• http://blogs.scientificamerican.com/observations/2013/02/20/could-another-chelyabinsk-scale-meteor-sneak-up-on-us/

    February 20, 2013

    When a 17-meter asteroid barreled into Earth’s atmosphere over central Russia on February 15, releasing a powerful shock wave that injured more than 1,000 people, many observers wondered how such a momentous event could arrive unheralded. The fact is, the object that exploded in a fireball over Chelyabinsk, releasing hundreds of kilotons of energy, was small potatoes. There may be millions of comparably sized objects in the inner solar system, only a small fraction of which have been discovered. The searches to date have been focused on tracking much larger dino-killers and other potentially catastrophic asteroids and comets—those objects larger than about one kilometer. So the door has been open to unpleasant but ultimately survivable asteroid surprises.

    Several new and forthcoming projects will amass reams of new data about the near-Earth asteroid (NEA) population, but a comprehensive catalogue of Chelyabinsk-scale objects remains beyond the technological horizon. The asteroids are too numerous, and too faint, to be systematically tracked. Below is a rundown of some of the best tools that researchers currently have for asteroid detection and defense:

    The Catalina Sky Survey discovers about 600 NEAs every year from telescope sites in Arizona and Australia. Since the mid-2000s Catalina has been the leading NEA-detection project in existence, helping NASA to reach its goal of cataloguing 90 percent of all near-Earth asteroids larger than one kilometer in diameter. But its pace of discovery is too slow to make a significant dent in the much larger populations of smaller objects. Near-Earth asteroids larger than 100 meters likely number in the tens of thousands, whereas nearby asteroids 10 meters and up number in the millions.

    The first of four planned Pan-STARRS telescopes in Hawaii recently came online and is now the second-leading NEA search in existence, in terms of objects detected per year. In 2012, its second full year of operation, Pan-STARRS discovered 251 near-Earth asteroids, according to NASA statistics. It should help discover many asteroids with diameters in the hundreds of meters, but the bulk of smaller objects will remain out of reach.

    Estimated asteroid discoveries with LSST

    Projected near-Earth object discoveries with LSST. Credit: LSST

    The Large Synoptic Survey Telescope, which should come online toward the end of the decade in Chile, will be a survey telescope of astonishing capability. The 8.4-meter telescope, equipped with a 3-gigapixel digital camera, will scan the skies every few nights to pick up moving objects or transient events. But even the LSST will have trouble picking up asteroids as small as the one that impacted the atmosphere over Russia last week. It will take decades of work (right) before the LSST has catalogued the vast majority of much larger objects—those 140 meters and up—thereby meeting NASA’s next asteroid-detection goal.

    If an asteroid were detected years in advance, the world’s governments could take corrective action—detonating, nudging or tugging a hazardous object onto a safer orbit. The Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System (ATLAS) has a much simpler goal: detect asteroids just weeks before impact so as to warn or evacuate the threatened areas. ATLAS, which will comprise several small telescopes in Hawaii, is in development with financial assistance from NASA and may be operational by 2015. Its planners estimate that a 50-meter “city killer” could be detected one week ahead of impact.

    The nonprofit B612 Foundation recently unveiled its plans to build the Sentinel Space Telescope, an asteroid spotter that would scan the inner solar system in the infrared from an orbit similar to the planet Venus. If the foundation can raise the hundreds of millions of dollars needed to build Sentinel, the spacecraft would launch in 2018 and make quick work of the truly dangerous asteroids out there. The Sentinel mission design calls for a telescope that would catalogue 90 percent of NEAs bigger than 140 meters over its 6.5-year mission. According to a recent statement from B612, the Sentinel would also spot more than half of the currently undiscovered asteroids larger than about 50 meters.

    With limited resources, asteroid spotters have naturally focused on the largest asteroids that could cause the most mayhem. But the smaller, more frequent arrivals to our planet are likely to remain unpredictable for the foreseeable future. On the bright side, no deaths have been reported as a result of the Chelyabinsk incident, and the odds of the next significant meteor exploding over such a populous area are slim.

    And, fortunately, impacts on the scale of the Chelyabinsk meteor are predicted to occur only once a century. So perhaps humankind will have figured out better techniques for discovery and tracking by the time the next one comes our way.


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  • La région d'Athabasca Valles, sur Mars, géologiquement récente, a été sculptée par un fluide qui s'est déversé du nord-est vers le sud-ouest. On y observe des motifs en forme de polygones de cinq à quinze mètres de diamètres. Deux hypothèses s'affrontent : est-ce de la lave ou de la glace qui a modelé cette plaine ? La découverte de 269 motifs en spirale de 5 à 30 mètres de diamètre sur de nouvelles images de la caméra HiRISE, embarquée par la sonde Mars Reconnaissance Orbiter, apporte un élément de réponse. Ces spirales rappellent des motifs observés à Hawaii lorsque de la lave très fluide de type pahoehoe se fige. Les spirales martiennes résulteraient ainsi des mouvements dans la lave, figés lors du refroidissement de celle-ci.

