de l’orientation de l'axe de rotation de chaque étoile de l'échantillon» a pu être effectuée. Il est alors apparu que «presque toutes les étoiles (environ 70 %) présentent des axes de rotation fortement alignés les uns par rapport aux autres» pointant «vers une direction commune dans le ciel». Ce résultat «était totalement inattendu car, normalement, la turbulence générée par les mouvements désordonnés du gaz dans les amas aurait dû produire des axes distribués aléatoirement».

     

    Il en a été déduit, en tenant compte «de la morphologie des amas d’étoiles et des distances importantes les séparant dans un amas ouvert», que ce fort alignement des axes de rotation ne peut découler que des interactions de marée et qu'il «a nécessairement eu lieu à l'époque de la formation des amas, il y a des milliards d'années».

     

    Des simulations hydrodynamiques numériques en 3D reproduisant «différentes conditions ayant présidé à la formation des étoiles» ont alors été réalisées: elles «font notamment varier la quantité d‘énergie liée à la rotation initiale du proto-amas par rapport à celle associée aux turbulences».

     

    Comme il a été déterminé avec ces simulations «que les axes des étoiles s’alignent efficacement lorsqu’au moins 50 % du bilan d’énergie total des proto-amas est associé à la rotation», il apparaît que «les propriétés de la rotation du nuage moléculaire (notamment sa vitesse angulaire globale) ont été efficacement transférées vers les étoiles individuelles se formant à l'intérieur du nuage».

     

    De plus, ces simulations montrent que «seules les étoiles dont la masse est suffisamment importante (d’au moins 0,7 masse solaire) peuvent hériter de ces propriétés», les étoiles moins massives ne possèdant pas cet alignement observé des axes de rotation du fait que «leur processus de formation a été en grande partie dominé par des turbulences qui ont brouillé ce mouvement angulaire».

     

     


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    Une étude, dont les résultats intitulés «New Middle Pleistocene hominin cranium from Gruta da Aroeira (Portugal)» ont été publiés dans la revue PNAS, fait la description d'un crâne d'hominidé fossilisé datant de 400.000 ans (Pléistocène moyen), mis au jour en 2014 sur le site de la grotte d'Aroeira au Portugal. Ce fossile pourrait aider à élucider l'évolution des ancêtres des humains en Europe et, en particulier, l'origine des Néandertaliens.

     

    Piégé dans un bloc de pierre, ce crâne «a été trouvé à proximité d'un grand nombre de ces outils de pierre dont des bifaces, de petites haches» et «les paléontologues ont aussi découvert 209 restes d'animaux, comme des cervidés». L'âge de ce crâne, qui a pu être établi «précisément grâce à la datation des sédiments et stalagmites dans lesquels il était piégé», en fait «le plus ancien crâne fossilisé d'hominidé trouvé dans la Péninsule ibérique».

     

    Ce fossile est «intéressant car cette région d'Europe est cruciale pour comprendre les origines et l'évolution de l'homme de Neandertal». Jusqu'ici, «l'histoire de l'évolution des ancêtres des humains en Europe pendant cette période était très controversée en raison de la rareté et de la datation incertaine des fossiles qui allait de 200.000 à plus de 400.000 ans».

     

    Le crâne d'Aroeira qui partage «des traits anatomiques avec d'autres fossiles de la même période découverts dans le nord de l'Espagne, dans le sud de la France et en Italie», accroît «la diversité anatomique de la collection de fossiles d'hominidés de cette période en Europe, suggérant que des populations montraient différentes combinaisons de caractéristiques morphologiques».

     

    Son examen ainsi que celui de «deux dents montrant des signes d'usure» indiquent «qu'il s'agissait d'un individu adulte dont ni le sexe, ni l'espèce n'ont pu être déterminés». Ses traits morphologiques sont «typiques de ce qui paraît être un ancêtre de l'homme de Neandertal, dont notamment un épaississement osseux prononcé au niveau des sourcils».

     

    Soulignons pour finir que «ce fossile est aussi l'un des plus anciens sur le continent européen à être directement lié à des outils de la culture acheuléenne qui a commencé à s'étendre en Europe il y a 500.000 après avoir émergé en Afrique et s'être propagée sur le continent européen en passant par le Proche-Orient». Les outils de cette culture «ne sont plus seulement taillés avec une autre pierre mais aussi avec un percuteur tendre comme le bois qui permet une taille plus fine».

