Mardi 2 février 2005, un article de BBC News On Line relate que, selon les experts, l'ESA (Agence Spatiale Européenne) n'aurait jamais dû donner le feu vert à la sonde martienne Beagle 2.

  A l'origine, l'ESA avait soutenu la mission anglaise, qui fut embarquée sur la sonde européenne Mars Express, en 2003.  Ce projet fut dirigé par Colin Pillinger, scientifique et professeur à London's Open University.

   Le petit atterrisseur Beagle 2 (33,2 kg), nommé en référence au bateau Beagle 1, sur lequel Charles Darwin  se rendit aux îles de Galápagos au 19ème siècle, s'est probablement écrasé sur la planète rouge le 25 décembre 2003. La raison n'a pas été déterminée, sauf le fait que le projet fut "mal ficelé".  Un certain nombre de problèmes au niveau de la gestion du programme furent révélés au cours de l'enquête qui suivie.

    Un comité d'expert de l'ESA, passant en revue l'incident, a déclaré que l'agence avait fait plusieurs erreurs fondamentales, y compris d'avoir traité le lander comme un simple instrument à bord de Mars Express, au lieu de le considérer comme une sonde spatiale séparée.

   La 2e erreur est d'avoir sous-estimé les caractéristiques de l'atmosphère martienne. Le modèle ne fut pas si précis que celui qui permit l'atterrissage de Spirit et Opportunity. L'argent et le temps ont manqué pour tester suffisamment le système de descente dans l'atmosphère martienne.

    Le comité a également déclaré que la mission avait été sous financée (financement public-privé) et sa logistique fut trop complexe pour la petite équipe de Pillinger.

    Pour les experts, il aurait fallu expliquer clairement à tous les actionnaires, y compris au public, que le risque d'échec était nettement  plus élevé, ce qui n'a pas été fait.

    Les Britanniques proposent de rééditer l'expérience avec deux Beagle 2 Evolution modifiés (airbags améliorés, système de communications plus puissant pour être en contact direct avec la Terre, meilleurs panneaux solaires, etc...) lors de la fenêtre de 2009. L'ESA veut retourner sur Mars. Après avoir mis en application les 19 recommandations du comité d'enquête, une démonstration d'atterrissage devrait intervenir avant l'arrivée d'Exomars.

MARSDAILY

Columbia, la dure leçon

01/02/05

Maintenant, lorsqu'une navette volera, la NASA en placera une autre, sur le pas de tir, prête au décollage, au cas où il faudrait  sauver un équipage en difficulté pour éviter la répétition du destin tragique de Columbia.

    Voici 2 ans, par une claire matinée d'hiver, le samedi 1 février 2003, les habitants du centre de la Californie, ont aperçu une brillante étoile dans le ciel du matin. Traversant à plus de 20 000 km/h, l'objet pivotant sur lui-même, se dirigea vers l'est. C'est alors que l'objet se rompit en 2, puis 4, puis 12 et finalement en morceaux de plus en plus nombreux. Avant que l'ensemble des objets ait atteint le Texas, il ne se déplaçait plus. Les morceaux tombèrent du ciel par centaines. La navette Columbia s'était désintégrée durant son rentrée dans l'atmosphère. Il y avait 7 membres d'équipage. Voir l'historique.

   Columbia, la 2e navette qui servit de cercueil à des astronautes, a explosé car, 2 semaines auparavant, un morceau d'isolant en mousse, sur l'énorme réservoir extérieur de la Navette spatiale, largué quelques minutes après le décollage, a heurté le bord principal de son aile gauche pendant le décollage. Il percuta l'aile à 800 km/h, en creusant un trou de la taille d'une balle de tennis. Au retour, durant la rentrée, le trou permit aux gaz surchauffés de pénétrer à l'intérieur de l'aile en faisant fondre la structure qui causa la destruction de la Navette.

   Aujourd'hui, 2 ans plus tard, la NASA prépare le retour en vol des 3 Navettes restantes, en commençant par Discovery qui se trouve déjà sur le pas de tir à Cap Canaveral. Le prochain vol doit réapprovisionner l'ISS (station spatiale internationale) en mai ou début juin 2005. 

   Parmi les améliorations de sécurité, la NASA a réétudié la mousse isolante pour empêcher que des gros morceaux se détachent lors du lancement. Les ingénieurs ont également modifié les bords d'attaque des ailes avec des capteurs pour avertir en cas des dommages sur les tuiles de protection qui protègent le Shuttle contre la chaleur de la rentrée dans les couches denses de l'atmosphère. Ils ont également mis en place une nouvelle extension au bras robotisé qui permettra à l'équipage d'inspecter les bords d'attaque et le dessous critique sans recourir une sortie extravéhiculaire.

   L'agence spatiale a pris de nombreuses précautions, plus une: à partir de maintenant, lorsqu'une navette volera, la NASA en placera une autre, sur le pas de tir, prête au décollage, au cas où il faudrait  sauver un équipage en difficulté pour éviter la répétition du destin tragique de Columbia. C'est pour cette raison que deux Shuttle sont préparés en même temps, Atlantis et Discovery. La NASA à l'attention d'avoir Atlantis prête à décoller, à moins d'un mois du lancement de Discovery. C'est la durée estimée par les ingénieurs pour que la station spatiale puisse supporter les sept astronautes de la Navette, plus l'équipage  permanent composé de 2 astronautes.