    A. J. Ryan et P. R. Christensen, Coils and polygonal crust in the Athabasca Valles region, Mars, as evidence for a volcanic history,Science, vol. 336, n° 6080, pp. 449-452, 2012.

     


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  • http://www.scientificamerican.com/gallery_directory.cfm?photo_id=CCDEB899-D70E-1B87-DB727DB0848F9BE4

    Enlarge NASA's Goddard Space Flight Center/DLR/ASU MORE IMAGES

    A moon-orbiting spacecraft has compiled a nearly complete map of the lunar surface at its highest resolution to date.

    The moon is our closest celestial neighbor, but our knowledge of its topography is still fuzzy. That's changing quickly, thanks to the camera on board NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), which is being used to locate potential landing sites and lunar resources. LRO has dramatically sharpened our view of the moon's surface since it was launched in 2009.

    The newest maps achieve a resolution of 100 meters—each pixel represents roughly the area of two football fields placed side by side. The color-coded image above uses red and white to represent the highest elevations, and blue and purple represent the lowest. (To click and zoom in on specific areas, check out this map.)

    LRO orbits the moon pole to pole, allowing it to repeatedly pass over most of the lunar surface. To create the maps, the spacecraft's camera snapped 57-kilometer-wide shots of its rims, craters and rocks. As the lunar lighting changed throughout several months, LRO captured the same topographic features under different lighting and shading conditions, further helping to illuminate their three-dimensional characteristics.

    "Our new topographic view of the moon provides the data set that lunar scientists have waited for since the Apollo era," Mark Robinson, lead scientist for LRO's camera team, said in a statement. [We can now] "determine how the crust has deformed, better understand impact crater mechanics, investigate the nature of volcanic features, and better plan future robotic and human missions to the moon."

    Sarah Fecht


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  • http://www2.cnrs.fr/presse/communique/2319.htm

    Au cours de l'histoire de la Terre, le champ magnétique s'est inversé à de nombreuses reprises, à un rythme irrégulier. De longues périodes sans inversion ont été séparées par des phases de renversements plus fréquents. Quelle est l'origine des inversions et de leur irrégularité ? Des chercheurs du CNRS et de l'Institut de Physique du Globe (1) apportent un élément de réponse nouveau en démontrant que la fréquence des inversions dépend de la répartition des plaques tectoniques à la surface du globe ces 300 derniers millions d'années. Ce résultat ne signifie pas que les plaques terrestres déclenchent elles-mêmes le basculement du champ magnétique. Il établit que si le phénomène d'inversion se produit in fine dans le noyau liquide de la Terre, il est sensible à ce qui se passe hors du noyau, plus précisément dans le manteau terrestre. Ces travaux sont publiés le 16 octobre 2011 dans Geophysical Research Letters.

    Le champ magnétique terrestre est produit par les écoulements du fer liquide qui ont lieu dans le noyau, trois mille kilomètres sous nos pieds. Comment l'idée d'une relation entre la tectonique des plaques et le champ magnétique est-elle venue aux chercheurs ? De la découverte que la symétrie des écoulements de fer liquide joue un rôle dans les inversions magnétiques : des expériences et de travaux de modélisation réalisés ces cinq dernières années ont en effet montré qu'une inversion survient lorsque les mouvements de métal en fusion ne sont plus symétriques par rapport au plan de l'équateur. Cette « brisure de symétrie » se ferait progressivement : elle commencerait d'abord dans une zone située à la frontière noyau-manteau (le manteau sépare le noyau liquide de l'écorce terrestre), puis gagnerait l'ensemble du noyau (constitué de fer liquide).

    Prolongeant ces recherches, les auteurs de l'article se sont demandés si une trace des brisures de symétrie initiales, à l'origine des inversions qui ont jalonné l'histoire de la Terre, se retrouvait dans les seules archives des écoulements géologiques à grande échelle que nous possédons, c'est-à-dire les déplacements des continents (ou tectonique des plaques). Il y a 200 millions d'années, la Pangée, nom donné au supercontinent rassemblant la quasi-totalité des terres, a commencé à se disloquer en une multitude de morceaux qui ont façonné la Terre comme on la connait aujourd'hui. En faisant le bilan de la surface des continents situés dans l'hémisphère Nord et ceux dans l'hémisphère Sud, les chercheurs ont pu calculer un degré d'asymétrie (par rapport à l'équateur) dans la répartition des continents durant cette période.