     

     


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    Une étude, dont les résultats intitulés «Pure climb creep mechanism drives flow in Earth’s lower mantle» ont été publiés dans la revue Science Advances, a permis, grâce à une modélisation numérique multi-échelles de la déformation plastique des principaux minéraux du manteau terrestre, de montrer que les mécanismes de déformation habituellement invoqués en mécanique des roches (fluage par dislocation ou par diffusion de défauts ponctuels) sont fortement inhibés dans les conditions de pression du manteau.

     

    Rappelons tout d'abord que «la Terre, comme sans doute de nombreuses planètes, évacue sa chaleur interne grâce à de vastes mouvements de convection qui brassent avec une infinie lenteur un manteau de roches solides épais de près de 3 000 km». La structure des minéraux, qui constituent ces roches soumises à de très fortes pressions, «est bien différente de celle des minéraux que l’on rencontre à la surface de la Terre».



    Un mécanisme particulier de déformation de ces roches «est couramment observé dans les roches de la croûte terrestre et du manteau supérieur : sous l’action des contraintes qui entrainent la convection, des défauts appelés dislocations peuvent se déplacer dans les cristaux et provoquer des cisaillements conduisant à leurs déformations». Il apparaît cependant que la signature de ce mécanisme, connu «pour générer une orientation préférentielle des minéraux, source d’une anisotropie de propagation des ondes sismiques caractéristique», n’est pas présente «de façon significative dans le manteau inférieur».

     
    De ce fait, un autre mécanisme de déformation «est généralement évoqué, en lien avec des défauts ponctuels générés par la présence d’impuretés et appelés lacunes car ce sont des sites cristallographiques où les atomes qui devraient s’y trouver sont manquants», ce qui rend possible à haute température le déplacement de tels défauts qui aboutit à des déformations plastiques.

     

    Le problème est que, la diffusion de ces défauts étant lente, cela impose l'existence «de très petites tailles de grains (moins d’un micromètre)» pour «rendre compte des vitesses de déformation liées à la convection dans la Terre profonde», ce qui semble, «même si la taille des grains dans le manteau profond est très mal connue», très peu réaliste au regard de la température qui y règne.

     
    Comme jusqu'ici, aucune de ces deux approches ne permettait «d’expliquer de manière satisfaisante la déformation des roches dans le manteau profond», l'étude ici présentée a «développé une approche basée sur la modélisation multi-échelle de la plasticité de ces roches» pour analyser «le comportement mécanique des principaux minéraux du manteau, en particulier de la bridgmanite qui domine la minéralogie du manteau inférieur».


    Il est ainsi apparu «que la pression inhibe fortement le glissement des dislocations dans la bridgmanite et qu’il faut donc de fortes contraintes pour déformer ce matériau». Il en résulte «que le mécanisme impliquant des dislocations ne peut donc opérer aux faibles contraintes régnant dans le manteau». Un mécanisme alternatif a cependant pu être mis en évidence: «à défaut de glisser, les dislocations peuvent absorber ou émettre des lacunes et ainsi se déplacer hors de leurs plans de glissement, un déplacement appelé 'montée'».

     

    Déjà évoqué en sciences des matériaux, ce mécanisme, baptisé dans cette étude 'fluage par montée pure', «permet de reproduire les vitesses de déformation observées dans le manteau» et comme il est «indépendant de la taille des grains, il n’impose pas de contrainte sur ce paramètre pour être efficace». En outre, il est «parfaitement compatible avec les observations sismiques», car il «n’induit pas d’orientations préférentielles des cristaux».



    Ce travail, qui «offre un nouveau cadre conceptuel à la modélisation de la viscosité du manteau» mettant en œuvre «l’action combinée des dislocations et des défauts ponctuels», montre «la nécessité de mieux connaître la chimie et la diffusion des défauts ponctuels du manteau pour mieux contraindre sa rhéologie».

     

     


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    Une étude, dont les résultats intitulés «Evolution of Occator Crater on Ceres» ont été publiés dans la revue The Astronomical Journal, a permis d'estimer que la tache au centre du cratère Occator de Cérès, composée de sels de carbonate, est de formation récente par rapport au dôme du cratère qui a été creusé il y a 35 millions d'années au moins.