   Dans un sens, la NASA a une série questions à résoudre pour ses prochains vols. A moins que la flotte des Navettes puissent reprendre leurs vols, les Etats-Unis n'ont aucun moyen d'envoyer des astronautes vers l'ISS à l'avenir, sauf si la controverse actuelle avec la Russie est résolue, permettant aux astronautes US de voyager sur le Soyouz russe. Cela signifie que, comme l'a écrit récemment Robert Zimmerman dans UPI's Space Watch, le pays a investi $100 milliards pour l'ISS dans une relation périlleuse et risquée avec la Russie, qui continue des missions d'utilité modeste. D'un autre côté, la dure réalité du Shuttle et de l'ISS est le coût élevé de ces deux programmes qui sont un poids énorme pour le budget des missions futures. La navette est beaucoup plus coûteuse à construire et à faire fonctionner que la solution de rechange, fusée capsule, beaucoup plus difficile à entretenir et plus dangereux à faire voler.

    Mais il ne faut pas douter des motivations, de l'attachement et de la compétence des milliers d'employés de la NASA luttant maintenant pour faire en sorte qu'une autre tragédie ne se produise pas.

   Comme Sean O'Keefe, l'administrateur sortant de la NASA, l'a dit le 29 janvier en mémoire aux 17 astronautes morts durant leurs missions et tests: "En raison de l'accident de Columbia nous travaillons constamment, 24/24h et 7/7 j pour tenir le planning, de sorte que nous sachions que, quand viendra l'heure de voler, nous avons fait de notre mieux. Nous n'éliminerons jamais le risque inhérent, bien que je sache que chacun de nous travaillera pour réduire au minimum ce risque". Pas de doute, ceux qui travaillent sur le programme de la Navette à la NASA en ce moment, font écho à ce sentiment.

   Le noble but d'envoyer des humains à nouveau sur la Lune et par la suite à travers le système solaire, annoncé par George W. Bush le 14 janvier 2004, ne serviront pas beaucoup à faire revoler les Navettes ou à accomplir la réalisation totale de l'ISS. Le plus contestable, un des rôles les plus valables pour la Navette semble terminé: la maintenance, par un équipage, de Hubble, l'instrument scientifique le plus réussi et le plus populaire jamais construit.  Dans deux ou trois ans, sans le remplacement du bloc optique, Hubble tombera en panne. Ainsi, Hubble pourrait devenir le dernier accident de Columbia. O'Keefe, qui, il y a deux ans, a attendu sur le tarmac de Kennedy le retour de la Navette et fait face aux familles des disparus, a indiqué pour sa dernière année, qu'il ne repasserait pas à nouveau par cette épreuve .

   N'importe quel équipage de Navette rendant visite à Hubble devra le faire sans avoir la possibilité de se réfugier dans l'ISS en cas d'urgence et, O'Keefe et son successeur pas encore désigné, ne sont sûrement pas disposé à prendre ce risque. Au lieu de cela, la NASA travaillera pour obtenir des navettes capables de voler à nouveau et les garder en vol pendant les cinq années à venir, voyageant exclusivement vers la Station Spatiale Internationale. 

  Il est tout de même intéressant de noter que O'Keefe a décidé, tout seul, que l'entretien de Hubble serait en contradiction avec le rapport Gehman sur l'accident de la Navette. Le congrès a protesté, les journaux s'en sont mêlés. Finalement, il dû reculer et parla d'un robot. Les astronautes ont protesté. L'amiral Gehman a même déclaré que dans son rapport rien n'empêchait d'aller entretenir Hubble avec une Navette. Enfin l'académie des sciences vient de sortir un rapport au vitriol critiquant la décision d'O'Keefe. Il ne lui restait plus qu'à démissionner, ce qu'il a fait. Hubble l'a perdu.

   En attendant, la NASA essaye d'imaginer, à nouveau, un concept âgé de 3 décennies, pour utiliser fusées et capsules afin d'envoyer des hommes dans l'espace, au-delà de l'orbite de l'ISS. C'est quelque chose qui a déjà fonctionné pendant de nombreuses années et qui fut abandonné au profit de la Navette, qui devait tout révolutionner !

by Phil Berardelli, Science & Technology Editor

01/02/05

  

http://www.swri.org/3pubs/ttoday/ spring99/images/page7.gif   Dr. Robin Canup, chercheur de haut niveau à Boulder (Colorado) au département d' instrumentation  du SwRI et à la division de recherches spatiales, spécialiste du modèle de l'origine Terre-Lune  et de la formation des planètes.  Contact Canup at (303) 546-6856.

   L'évolution des objets Pluton et son unique satellite Charon, dans la ceinture de Kuiper, peuvent avoir quelque chose de commun avec le couple Terre - Lune: un impact géant dans un passé lointain. Le Dr Robin Canup, fournit des  arguments d'une telle origine du couple Pluton - Charon, dans un article de l'édition du 28 janvier de Science.

   Canup, actuellement professeur au Caltech, a déjà beaucoup travaillé sur le scénario "de collision géante" pour expliquer l'origine de la Lune.

   Dans les 2 cas, les simulations de Canup, avec des particules hydrodynamiques,  décrivent une origine dans laquelle une grande collision oblique avec la planète a produit son satellite,  fournissant  le système  planète - satellite avec son propre moment angulaire.

    Tandis que la Lune ne représente que 1 % de la masse de la Terre, Charon représente 10 à 15 % de celle de Pluton. Les simulations de Canup suggèrent qu'un impacteur beaucoup plus important, peut-être de la taille de Pluton elle-même, a été responsable de Charon et que le satellite serait le résultat direct de la collision.

   Selon Canup, une collision dans la jeune ceinture de Kuiper -- le disque d'objets orbitant dans le Système solaire externe, au delà de Neptune -- pourrait avoir créé une planète et un satellite de tailles relatives et de moment angulaire conforment à ceux du couple de Pluton - Charon. Les objets en collision auraient eu environ 1 600 à 2 000 kilomètres de diamètre ou bien chacun aurait été de la taille d'une demie Lune.

