"Mon Terroir, c'est les Galaxies" Julos Beaucarne, 1995 |
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" La Société Royale d'Astronomie va-t-elle
annoncer l'existence d'une vie sur Vénus? " |
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" Astronomie : Vénus nous fait-elle un petit signe de vie ? " |
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" Peut-être un signe de vie dans les nuages de Vénus " |
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" Et s'il y avait de la vie dans les nuages de Vénus ? " |
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" Des indices de vie dans l'atmosphère de Vénus ? " |
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" De la vie dans l'atmosphère de Vénus ? L'hypothèse relancée par une découverte " |
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" Vie extraterrestre : une biosignature dans l'atmosphère de Vénus " |
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Vous souvenez vous du tube
Venus
des Shocking Blue,
qui fit un malheur dans les années 70? (pour une scénographie moins godiche, voire un peu plus sulfureuse, cette reprise de 1986...) à gauche, la non moins mythique Vénus de Cnide, à rencontrer dans notre page dévolue à Eudoxe |
En 1994 paraît un article au titre on ne peut plus clair: la phosphine a été détectée très nettement dans le spectre de l'atmosphère de Saturne, par la présence d'un pic très marqué pour une fréquence caractéristique du produit recherché. Le but est d'obtenir une plus grande certitude en se oplaçant dans une bande spectrale plus précise:
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Un spectre révélateur de la phosphine, dans l'article, est comapré à des modèles théoriques d'atmosphères, à divers dosages. |
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le
JCMT (source: site de l'observatoire) |
ALMA by night (source: ESO/Wikepedia Commons) |
Comment
déplacer les antennes d'ALMA... (source: ESO/Wikepedia Commons) |
"Sur Vénus" doit être compris, plus précisément ainsi: dans une bande située dans la haute atmosphère de la planète, à 50 km environ de la surface; là, la température est de l'ordre de 30°C, la pression voisine de la pression terrestre; bref, des conditions relativement analogues à celles qu'on peut trouver sur terre, mais tout de même dans une atmosphère à l'acidité peu ragoûtante (à 90%, estime J. Greaves)... et problématique pour la (sur)vie! ALMA a en outre permis de préciser les zones où la phosphine est la plus présente, ce que les spectres montrent clairement sur l'image ci-contre (diaporama de J. Greaves):
Un résumé simplifié, par Jane Greaves, est également disponible. L'article complet en ligne dans Nature Astronomy , la version pdf. |
aves)
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"Pour moi, c'est très encourageant pour
valider l'hypothèse de vie, mais bien
sûr nous devons être très prudents et il se pourrait qu'il y ait
d'autres moyens commodes pour produire la phosphine. C'est ce
que mon collègue William va vous expliquer à présent." Pr. Jane Greaves, en conférence de presse
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"Tous ces calculs ne nous laissent qu'avec deux possibilités:
Dr William Bains (MIT) , en conférence de presse
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"Nous n'affirmons
pas avoir détecté de la vie sur Vénus [...], nous
disons seulement que nous avons , de façon fiable, détecté de la
phosphine dont l'existence est un mystère. Je veux répéter ce
qu'a dit William: la
phosphine peut être produite par certaines réactions, mais en quantité
si incroyablement infimes qu'elles ne suffisent pas à expliquer ce que
nous avons observé." Dr Sara Seager (MIT) , en conférence de presse
ci-dessous, la diapositive présentée pendant qu'elle prononçait cette phrase: c'est clair et sans ambiguïté. |
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"Sur
la Terre, la phosphine n'est associée qu'à la vie, ou à des bactéries
présentes dans un environnement sans oxygène, ou à une production
industrielle humaine. Sur Jupiter et Saturne, elle existe parce que
leur atmosphère est dominée par l'hydrogène, avec des températures et
pressions plus basses, favorables à des réctions chimiques engendrant
la phosphine." Dr Sara Seager en conférence de presse
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"Nous devons
continuer, nous aimerions voir nos
mesures de
la phosphine confirmées à d'autres longuers
d'onde.
D'autres membres de l'équipe ont suggéré de le faire depuis la Terre,
mais ce n'est pas évident car les contributions sont faibles. Aussi espérons nous que cela motivera des
missions spatiales vers Vénus et des mesures directes des gaz." Dr Sara Seager en conférence de presse
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de Venera 3, par qui tout commence vraiment... Musée de l'usine RKK Energia (photo du Mathouriste) |
... à Venera 15, philatéliquement glorifiée avec son spectromètre. Jusqu'à nouvel ordre, premier timbre à mentionner la transformée de Fourier: agrandissez! (source: Wikimedia Commons ) |
![]() salle de traitement des données de Venera 15 (ou 16) |
Mais ce n'est pas tout: Venera-15 et Venera-16 exploitent la transformation de Fourier d'une deuxième manière.