     

    Rappelons tout d'abord que la sonde Dawn, qui s'était satellisée autour de Cérès, est, depuis la mi-décembre 2015, en orbite basse, à 385 km au-dessus de la planète naine. Parmi les données qu'elle envoie à cette altitude, vers la Terre, il y a de nombreuses images «consacrées aux multiples taches lumineuses qui parsèment la surface de l'astre».

     

    Ces taches, qui «fascinent les scientifiques depuis leur découverte, initialement par le télescope Hubble qui en avait repéré deux en 2003», ont été répertoriées: «130 sont maintenant identifiées» et il apparaît que «leur luminosité va de celle du béton à celle de la glace». L'étude ici présentée s'est focalisée sur l'une des plus célèbres: «celle qui occupe le centre du cratère Occator, vaste dépression (de plus de 90 km de diamètre et 4 km de profondeur) et qui est appelée Cerealia Facula».

     

    Les analyses des données de deux instruments installés sur la sonde Dawn («la caméra de cadrage et le spectromètre de cartographie visible et infrarouge») confirment que cette tache est «bien composée de sels de carbonate». L'étude estime «que cette région est de formation très récente et qu'elle date probablement de moins de quatre millions d'années tandis que le dôme du cratère a lui été creusé il y a 35 millions d'années au moins».

     

    L'explication avancée relativement à la formation de cette tache est «que ces composés ont été transportés de l'intérieur de Cérès vers la surface dans un processus aqueux après l'impact de la météorite qui a formé le cratère Occator»: en fait, «la chaleur de l'impact a fait fondre de la glace présente dans le sous-sol et en remontant vers la surface l'eau a drainé ces éléments».

     

     


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    Une étude, dont les résultats intitulés «Cosmochemical implications of CONSERT permittivity characterization of 67P/CG» sont publiés dans la revue MNRAS, a permis pour la première fois, grâce aux mesures de l’expérience CONSERT de la mission Rosetta, d’observer l’intérieur d’une comète et d’estimer la composition moyenne du noyau. Elle montre que les comètes sont principalement composées de poussières riches en matériau carboné.

     

    Rappelons tout d'abord que «le radar bistatique CONSERT, installé sur la sonde Rosetta et sur l’atterrisseur Philae avait exploré l’intérieur d’un noyau cométaire, plus exactement le petit lobe du noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, en novembre 2014». Ces mesures avaient permis d'établir (Kofman et al, Science, 2015), à partir de la vitesse de propagation des ondes dans ce milieu, «que la constante diélectrique moyenne est de (1,27 ± 0,5), ce qui n’est que peu supérieur à 1, la constante diélectrique du vide».

     

    Il résulte de «cette très faible valeur» que «le milieu est extrêmement poreux, comme le confirme sa faible masse volumique (de l’ordre de 0.53 g cm-3, Sierks et al, 2015, Pätzold et al., 2016). Plus précisément, «compte tenu du rapport massique poussières / glaces élevé de 2 à 6 (Rotundi et al., 2015), la porosité estimée est de l’ordre de 80% (Kofman et al, Science, 2015)».

     

    L'étude ici présentée s’appuie «sur une interprétation plus précise de la constante diélectrique du noyau (proche de 1,27) à partir de mesures en laboratoire de la permittivité de glaces (d’eau, de monoxyde et de dioxyde de carbone) et de minéraux ainsi que d’analogue de matériaux cométaires (Brouet et al., 2016 ; Herique et al, 2002 ; Heggy et al., 2012)». Elle «utilise les formules de mélanges de matériaux diélectriques ainsi que les estimations de la densité et du rapport poussières / glaces» pour montrer que la fraction réfractaire doit avoir «une permittivité faible pour pouvoir expliquer la constante diélectrique mesurée par CONSERT».

     

    Ces informations nouvelles «permettent d’exclure que les particules de poussière cométaire aient une composition essentiellement minérale» et «les modèles proposés pour la composition de l’intérieur du noyau» conduisent à affirmer «que la matière carbonée est largement présente, correspondant jusqu’à 75% en volume dans la composition des poussières».

     

    Ces résultats, qui «changent de la vision classique d’une comète 'boule de neige sale'», suggèrent «que la comète cible de la mission Rosetta (et probablement aussi les autres comètes) présente une fraction considérable de matériau carboné au niveau de ses poussières», ce qui «renforce sensiblement les hypothèses selon lesquelles la composante réfractaire des comètes, par sa composition et sa structure, aurait pu contribuer à l'émergence de la vie sur Terre».

     

     


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