   Ce travail suggère, qu'en dépit de leurs différences, notre Terre et Pluton puissent partager un élément principal dans leur formation. Ceci fournit davantage une aide supplémentaire à la compréhension des impacts stochastiques qui ont pu  jouer un rôle important dans la formation des planètes du jeune Système solaire.

   La théorie de l'impact géant fut proposée pour la première fois au milieu des années 1970, afin d'expliquer la formation de la Lune et c'est dans les années 1980 que la même chose fut suggérée pour la formation du couple Pluton - Charon.

http://www.swri.org/3pubs/ttoday/ spring99/images/page9.gif    Une simulation sur ordinateur en fonction du temps (début en haut à gauche) montre la formation du système Terre - Lune  à la suite d'un impact, en utilisant la méthode d'hydrodynamique de particules lisses.

    Ci-contre, le manteau de la Terre et l'impacteur sont représentés par des particules rouges qui évoluent en orange avec l'élévation de température, tandis que les noyaux de fer sont visibles avec des particules bleues, qui évoluent vers le vert avec, aussi, l'augmentation de la température. L'impact initial donne une rotation, dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, à la Terre et une partie du corps impacteur fusionne à nouveau, mais temporairement, avant de percuter la Terre une deuxième fois.

   Après  le deuxième impact, la matière primaire du manteau de l'impacteur est dispersée en un disque de débris; la quantité totale de fer laissée en orbite est logique avec la petitesse du noyau lunaire. La simulation du phénomène dura une journée. Des simulations telles que celle-ci démontrent que la collision d'un objet de la taille de Mars, avec la Terre, avec quelque chose proche du moment cinétique du système Terre - Lune actuel, a pu laisser à peu près la quantité de matière équivalent à la masse lunaire en orbite. (Courtesy Dr. Alastair Cameron, Harvard University)

    La publication des simulations, effectuées par Canup et son collègue, dans Nature en 2001, ont prouvé qu'un seul impact de la taille de la planète Mars, au dernier stade de la formation de la Terre, pourrait expliquer l'absence de fer dans la Lune ainsi que le moment angulaire du couple Terre - Lune.

   C'était le premier modèle pour expliquer la simultanéité des caractéristiques sans exiger que le système Terre - Lune soit sensiblement modifié après l'impact de formation lunaire.

   Ces recherches sont soutenues par le National Science Foundation sous le numéro AST030793

SOUTHWEST RESEARCH INSTITUTE NEWS RELEASE

http://www.swri.org/4org/d15/spacstu/home.htm

http://www.swri.org/3pubs/ttoday/spring99/moon.htm

31/01/05

Opportunity se dirige vers le sud en entamant sa 2e année sur le sol martien.

    Après s'être attardé 25 sols près du bouclier thermique et d'une météorite, Opportunity a terminé ses investigations et commence maintenant une longue migration vers le sud. Il se dirige vers le cratère Argo.

   Les tempêtes de sable à proximité de Meridiani Planum semblent avoir baissé d'intensité et l'énergie solaire s'est stabilisée. C'est le 24 janvier qu'Opportunity a fêté son premier anniversaire. Il se trouve en excellente santé et continue son périple à travers les plaines de Meridiani.

   Au cours des sols 353 à 357, Opportunity a effectué diverses mesures et pris beaucoup d'images du bouclier thermique. La dernière image fut prise à 23h heure solaire locale

   Au sol 358, Opportunity a repris quelques images microscopiques du bouclier thermique avec le cache anti-poussière ouvert. 

    Lorsque j'ai reçu cette image, je ne pensais pas la diffuser. Or, j'ai découvert avec surprise que certains parlaient déjà d'intelligence extraterrestre. Aussi je la diffuse pour la remettre dans son contexte.

   C'est au cours du sol 358 qu'Opportunity a découvert ce ressort, à proximité de son site d'atterrissage. Il venait d'étudier les restes du bouclier thermique et allait se diriger vers le sud. La découverte ne fut pas une surprise par l'équipe scientifique. Effectivement, lors de l'impact, le bouclier a perdu des "boulons" comme nous disons dans le monde technique. Il est donc normal que des pièces  se dispersent lors du choc et que l'on en retrouve sur le sol. Ce sont des pièces bien humaine.  C'est tout de même une belle image. Mais une chose est sûre, les extramartiens existent.

http://marsrovers.jpl.nasa.gov/gallery/all/1/f/358/1F159964087EFF40ELP1110L0M1.JPG

    Le rover a ensuite rentré son bras et a commencé à rouler vers au sud, loin du bouclier thermique. Il est en route vers un petit cratère, Argo, qui se trouve à environ 300 m. Il a déjà parcouru 86,3 m. Au sol 358, Opportunity a couvert 2 200,6 mètres.

Mars Rovers at JPL
SpaceDaily

Aurores polaires martiennes ?

28/01/05

    Le CNRS (Centre National de Recherches Scientifiques) a annoncé que l'instrument SPICAM, équipant la sonde européenne Mars Express, a détecté une lueur ultraviolette dans la nuit martienne. Les scientifiques ont constaté que l'émission était plus intense au pôle sud, car c'est l'hiver. Cette découverte fait l'objet d'un article dans la revue Science du 28 janvier. Beaucoup de personnes parlent déjà d'aurores polaires, c'est excessif.

    En se condensant au-dessus de l'hémisphère gelé, l'atmosphère provoque un appel d'air vers le pôle, qui se traduit par des vents horizontaux et verticaux. Ces turbulences sont le lieu de friction entre les molécules. Ces lueurs auraient pour origine des molécules d'oxyde d'azote (NO). Un atome d'azote (N) se combinerait avec un atome d'oxygène (O) pour former une molécule. Des photons sont émis lors du changement d'orbite de l'électron, qui, en revenant sur l'orbite initiale, émet un rayonnement ultraviolet. 