Elles avaient une autre mission: cartographier la planète. L'opacité de
son atmosphère a conduit à utiliser des ondes radar. Le système
employé, dit SAR, (Synthetic Aperture Radar, ou Radar à Synthèse d'Ouverture,
en Français) envoie les ondes sur une petite surface, tout en se
déplaçant. L'écho reçu en retour combine "naturellement" -par une
transformée de Fourier, comme en interférométrie- les données de
plusieurs points, tandis que le même point du sol participe, en raison
du déplacement, à plusieurs échos: ainsi, la contribution de chaque point sera obtenue en appliquant la transformée de Fourier inverse. Venera-15 collecte les échos (chacun est fait de 2540 octets) et les envoie pour traitement au sol; là, ils sont pris en charge par deux ordinateurs SM-4 équipés d'un coprocesseur spécialisé, le Special Fourier Transform Processor, SPF-SM. (source des informations et de l'image) |
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Les deux rovers jumeaux, Spirit
et Opportunity
de la mission MER avaient le même appareillage, car ils devaient
effecruer les mêmes relevés dans deux sites martiens différents. Chacun
disposait de trois spectromètres travaillant dans des bandes spectrales
distinctes: rayons X, rayons gamma et infrarouge. Le dernier, Mini-TES (Miniature Thermal Emission Spectrometer)
est un classique interféromètre de Michelson dont les résultats
sont exprimés sur l'échelle des fréquences grâce à une transformée de Fourier (voir ici le principe de l'appareil et sa traduction mathématique très résumés), selon le
modèle conçu par les pionniers J. et P. Connes . Mais la miniaturisation est passée par là: - 23,5 x 16,3 x 15,5 cm; - 2,4 kg |
L'appareil, fixé au mât du rover (source: Nasa) | Les mains gantées de noir donnent l'échelle! (source: Nasa) |
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Mars
Express, vision d'artiste (sources: Wikimedia Commons / ESA) |
PFS en cours de calibration au laboratoire
de l'IFSI, Rome (source de l'image) |
Mars
Express, vision d'artiste (sources: Wikipedia / ESA) |
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localisation de PFS sur le satellite (source: ESA, Venus Express) |
Couverture de Mars par PFS pendant un an (longitude en abcisse, latitude en ordonnée) (source: ESA, Mars Express, the Scientific Investigations) |
Couverture par PFS du môle nord de Mars (le pôle est au centre de l'image) (source: ESA, Mars Express, the Scientific Investigations) |
Le but de cet appareil, nettement plus gros que le précédent (31,4kg) est de fournir la composition en gaz de l'atmosphère des planètes, ainsi qu'une cartographie précise des températures. La figure ci-contre montre les mesures collectées lors de l'orbite 37, en survolant l'Olympus Mons, volcan géant de 22,5 km de haut et qui, s'il prenait en Auvergne la place du Puy de Dôme,, couvrirait... presque toute la France, ne laissant dépasser que la Bretagne, le Pays Basque , les côtes de la Manche et les frontières du Nord-Estet l'Alsace! | ![]() |
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températures (échelle colorée) en fonction de la latidude et de l'altitude, au voisinage d'Olympus Mons (source: ESA, Mars Express, the Scientific Investigations) |
Olympus Mons, photo par Viking 1 (1978) (source: Wikmpedia Commons) |
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Découverte quasi-simultanée, 15 & 16/06/2013 (source: ESA, Mars Express matches Curisity) |
Récapitulatif des mesures du méthane sur Mars (source: ESA, The Methane Mystery) |
Q: Avez-vous déjà vécu « de près » de précédentes missions martiennes? Si oui, lesquelles et quels souvenirs en tirez-vous? "J’étais au lancement de Mars Express le 2 juin 2003 à Baïkonour. J’étais alors président de Starsem et d’Arianespace. J’en garde un souvenir extrêmement ému. À l’époque, on parlait assez peu de cette mission européenne. Et pourtant, quel succès! [...]" Q: La planète rouge fascine toujours autant. Peut-être même de plus en plus, au point de reparler de missions habitées d’ici à 2025-2030.[...] Pourquoi cet engouement? "On sait que Mars a été habitable. La question maintenant, c’est de savoir si Mars a été habitée. Mars est en quelque sorte le Graal des astronomes et des exobiologistes" Jean-Yves LE GALL (président du CNES depuis 2013),
entretien avec Gilles Dawidowicz in L'Astronomie (Novembre 2018) |
