L'endroit le plus froid du monde est un désert. Un sommet de montagne blanche et glacée appelé Dome A, ou Dome Argus, qui se trouve être également le point culminant de l'Antarctique et peut-être le meilleur endroit sur Terre pour regarder en arrière dans le passé la formation de l'univers.
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Si vous vous teniez sur le Dôme A, les 1, 8 miles de glace entre la semelle de vos chaussures gelées et les sommets des montagnes enfouies ci-dessous sembleraient contredire l’idée que cet endroit est un désert. Mais la majeure partie de cette glace a plus d'un million d'années. Au-dessus de vous, vous verrez un large disque bleu du ciel, généralement non brisé par les nuages. Le dôme A reçoit moins d'un pouce de précipitations par an. C'est moins de précipitations que Death Valley.
Le fait que le Dôme A soit si sec et haut fait aussi de ce sommet l'un des endroits les plus intéressants au monde pour les astronomes. Dans une lettre publiée récemment dans la revue en ligne Nature Astronomy, Qizhou Zhang, astrophysicien du Centre astrophysique Harvard-Smithsonian, écrit que le Dôme A serait l’endroit idéal pour installer un nouveau radiotélescope, qui fonctionne dans le petit gamme de fréquence terahertz.
Le rayonnement térahertz est une bande du spectre électromagnétique coincée entre les micro-ondes et l'infrarouge. Bien qu'il soit abondant dans l'univers, l'opacité de notre atmosphère le rend difficile à étudier depuis la Terre. La vapeur d’eau dans l’atmosphère dissimule et déforme généralement la réception de la lumière et des ondes radio atteignant la Terre à partir de régions éloignées de l’univers, y compris la gamme de fréquences térahertz.
"La vapeur d'eau [dans la plus grande partie de l'atmosphère terrestre] est un inconvénient majeur pour ces longueurs d'onde", explique Zhang. «L'atmosphère est assez opaque. Nous devons donc trouver une place avec une vapeur d’eau minimale dans l’air. ”
«Le dôme A est très haut», dit-il. "C'est probablement l'endroit le plus sec sur le sol que nous connaissons."
L'emplacement est si aride que si toute la vapeur d'eau contenue dans une colonne étroite s'étendant tout droit du sol au bord de l'espace était condensée, les chercheurs pensaient qu'elle formerait un film de moins d'un centième de pouce, ou deux fois la largeur d'un cheveu humain et environ 10 fois moins que la vapeur d'eau des observatoires du Mauna Kea à Hawaii, l'un des meilleurs sites d'observation astronomiques au monde.
Le sommet de la montagne blanche et glacée appelé Dome A, ou Dome Argus, est le point culminant de l'Antarctique et peut-être le meilleur endroit sur Terre pour jeter un regard rétrospectif sur la formation de l'univers. (Équipe Plato / AAD) Au sommet du Dôme A, il y a une poignée de mâts d'antenne, de petits conteneurs d'expédition, du matériel scientifique et de nombreuses empreintes de pas qu'il faut des années à la neige et au vent maigre pour couvrir. Personne. Dome A est une station sans pilote. Il est visité seulement quelques fois par an par des équipes de maintenance qui parcourent 750 miles de la côte dans des tracteurs spécialement équipés. Le voyage prend environ trois semaines. Les membres d'équipage dorment dans la cabine.
Les autres observatoires et stations météorologiques situés sur le Dôme A sont exploités par les gouvernements australien et chinois. Mais un observatoire de térahertz, utilisant un télescope de cinq mètres, serait différent des autres équipements du Dôme A car il permettrait aux scientifiques d’examiner en détail la formation des parties importantes de l’univers.
«Au tout début, ces nuages [de gaz dans l'espace] sont très denses et froids», dit-il. «Lorsque vous sondez un univers très froid, les radiations du corps noir atteignent des pics proches de la plage de fréquences où ce télescope fonctionne. C'est bon pour la science d'origine: étoiles, planètes et galaxies. ”
Le rayonnement térahertz atteignant la Terre à partir de galaxies lointaines a mis des millions, voire des milliards d'années à nous parvenir. En l'observant, les astronomes regarderaient dans le passé les événements qui ont eu lieu avant que le Dôme A existe et avant que l'Antarctique ne soit une friche polaire gelée presque aussi désolée que les autres planètes de notre système solaire.
Mais pour concevoir et construire correctement un observatoire en térahertz installé dans le dôme A, l’équipe de recherche devait déterminer exactement la quantité de vapeur d’eau qui se trouvait entre la surface du dôme A et le bord de l’espace. Et il s'est avéré que la science existante effectuant une analyse spectrale de l'eau dans l'atmosphère manquait quelque peu.
«Le problème, c'est que la spectroscopie de l'eau n'est pas bien calibrée dans l'infrarouge lointain», explique Scott Paine, astrophysicien au Centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian et auteur de la lettre. «Nous avions donc besoin d’un instrument capable de mesurer la bande de rotation pure de la vapeur d’eau. . . . Là où cela devenait intéressant de manière multidisciplinaire, les mêmes choses que nous devons voir pour savoir si c'est un bon site d'observatoire vous aident également à améliorer notre connaissance de l'absorption spectrale de la vapeur d'eau. "
Zhang, Paine et leurs collaborateurs chinois, japonais, américains et australiens, dirigés par l'investigateur principal Sheng-Cai Shi, ont découvert que leurs données étaient également utiles en tant que données scientifiques sur le climat pouvant aider les climatologues à comprendre la dynamique du réchauffement planétaire.
«La colonne d'air que vous regardez vous donne un laboratoire naturel pour comprendre ce qui se passe dans la haute troposphère partout dans le monde», dit Paine. «Le véritable problème, c’est que les astronomes sont sur le sol et tentent de regarder. La vue est bloquée principalement par la vapeur d’eau. Et l'effet de serre est principalement causé par la vapeur d'eau. "
Obtenir 19 mois d'observations spectrales continues à partir du Dôme A n'était pas une tâche facile. Les générateurs diesel sont notoirement des choses grincheuses pour continuer à travailler à long terme dans les meilleures circonstances. Pour que la station fonctionne sans ressources humaines et pour effectuer des tâches de maintenance régulières, les groupes électrogènes se sont automatiquement échangés hors service et ont permis un repos périodique. Si une génératrice tombait en panne, les autres avaient suffisamment de capacité pour la compenser. Les panneaux solaires peuvent fournir de l'électricité pendant une grande partie de l'année mais ne sont pas d'une grande aide pendant les mois où la région polaire ne reçoit pas la lumière du soleil.
La prochaine étape consistera à construire et à installer l'observatoire Terahertz. À ce jour, le gouvernement chinois a assumé la majeure partie des dépenses liées à la recherche, mais aucun financement supplémentaire n’a été finalisé. «Ils n'ont pas le feu vert final pour entamer la construction», déclare Paine.