    Sur Mars, les aurores sont invisibles, car c'est une émission de photons UV (< 400 nm) et non pas en rayonnement visible. Le rayonnement solaire ultraviolet frappant l'hémisphère exposé au Soleil, casse les molécules d'azote (N₂) et celles du gaz carbonique (CO₂) qui représentent pratiquement la totalité de l'atmosphère ténue de Mars. La faible concentration des atomes d'azote et d'oxygène, produits en continu dans la haute atmosphère (> 120 km) sous les rayons ultraviolets fortement atténués, est trop faible pour qu'ils se recombinent spontanément. Ce n'est qu'au cours de leur lente descente dans l'atmosphère, sous l'effet de la diffusion et du brassage par les turbulences provoquées par des écarts de températures, que leur concentration s'accroît. Ils finissent ainsi par se recombiner, produisant l'émission de photons ultraviolets observée à environ 70 km. Ne pas oublier que sur Mars, il n'y a pas de champ magnétique, semblable à celui de la Terre.   

http://www.swri.org/3pubs/ ttoday/fall99/images/tt08.jpg    Des aurores de protons seront visibles, pour la première fois, depuis l'espace avec la caméra du satellite IMAGE, en ultraviolet lointain.

     Sur Terre, une certaine disposition des champs électriques permet aux particules énergétiques venant de l'extérieur de faire irruption dans l'électromagnétosphère. Jusqu'à une distance de 7 rayons terrestres, il existe non seulement un champ magnétique, mais aussi un champ électrique, ce dernier étant engendré par le mouvement de l'ionosphère dans le champ magnétique terrestre, le processus pouvant être assimilé à celui observé dans une dynamo. Les aurores sont provoquées par la collision des particules de haute énergie, en provenance du Soleil (vent solaire), avec les atomes de la magnétosphère terrestre, azote et oxygène entre autres. Il y a bien des recombinaisons avec l'oxyde d'azote, mais elles sont minimes par rapport celles des molécules d'oxygène. La couleur rouge se produit entre 200 et 500 km d'altitude par la collision des atomes d'oxygène, visible à 630 nm de longueur d'onde, tandis que la couleur verte trahit des collisions entre 100 et 250 km d'atomes d'oxygène à 557,7 nm. Les couleurs sont propres à une longueur d'onde bien précise, par exemple notre oeil, qui ne laisse passer que les radiations comprises entre 450 nm et 700 nm, verra les nuances du bleu autour de 450 nm, les nuances du vert autour de 550 nm et les nuances du rouge autour de 680 nm.  Les lueurs représentées des draperies agitées, car elles suivent les particules le long des lignes du champ magnétique, sont visibles aux pôles, puisqu'il n'y a plus de protection, les lignes de force plongeant vers le centre de la Terre. Ailleurs, ils sont invisibles car les ceintures de radiations piégent le vent solaire constitué de particules à haute énergie.

   Dans un atome, les électrons peuvent occuper divers niveaux d'énergie bien déterminés, suivant les "distances" au noyau atomique. Un apport extérieur d'énergie peut transporter les électrons sur des niveaux différents de leur niveau normal; ainsi un gaz chauffé sera excité, c'est-à-dire que ses électrons seront transportés sur des niveaux supérieurs. Cependant tout électron tend à occuper l'orbite la plus proche du noyau; si possible, l'électron passera donc du niveau n (caractérisé par une énergie E_n) au niveau m (d'énergie E_m) plus proche du noyau; la différence d'énergie DE = E_n - E_m sera émise sous forme d'une onde lumineuse, de longueur égale à:  l = hc / D E ou c  = 300 000 km/s, la vitesse de la lumière et h la constante de Planck = 6,626.10^-34 DE = E_n - E_m sera émise sous forme d'une onde lumineuse, de longueur égale à:  l = hc / D E ou c  = 300 000 km/s, la vitesse de la lumière et h la constante de Planck = 6,626.10^-34

   Les diverses positions des électrons dans l'atome dépendent essentiellement de l'atome lui-même: l'hydrogène n'a qu'un électron, le carbone 6 , l'oxygène 8, le fer 20. Ainsi chaque élément chimique sera caractérisé par son spectre de raies, spectre qui constitue une carte d'identité. Donc le spectre d'un gaz est fonction de sa composition chimique. Puis se sont les conditions physiques du milieu qui interviennent: la température et la densité. 

    Les études sur ces lueurs permettent de mieux comprendre l'évolution de l'atmosphère martienne et sa composition. La comparaison avec la nôtre, ce que les chercheurs appellent la "planétologie comparée" permet de l'intégrer dans nos modèles pour mieux comprendre l'évolution de l'atmosphère terrestre. Notre climat est établi dans la haute atmosphère, zone la moins connue.  

http://www.swri.org/3pubs/ttoday/fall99/images/tt08.jpg

http://www2.cnrs.fr/presse/communique/608.htm

Halos de matière noire, premiers objets de l'univers ?

27/01/05

    Pour certains chercheurs, l'univers serait-il un ensemble amorphe d'espace-temps qui s'étendrait, de n'importe où, à 25 à 30 milliards d'années-lumière d'une extrémité à l'autre ? A l'intérieur de ce vaste volume inimaginable, il y aurait, au minimum 100 milliards de galaxies, contenant au total 1.10²³ étoiles, chacune contiendrait peut-être un assortiment de planètes, planétoïdes, astéroïdes et comètes, sans oublier de mentionner les poussières et particules interstellaires qui forment de nouvelles générations d'étoiles et de planètes.