    La conclusion ? Le degré d'asymétrie a varié au même rythme que le taux d'inversions magnétiques (nombre d'inversions par million d'années). On peut presque superposer les deux courbes tant elles ont évolué en parallèle. Autrement dit, plus le centre de gravité des continents s'éloignait de l'équateur, plus le rythme des inversions s'accélérait (jusqu'à atteindre huit par million d'années pour un degré d'asymétrie maximal).

    Que faut-il en déduire sur le mécanisme à l'origine des inversions ? Les scientifiques envisagent deux scénarios. Dans le premier, les plaques terrestres pourraient être directement responsables des variations de la fréquence des renversements : après leur plongée dans le manteau terrestre au niveau des zones de subduction, les plaques parviendraient jusqu'au noyau, où elles modifieraient les écoulements de fer. Dans le second, les mouvements des plaques ne feraient que refléter le brassage de matière à l'œuvre dans le manteau et notamment à la base de celui-ci. Dans les deux cas, ce sont bien des mouvements de roches extérieures au noyau qui provoqueraient l'asymétrie des écoulements dans le noyau liquide, et détermineraient la fréquence des inversions.

    Notes :

    (1) Laboratoire de physique statistique de l'ENS (Ecole normale supérieure/CNRS/UPMC/Université Paris Diderot) et Institut de physique du globe de Paris (CNRS/IPGP/Université Paris Diderot)

    Références :

    Plate Tectonics May Control Geomagnetic Reversal Frequency. F. Pétrélis, J. Besse, J.-P. Valet. Geophysical Research Letter. 16 octobre 2011.


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  • Une étude thermodynamique permet à une équipe de chercheurs français de l'Institut des Sciences de la Terre d’Orléans (CNRS-INSU/Université d’Orléans/Université de Tours) et d'ISTerre (CNRS-INSU/Université Joseph Fourier de Grenoble) de résoudre le scénario de l’oxygénation de l’atmosphère primitive à partir de 2,5 milliards d’années. Contrairement aux hypothèses en cours, le développement des cyanobactéries ne serait pas le facteur premier, il faut chercher l’origine du phénomène dans le bouleversement qu’a connu la Terre à cette époque avec l’émergence de grands continents accompagné d’un volcanisme aérien. Ce volcanisme aérien, émettant des gaz riches en soufre, a fini par laver l’océan du fer ferreux qu’il contenait, rendant alors possible la libération dans l’atmosphère de l’oxygène émis par les cyanobactéries. La géologie prime sur la biologie et le même scénario peut être imaginé sur d’autres planètes. Cette étude est publiée dans la revue Nature du 13 octobre 2011.

    Durant 2 milliards d’années, prés de la moitié de son vécu (entre 4,5 et 2,5 milliards d’années), la Terre a porté une atmosphère dépourvue d’oxygène. L’oxygène, concentré aujourd’hui à hauteur de 21% dans l’atmosphère, provient des plantes via la photosynthèse. Il est apparu dans l’atmosphère de la Terre après l’Archéen, il y a plus de 2,5 milliards d’années, à des niveaux de concentration 1000 fois plus faible qu’aujourd’hui. C’est la grande oxydation, mieux connue des géologues sous le terme anglais de « great oxidation event ». Avant cet événement, l’atmosphère était composée essentiellement de gaz carbonique et de méthane (CO2 +/-CH4). Les témoins de cette oxygénation soudaine sont multiples comme les gisements de fer rubané ou encore les changements radicaux du cycle géochimique du soufre. Pour mieux percevoir le bouleversement de la chimie à la surface de la Terre, passant de réductrice à oxydante, il suffit de prendre un exemple simple . Un clou baignant dans une marre aujourd’hui rouille alors qu’à l’Archéen,, un clou dans la même marre se serait dissout.

    Les raisons de l’apparition brutale de l’oxygène sont débattues. Les cyanobactéries, les premiers organismes photo-synthétisant de l’oxygène, sont apparues bien avant 2,5 milliards d’années. L’oxygène produit était alors consommé dans les réactions d’oxydation de la matière organique et du fer ferreux dissout dans les océans, mais aussi par oxydation des fluides hydrothermaux et des gaz volcaniques. Il a été longtemps pensé qu’un changement de l’état d’oxydation-réduction des gaz volcaniques à 2,5 milliards d’années avait pu être à l’origine de la grande oxydation. Cependant, les mesures géochimiques récentes indiquent de façon catégorique que les magmas, sources de ces gaz, et le manteau, source des ces magmas, ont un état redox qui n’a pas changé depuis 4 milliards d’années. Que s’est-il donc passé alors ? Les auteurs de l’article parus dans la revue Nature apportent une explication qui permet de dérouler la séquence d’événements menant à la grande oxydation.