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Préparation du satellite (source: article de l'Unsine Nouvelle) |
Position du spectromètre EMIRS sur le satellite (source: UAE Space Agency) |
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localisation de l'appareil sur Voyager (source: NASA) |
de gauche à droite: miroir secondaire, miroir primaire, interféromètre (sous l'habillage de feuilles d'or) (source) |
schéma de principe de l'appareil (source: NASA/JPL et cet article ) |
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Spectres de Jupiter obtenus par l'IRIS de Voyager 1, dans deux bandes de longueurs d'onde différentes.(source: cet article ) Des chimistes experts savent y retrouver leur molécules, par comparaison à des spectres connus, et répertoriés. |
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Cassini en cours de montage (source : Wikimedia Commons) |
place de CIRS sur Cassini, détail (source: article de F. Flaser & alias) |
place de CIRS sur Cassini, vue générale (source: NASA) |
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Ce schéma de l'appareil révèle qu'il s'agit, non d'un spectromètre, mais d'un couple de spectromètres:
le faisceau de lumière IR capté est divisé en deux, de manière à
traiter séparément l'infrarouge lointain et la portion centrale de la
gamme des infrarouges, traditionnellement divisée en trois (la partie
qui n'est pas étudiée ici est celle qui est appelée proche infrarouge,
parce que ses longuers d'onde la placent à côté du spectre visible). Ce
choix est dicté par les régions où les pics caractétistiques des
composants, bien connus par les études en laboratoire, sont attendus. |
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Spectres de Titan, composés chimiques correspondants (source : Wikimedia Commons) |
Températures sur Mimas: une dissymétrie curieuse (source: article de F. Flaser & alias) |
Les satellites précédemment mentionnés orbitaient autour de la planète à étudier; Herschel a été placé en orbite autour du soleil, entre la Terre et Mars, plus pécisément près du point de Lagrange L2
du système Terre-Soleil, point où les deux attractions concurrentes sannulent,
minimisant ainsi l'énergie nécessaire pour maintenir l'observatoire à
son poste (il en faut quand même un peu, car L2
est un point d'équilibre instable). Lancé en 2009 par une fusée Ariane
V, opérationnel jusqu'en 2013ce pojet de l'Agence Spatiale Européenne a
reçu l'aide du Canada, qui en a fourni... le spectromètre à transformée
de Fourier, SPIRE.
Le but essentiel était l'observation de l'univers dans l'infrarouge lointain . Voici deux exemples de galaxies traitées par SPIRE, où l'importance du dégagement de monoxyde de carbone CO est mise en évidence par plusieurs raies spectrales carctéristiques.
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le spectromètre à TF, SPIRE, avec son capot... (source : Agence Spatiale Canadienne) |
... et sans! (source : Wikimedia Commons) |
place de SPIRE dans lensemble Herschel (source : Agence Spatiale Canadienne) |
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Solution d'observation originale, la NASA a modifié un Boeing 747 pour en faire un téléscope volant. Il opèr dans la stratosphère, à 13000m d'altitude, et "regarde" l'univers à l'aide d'un téléscope pour qui un panneau coulissant latéral a été spécialement aménagé; Prouesse technique (indispensable!), il est totalement isolé des vibrations de l'avion! Plusieurs instruments peuvent s'y connecter, dont le spectromètre à transformée de Fourier GREAT (German REceiver for Astronomy at Terahertz frequencies) développé à l'Institut Max Planck pour la Radio Astronomie de Bonn (RFA). Projet Germano-Américain, SOFIA est opérationnel depuis 2014, pour une durée prévue de 20 ans. |
ci-contre: le 747 raccourci et sa trappe d'observation de l'univers (source: NASA) | ||
Quel intérêt? Il est double. D'une part, cela donne une mobilité inédite à l'observatoire: c'est ainsi qu'il a pu se rendre au point optimal pour "admirer" l'occultation d'une étoile lointaine par Pluton. D'autre part, sa très haute
altitude le rend plus performant que tout observatoire au sol; la
figure montre que des longueurs d"onde quasiment absorbées par
l'atmosphère dans un des meilleurs observatoires de Hawaï le sont
nettement moins quand on travaille avec SOFIA.