   Il n'y a pas très longtemps, les hommes se considéraient non seulement seuls dans le cosmos, mais également au centre de la création. Mais aujourd'hui, dans l'état actuel de nos connaissances, nous savons que l'univers n'a pas de centre. Il ressemble plutôt à la surface d'un ballon qui se gonfle et où tous les points sont à égale distance les uns des autres.

   Ces dernières années, les scientifiques ont observé que la matière visible ne représentait que seulement une fraction minuscule de la masse de l'univers, moins de 5 %. Le restant semble être constitué de deux composants: matière noire et énergie sombre, représentant environ les 25 % et 70 %.

   Nous ne savons rien sur l'énergie noire, sauf qu'elle semble être assez forte accélérer l'expansion de l'univers, le repoussant vers une extrémité tout à fait froide, silencieuse et inerte. Est-elle l'énergie momentanée d'un processus d'annihilation constante, matière - antimatière ?

   Pour la matière noire, c'est une autre histoire ! Encore théorique, les scientifiques n'ayant pas pu, jusqu'ici, observer la preuve directe de son existence, la possibilité de matière noire a émergé, pour la première fois, en raison d'un phénomène contrariant.

   Lorsque les astronomes voulurent estimer la masse et la vitesse de rotation des galaxies, ils se sont aperçus que quelque chose n'allait pas. Les étoiles externes des galaxies semblèrent  se déplacer à des vitesses orbitales qui auraient dû les éjecter dans l'espace. Pourtant elles sont restées prisonnières de la gravitation qui semblait  trop faible pour les retenir.

   Poussières et trous noirs n'étaient pas la réponse parce qu'ils ne sont pas assez massifs pour générer une gravité plus importante. Quelque chose assure la masse absente. Par conséquent, les théories et les recherches de la matière noire ont débuté depuis quelques années.

   Des halos fantomatiques de matière noire, aussi lourds que la Terre et aussi grands que notre Système solaire, furent les premières structures à se former dans l'univers, selon de nouveaux calculs des scientifiques de l'université de Zurich, éditée dans un article du 27 janvier 2005 dans Nature.

Un zoom sur le premier objet qui forma l'univers. Les 2 grossissements de chaque région ont été multipliés avec un facteur 100, nous permettant de voir un halo d'une masse terrestre, qui aurait la taille du Système solaire. La zone bleue fait 10 000 années-lumière de largeur.

   Notre propre Galaxie contiendrait 1.10¹⁵ de ces halos, dont les scientifiques nous indiquent qu'un passera à proximité de la Terre, dans plusieurs millénaires, laissant une traînée lumineuse et discernable de rayons gamma dans leur sillage. Jour après jour d'innombrables particules de matière noire tombent aléatoirement sur la Terre et traversent notre corps sans être détectées.

   "Ces halos de matière noire sont gravitationnellement collés à la matière ordinaire qui éventuellement forme les étoiles et les galaxies" déclare le professeur Ben Moore de l'Institut de Physique Théorique à l'Université de Zurich et co-auteur d'un compte rendu dans Nature. " Ces structures, les briques de tout ce que nous voyons aujourd'hui, se sont formés très tôt, environ 20 millions d'ans après le Big bang.

    La matière noire, comprenant 80 % de l'univers, nous est aujourd'hui inconnue. Elle semble être intrinsèquement différente des atomes qui composent la matière ordinaire de tout ce qui est autour de nous. La matière noire n'a jamais été détectée directement, mais sa présence influence la gravitation de la matière ordinaire.

   Les scientifiques zurichois basent leurs calculs sur le principal candidat pour la matière noire, une particule théorique appelée un neutralino, créés dans le Big bang. Dans le domaine des particules, le neutralino est une particule hypothétique et une partie dupliquée de la ménagerie des particules prédites par la théorie de la supersymétrie. La supersymétrie relie les bosons et les fermions. Dans cette théorie, chaque fermion fondamentale possède un super partenaire qui est le boson et inversement. Bien que la supersymétrie ait été observée jusqu'à présent, dans le monde réel, il reste encore un nombre important de théories physiques proposées, y compris divers prolongements vers le modèle standard ainsi que la théorie moderne des super cordes. La structure mathématique de la supersymétrie, inventée par la physique des particules, a été appliquée avec des résultats utiles dans d'autres secteurs, s'étendant de la mécanique quantique à la classique physique statistique. SUSY est l'acronyme préféré, pour n'importe quelle forme grammaticale de la supersymétrie, prononcé dans une phrase. Les théoriciens des cordes n'ont pas encore trouvé  de super partenaire aux particules connues. Ils pensent que c'est à cause d'une masse trop élevée, impossible à détecter dans les accélérateurs de particules actuels. Aussi les chercheurs fondent beaucoup d'espoir dans le nouvel instrument qui sera prêt en 2008, le LHC ( Large Hadron Collider) au CERN à Genève. S'il prouve que le super partenaire existe, ce sera une étape importante sur le chemin de la théorie de l'unification.

   "Pendant les 20 premiers millions d'années après le Big bang, l'univers était presque stable et homogène" explique Moore. Mais les légers déséquilibres dans la distribution de la matière ont permis à la pesanteur de créer la structure familière que nous voyons aujourd'hui. Les régions d'une densité de masse plus élevée ont attiré plus de matière et les régions de plus faible densité ont perdu de la matière. La matière noire crée des puits de gravité dans l'espace et la
matière ordinaire s'écoule vers eux. Les galaxies et les étoiles ont commencé à se former environ 500 millions d'années après le Big bang, tandis que l'univers est âgé aujourd'hui de 13,7 milliards d'années.