    Première étape, la formation de grandes masses continentales et du volcanisme aérien

    Avant la grande oxydation on enregistre, à 2,7 milliards d’années, la plus forte production de croute continentale de l’histoire de la Terre. Un énorme événement géodynamique génère massivement continents et reliefs émergés qui n’existaient que de façon sporadique auparavant. Il est fort probable que le volume des océans ait aussi diminué. On passe alors d’une Terre à 99% sous-marine à une Terre avec des reliefs émergés qui nous est plus familière. La conséquence immédiate en termes d’activité volcanique est l’apparition du volcanisme subaérien alors que pour l’essentiel des temps Archéen, le volcanisme était sous-marin.

    A source magmatique égale, les gaz volcaniques générés par ces deux types d’éruption sont drastiquement différents. Le volcanisme sous marin émet peu de soufre, lequel est essentiellement sous la forme réduite H2S. Au contraire, le volcanisme subaérien émet des gaz riches en soufre, lequel est essentiellement sous la forme oxydée SO2. La pression d’équilibre entre gaz et liquide silicaté est très différentes entre volcanisme sous-marin (10-400 bar) et subaérien (10-1 bar), c’est elle, la force motrice de ce changement de spéciation du soufre.

    Seconde étape le cycle biogéochimique moderne du soufre se met en place

    En premier lieu, un tel changement dans la forme (de H2S à SO2) et les flux (de faible à fort) de soufre volcanique permet d’expliquer de façon simple l’enregistrement des fluctuations isotopiques du soufre dans les sédiments datés de l’archéen. En second lieu, l’injection importante de SO2 volcanique dans l’atmosphère par le volcanisme subaérien permet aux ions sulfates de se solubiliser dans les océans – alors que les océans Archéens ne contenaient pratiquement pas de soufre. En retour, ceci active les réactions de sulfato-réduction dans les fonds marins, en particulier dans les environnements hydrothermaux de type fumeurs. Dans ces fumeurs (noirs), le sulfate de l’eau de mer est réduit en sulfure de fer, fixant ainsi le fer hydrothermal et diminuant le potentiel réducteur des fluides hydrothermaux. C’est la mise en place d’un cycle biogéochimique du soufre quasi-moderne qui est permis par l’apparition du volcanisme subaérien.

    Troisième étape, les océans lavés du fer ferreux l’oxygène peut envahir l’atmosphère

    Les océans par ce processus de précipitation de sulfure de fer hydrothermal sont progressivement lavés du fer ferreux qui empêchait l’oxygène produit par les cyanobactéries d’envahir l’atmosphère. La voie de la grande oxydation est ouverte.

    La conclusion majeure de ces travaux est que le control géologique sur l’apparition de l’oxygène est prépondérant et place le rôle du biologique en second plan. Il en découle que l’oxygénation atmosphérique est un phénomène que l’on peut envisager sur d’autre planète. Mars, qui contient 10-4 bar d’oxygène dans son atmosphère a peut être vécu une grande oxydation similaire à celle sur Terre ; Vénus, non. La variation de pression du dégazage volcanique – 100 bar sur Vénus, donc comparable au volcanisme sous-marin sur Terre, contre 0.1-10-2 bar sur Mars, similaire au volcanisme subaérien terrestre – semble être une explication simple permettant l’oxygénation des atmosphères planétaires.

    Pour en savoir plus: 

    Quelques mots sur la méthode
    L’hypothèse faite est celle de l’équilibre thermodynamique entre liquide silicaté (basalte) et le fluide (gaz volcanique). Cet équilibre implique les éléments chimiques volatils S, H, et C et leur association variable avec l'oxygène pour former dans le gaz : SO2, H2O, CO2  pour les formes oxydées ; et H2S, H2, CO pour les formes réduites. Dans le liquide, ces éléments présentent des solubilités variables qui sont néanmoins essentiellement fonction de la pression, donc de la profondeur, que ce soit sous l'eau ou dans la Terre. Changer la profondeur de dégazage équivaut à des changements important de solubilité relative des espèces dans le liquide et, en retour, ceci génère des changements drastiques de composition des gaz volcaniques.

    Source(s): 

    Atmospheric oxygenation caused by a change in volcanic degassing pressure, Fabrice Gaillard1, Bruno Scaillet1 & Nicholas T. Arndt2.

    1) Institut des Sciences de la Terre d’Orléans,

    2) ISTerre, Grenoble,


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