Sources:
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La salle de contôle; au fond, côté queue, la séoparation acvec le compartiment du téléscope. |
la séparation des deux compartiments; le volet latéral dans le fuselage est présenté ouvert. |
(source : cette vidéo d'aeronewstv sur U-Tube) |
Et "en vrai?", direz vous... Les deux images ci-contre vous le font voir: - la première montre l'appareil
en cours d'équipement;: tous les sièges passagers ont été enlevés, sauf
quelques-uns, retournés pour aménager le poste de contrôle. On
distingue bien, à l'arrière, la partie bleue, fixe, de l'interface entre le téléscope et les différents appareils que l'on va monter et démonter dessus au fil des expériences successives lors d'un vol.
- la seconde est un cliché pris
en opérations: un instrument est installé (tout ce qui n'est pas bleu!
Essentiellement gris argenté); les chercheurs contrôlent les opérations
depuis les ordinateurs.
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![]() (source : blog The Curious Astronomer) |
![]() l'équipe au travail (source: NASA) |
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On voit deux "boîtes" couleur métal distinctes; celle qui est aucentre, dans l'axe du cylindre bleu (sortie du téléscope); est l'interféromètre. Il est relié par les câbles bleus foncés au processeur FFT à droite, "à 14h", comme diraient les aviateurs. |
(source: NASA/SOFIA) |
![]() Circuit XFFTS pour le calcul des transformées de Fourier rapides.
Il permet d'analyser simiultanément une largeur de bande de 2,5 GHz sur 2 canaux de spectre. |
![]() Boîtier de 19" (environ 50 cm) contenant 8 circuits XFFTS.
Sa conception modulaire permet de combiner plusieurs boîtiers afin d'obtenir l'équivalent d'un spectromètre à FFT à large bande d'étude. |
![]() GREAT, architecture générale |
![]() un exemple de résultat: détection d'oxyde de deutérium OD (pic dà 1397,5GHz) GREAT trouve ainsi l'empreinte de procédés d'apparition de l'eau à des fréquences hors d'atteinte des autres observatoires. (source : The Case for SOFIA ) |
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SITELLE et sa boîte de contrôle (source : TFCH) |
montée sur le TFCH à Hawaï (source: article de F. Flaser & alias) |
De la théorie à la pratique, cela se complique parfois un peu! Les schémas d'étude de l'interféromètre de Michelson présentent toujours des rayons, tombant sur la lame séparatrice à 45°, faisant entre eux angle droit bissecté par al lame (voir notre rappel à la page Spectroscopie). Ainsi, une partie de la lumière incidente revient vers la source; et si cela est sans conséquence pour un puissant laser de laboratoire, cela complique la collecte avec une source aussi ténue que le rayonnement astronomique. C'est pourquoi les concepteurs de SITELLE ont fait entrer le faisceau incident avec un angle, ce qui en sépare entièrement le faisceau de sortie. |
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schéma général de l'instrument (source: SITELLE, a Primer, sur le site de l'observatoire) |
vue sur les deux sorties (source: SITELLE News) |
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Le document SITELLE, a Primer présente également -profitons en!- la manière de travailler s'un IRFTS: les données d'un cube spatial (pris dans le Rémanant de Cassiopée A sur cette image) sont tritées en calculant un spectre pour chaque pixel du détecteur. La figure illustre le procédé avec deux pixels et leurs spectres respectifs. Ces résultats peuvent ensuite être assemblés pour obtenir les résultats par zone. |
Le site web dédié à SITELLE regorge d'informations, et, outre le Primer (document introductif de base) dont est extrait le schéma, possède une autre page, Fourier Trransform Spectroscopy, qui rappelle toutes les bases physiques et mathématiques du sujet. Autre article de présentation: SITELLE: An Imaging Fourier Transform Spectrometer for the Canada-France-Hawaii Telescope |
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(sources: Wikimedia Commons / ESO) | (sources: Wikimedia Commons / NASA) |
"La Spectroscopie par Transformée de Fourier (FTS) a rejoint les rangs de ce petit nombre d'instruments spectroscopiques généralistes à haute performance dont disposent aujourd'hui les astronomes (...] Voilà à peine plus d'une décennie que Pierre Connes donnait ici même un état de l'art de la spectroscopie de Fourier. Il remarquait alors : «Le temps est désormais venu pour présenter un panorama de ce sujet ; car on peut raisonnablement espérer que, dans quelques années, il soit impossible de l'embrasser entièrement. » C'est exactement ce qui s'est passé, et il est impossible d'inclure ici tous les développements de ces 14 dernières années." S.T. Ridgway, J.W.Brault., Astronomical Fourier Transform Spectroscopy Revisited
in Annual Reviews, NASA Astrophysics Data System, 1984 | ![]() |