    Leurs résultats ont nécessité plusieurs mois du calcul sur le zBox, un nouveau superordinateur géant, équipé de 300 processeurs d'Athlon interconnectés à 2 réseaux à très haute vitesse à partir du Dolphin/SCI et refroidis par un système breveté à flux d'air, conçu et construit à l'université de Zurich par Moore, le Dr Joachim Stadel et Juerg Diemand, co-auteurs du rapport. L'équipe a calculé comment les neutralinos créés lors du Big bang évolueraient avec le temps. Le neutralino a longtemps été un candidat favoris pour " la matière noire froide", ce qui signifie qu'il ne se déplace pas rapidement et peut se grouper pour créer un puits de gravité. Pour l'instant le neutralino est indétectable. C'est une particule " super symétrique " proposée, une partie de la théorie qui essaye de rectifier des contradictions dans le modèle standard des particules élémentaires.

    Pendant les deux dernières  décennies, les scientifiques ont cru que les neutralinos pourraient former des halos massifs de matière noire et envelopper aujourd'hui, des galaxies entières.

    Ce qui est sorti des calculs de l'ordinateur de l'équipe de Zurich sont trois nouveaux faits saillants: les halos de la masse de la Terre se sont d'abord formés; ces structures possèdent des noyaux extrêmement denses permettant aux 1.10¹⁵ halos d'avoir survécu des milliards d'années dans notre galaxie; également ces halos  "miniatures " de matière noire se déplacent par leurs galaxies hôtes et agissent avec la matière ordinaire pendant qu'ils passent à proximité. Il est même possible que ces halos pourraient perturber le nuage cométaire de Oort aux confins du Système solaire et lui envoyer des débris. 

   Les données astrophysiques courantes indiquent le besoin d'une composante de matière noire froide avec  W ~ 0,3 (densité) (voir [Gawiser & Silk 1998]; [Primack 1998]; [Kamionkowski 1998]). Le neutralino, la particule supersymétrique, stable, la plus légère, est un bon candidat. Si les neutralinos font partie de la matière noire et sont concentrés près du centre de notre Galaxie, quand les neutralinos se heurtent entre eux, leur annihilation directe en rayons gamma devrait produire un signal unique pas facilement imité par d'autres processus astrophysiques: une annihilation dans le domaine mono énergétique avec une énergie moyenne égale à la masse de neutralino.  Pour l'équipe, la détection des halos de neutralinos sera difficile mais possible. Les contraintes et les limites cosmologiques des accélérateurs limitent la masse de neutralino de 30GeV à 3TeV.

  Si un halo de matière noire passait à notre proximité (il faudrait que le hasard soit vraiment de notre côté) nous verrions une traînée lumineuse de rayons gamma explique Diemand à l'université de Californie de Santa Cruz.

   Pourtant, la meilleure chance de détecter des neutralinos dans les centres galactiques où la densité de matière noire est la plus forte ou bien aux centres de ces halos de la masse de la Terre, en migration. Des régions plus denses fourniront une plus grande chance de collisions de neutralino et ainsi plus de rayons gamma. C'est aussi difficile que de voir la lumière d'une bougie sur Pluton aurait dit Diemand.

http://www.astronews.com/news/ bilder/2005/0501-022.jpg   C'est ainsi qu'apparaît la distribution de  matière noire dans la simulation des cher- cheurs zurichois de notre univers actuel.   Image: Universität Zürich / Ben Moore

   La mission GLAST de la Nasa, qui devrait décollé en 2007, sera capable de détecter ces signaux, s'ils existent. Des observatoires gamma sur Terre, tels que VERITAS ou MAGIC peuvent aussi être capables de détecter des rayons gamma à partir de l'interaction des neutralinos. Dans les prochaines années le LHC (Large Hadron Collider) du CERN à Genève, en Suisse, confirmera ou éliminera le concept de supersymétrie. Ainsi, ensemble, VERITAS et GLAST permettront une recherche très fine de la masse du neutralino. De récentes estimations d'annihilation de neutralinos dans le Centre galactique (Bergström, Ullio & Buckley 1998), utilisant un modèle avec des pics dans la distribution de densité à l'intérieur du halo de matière noire (Navarro, Frenk & White 1996), prédissent un signal gamma lequel peut avoir une intensité suffisante pour être détecté avec VERITAS et GLAST. La meilleure  sensibilité et le seuil de basse énergie de VERITAS seront critiques pour couvrir une grande partie de la gamme du neutralino et des paramètres de la matière noire.

   Albert Einstein et Erwin Schroedinger furent parmi les professeurs qui ont travaillé à l'institut de physique théorique de l'université de Zurich. Ils ont apporté des contributions substantielles à notre compréhension de l'origine de l'univers et de la mécanique quantique. L'année 2005 est placée sous le signe d'Einstein. C'est le centenaire de ses travaux les plus remarquables en physique quantique et sur la relativité. En 1905, Einstein a obtenu son doctorat à l'université de Zurich et a publié trois articles sur les changements scientifiques. 

   Stadel qui mène le projet, note:" C'était une tâche effrayante d'assembler un ordinateur géant de classe mondiale, avec des milliers de composants, mais quand ce fut fait, il devenait le plus rapide de Suisse et le  superordinateur à la densité la plus élevé du monde. Le code de simulation parallèle que nous employons, fractionne les calculs en distribuant des parties séparées de l'univers modèle, à différents processeurs".

Institute for Theoretical Physics/ University of Zurich

http://www.astronews.com/news/artikel/2005/01/0501-022.shtml

http://veritas.sao.arizona.edu/Proposal/veritas_full/node21.html

http://relativity.livingreviews.org/Articles/lrr-2002-4/node13.html

http://www.e-paranoids.com/n/ne/neutralino.html

Les radiations, un problème pour astronautes.

27/01/05

    Le 20 janvier 2005 une tache géante se forma sur le Soleil. Elle fut appelée NOAA 720. Le souffle a provoqué la plus puissante éruption chromosphérique de classe X,  et a projeté un nuage de plusieurs milliards de tonnes de gaz ionisé (une éjection de masse coronale) dans l'espace. Les protons solaires, accélérés par l'explosion, à une vitesse proche de celle de la lumière, atteignirent le système Terre - Lune quelques minutes après l'éjection, le début d'une tempête de protons. Sur Terre, cela passa inaperçu pour le commun des mortels. L'atmosphère épaisse et le champ magnétique de notre planète nous protège contre des protons et autres formes du rayonnement solaire. Pourtant, ce fut une bonne tempête. Quand l'éjection de masse coronale est arrivée 36 heures plus tard, percuta le champ magnétique terrestre, les observateurs de ciel en Europe ont vu les aurores les plus lumineuses et plus jolies depuis des années: galerie

http://www.spaceweather.com/aurora/images2005/21jan05b/Ladanyi.jpg
Tamás Ladányi,
21 janvier 2005 à Veszprém - Hongrie
Canon EOS 300D, ISO 800, 15 sec, obj 18 mm.

   L'explosion du 20 janvier fut la plus importante depuis 1989. Elle fut particulièrement riches en protons à haute énergie à plus de 100 MeV. De tels protons peuvent traverser 11 cm d'eau. Une combinaison d'astronautes offre peu de protection, face à une telle explosion.

   Pendant une éruption solaire, un astronaute qui ferait une sortie extravéhiculaire, tomberait malade. Au début, il se sentirait très bien, puis quelques jours plus tard des symptômes apparaîtraient: vomissements, fatigue, baisse de tension. Les symptômes persisteront pendant plusieurs jours. Par ailleurs, les astronautes sur la Station Spatiale Internationale (ISS) sont en sûreté. L'ISS est bien protégée, en plus, l'orbite de l'ISS, à 400 km, est au-dessous des ceintures de radiation Van Allen, qui protégent la Terre (> 1 000 km).

    En 1958, le physicien américain proposa une expérience pour détecter d'éventuelles ceintures magnétiques autour de la Terre. Cette expérience fut installée sur les satellites Explorer 1 à 4 où un compteur Geiger fut chargé de la détection. Ainsi 2 ceintures, en réalité des zones floues, furent détectées, qui portent son nom. Les deux ceintures de radiations contiennent des particules piégées dans le champ magnétique terrestre. La ceinture interne (inner belt), découverte par les premiers Spoutniks, contient majoritairement des électrons de basse énergie et des protons de haute énergie (des noyaux d'hydrogène atomique de centaines de millions eV), qui proviennent de l'éjection de particules de la haute atmosphère par les rayons cosmiques. La ceinture externe (outer belt), principalement peuplée d'électrons de haute énergie, fut découverte un peu plus tard par les vols des "Luna" et expériences US.

http://www.ens-lyon.fr/DSM/magistere/projets_biblio/2002/gdeback/img/storm22.gif

   Lors de l'éruption solaire de 2005, les astronautes ont probablement reçu moins d'un rem. Un rem, Roentgen Equivalent Man (nombre de roentgen équivalent pour l'homme), c'est la dose de radiation qui peut causée les mêmes dommages qu'un rayonnement X de 1 roentgen (nom du physicien allemand auteur de la découverte des rayons inconnus ou X, en oct 1895). Pour une radiographie dentaire, la dose reçue est de 0,1 roentgen. La dose reçue le 20 janvier 2005 est équivalente à 10 séjours chez le dentiste. C'est inquiétant, mais n'a eu aucune conséquence. Sur la Lune, les évaluations faites, donnent pour un astronaute protégé par son scaphandre environ 50 rem. C'est suffisant pour causer des problèmes de santé, qui n'auraient pas été irrémédiables. La mort survient à un flot soudain de 300 rem ou plus. Le mot clé est: soudain. Vous pouvez obtenir 300 rem, étalés sur un certain nombre de jours ou de semaines avec peu d'effet. L'étalement de la dose permet au corps de réparer et de remplacer les cellules endommagées. Mais si ces 300 rem arrivent soudainement, les scientifiques estiment que 50% des personnes exposées, mourraient dans les 60 jours, sans soins médicaux.

   De telles éruptions existent: par exemple celle de août 1972. Elle est légendaire (à la NASA) parce qu'elle s'est produite pendant le programme Apollo. Lorsque, l'équipage d'Apollo 16 était juste revenu sur Terre en avril, tandis que l'équipage d'Apollo 17 se préparait à un atterrissage sur la Lune en décembre. Heureusement, chacun était protégé sur Terre, quand le Soleil était en colère. Une grande tache est apparue le 12 août 1972 et les éruptions se produisirent pendant 10 jours. Ces tempêtes solaires furent les plus violentes jamais éprouvées depuis. En août 1972, si un astronaute s'était trouvé sur la Lune, il aurait reçu 400 rem. La question qui se pose alors, est-ce mortel , n'a pas de réponse. Un retour rapide (en 3 jours) vers la Terre, aurait-il  permis les soins nécessaires ?

     Bien qu'aucun astronaute n'ait marché sur la Lune lorsqu' il y avait une éruption solaire, à l'avenir, avec des séjours lunaires envisagés de 30 jours ou plus, ils devront rester à l'intérieur de leur vaisseau spatial (ou d'habitat). Le module de commande Apollo avec sa coque en aluminium, aurait atténué les radiations de 1972 de 400 rem à 35 rem au niveau des organes. Pour l'organisme, le stress est équivalent entre une greffe de moelle osseuse et un cachet d'aspirine contre une migraine. Les vaisseaux spatiaux d'aujourd'hui sont encore plus sûrs.

    L'écran de protection des vaisseaux est exprimé en densité réelle: g/cm² . Plus le chiffre est élevé, meilleure est la protection. La coque d'Apollo avait une densité de 7 à 8 g/cm². Pour les vaisseaux d'aujourd'hui (2005), elle est de 10 à 11 g/cm². Quant à l'ISS, elle est de 15 g/cm². Pour les futures bases lunaires, une densité de 20 g/cm² est envisagée. Par contre, si nous chiffrons celle d'un scaphandre, elle est de 0,25 g/cm². Face aux éruptions solaire, le scaphandre présente peu de protection et les astronautes devront rester dans leur habitacle. Mais quand les explorateurs arriveront sur la Lune, ils ne voudront pas rester enfermés si le séjour est de courte durée. La prévision spatiale sera la seule efficacité contre ces violents phénomènes solaires. Il y a-t-il des taches solaires ? Avons-nous une chance d'éviter une éruption ? Le vent solaire va-t-il s'accroître et quand ?

    Pour relativiser, beaucoup de personnes sont exposées chaque jour à des radiations ionisantes, les niveaux d'exposition varie énormément : les personnes vivant dans des régions granitiques ou minérales ainsi que celles vivant à haute altitude en reçoivent plus que la moyenne. 

http://www.ese-metz.fr/metz/eleves/themes/imagerie/images/raddoses.gif

REM (Radiation Equivalent Man)= rad (énergie absorbée: 1rad=0,01 Joule/kg) x FEB (Facteur d'Efficacité Biologique:  1 FEB correspond à un rayonnement X de 200 keV)

0,1 rem = 1.10^-3 Sv (sievert)

27/01/05

    Genesis a été lancée le 8 août 2001 pour capturer des échantillons provenant à 99 % du Système solaire, donc du Soleil.  Les échantillons de particules composant le vent solaire, collectés sur des plaquettes ultra pures d'or, de saphir, de silicium et de diamant, furent retournés pour être analysés par des scientifiques. Ils en attendent des informations capitales sur la composition du Soleil et peut-être sur les origines du Système solaire.  La majeure partie du vent solaire est composée d'hydrogène qui est le composant majeur du Soleil.

   Le Soleil est une énorme boule de gaz composée de 70% d'hydrogène, de 28% d'hélium et les 2% restants représentent la plupart des autres atomes présents dans l'univers. Ne pas oublier que les étoiles sont les usines qui créent tous les matériaux existant dans l'univers, à partir de l'hydrogène. Plus de 60 éléments chimiques furent identifiés, tel OH (radical hydroxyle ),CH (radical méthyline) et aussi du titane, du plomb, du mercure, du chlore,  du silicium, cuivre, calcium, indium, antimoine, zirconium, rhodium,  etc... On trouve, par exemple, 9 atomes d'or pour 1 000 milliards d'atomes d'hydrogène, soit la bagatelle de 10 millions de milliards de tonnes d'or (1.10¹⁶tonnes). Outre les atomes, l'analyse du spectre solaire a permis de découvrir des molécules complexes.

    La priorité principale de la mission Genesis était de mesurer les isotopes de l'oxygène (O¹⁷ et 0¹⁸) pour déterminer lesquelles, de plusieurs théories, sont correctes concernant le rôle de l'oxygène dans la formation du système solaire. Il est beaucoup plus difficile de mesurer la quantité d'oxygène du Soleil, qui contient environ 99,9 % de toute la masse du Système solaire. Genesis a été construit pour répondre à cette question en rassemblant les particules soufflées hors du Soleil, que l'on appelle le vent solaire.

    Les scientifiques  du Johnson Space Center de la Nasa à Houston, ont fait parvenir aux chercheurs de l'université de Washington à St Louis, les premiers échantillons du vent solaire recueillis par la sonde Genesis, revenus sur Terre le 8 septembre 2004, dans un crash. Les objectifs scientifiques initiaux semblent avoir été atteints. L'extraction de ces informations, en éliminant la contamination qui s'est produite lors du violent impact, fut un travail très minutieux, nécessitant des manipulations avec des mains expertes. La préparation des échantillons pour les distribuer aux laboratoires mondiaux, dont un français, participant à l'expérience, est maintenant terminée.

  Les chercheurs de l'université de Washington Charles Hohenberg et Alex Meshik étudieront quelques échantillons pour déterminer avec précision les gaz néon, l'argon, krypton et le xénon, appelés gaz nobles, fabriqués au sein du Soleil. Les premiers résultats seront disponibles dans un mois environ.

   En regardant le rapport O¹⁶ avec ses isotopes O¹⁷ et O¹⁸ dans les particules solaires, les chercheurs devraient être capables de tester les théories sur la formation du Soleil et des planètes. L'oxygène O¹⁶ est, de loin, le plus commun. La Terre, la Lune, Mars et les météorites ont une légère différence dans les proportions des 3 isotopes. L'oxygène libre a été libéré quand le rayonnement UV a cassé les molécules d'oxyde de carbone. Puisque O¹⁶ est si abondant, il a été libéré la plupart du temps près de la surface du nuage protoplanétaire, mais la rupture des molécules d'oxyde de carbone contenant O¹⁷ ou O¹⁸ moins abondant, se poursuivit au plus profond du nuage. L'oxygène et l'hydrogène libres ont formé l'eau qui a gelé sur des grains de poussière qui furent par la suite façonnés en planètes, préservant O¹⁷ et la signature de O¹⁸. Les modèles prévoient que le Soleil lui-même devrait avoir un taux beaucoup plus faible de O¹⁷ et de O¹⁸  par rapport à O¹⁶ des planètes rocheuses, une prévision qui pourra être vérifiée par Genesis et les futures missions.

Related Links
Genesis at JSC
Genesis at NASA

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