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Regardez ce modèle et faites-le tourner - Modèle 3d Mercury
S'agit-il d'artefacts d'assemblage d'images, ou Mercure a-t-il vraiment ces énormes lignes de douceur opposées de pôle à pôle?
Au cours de la mission Messenger, il y a eu (parmi beaucoup d'autres) deux images globales de Mercure prises.
L'une est la "mosaïque à faible angle d'incidence" qui est créée à partir de la combinaison d'images prises à midi local lorsque le soleil est haut dans le ciel et que la quantité d'ombres est réduite. Cette image est utile pour voir différents types de surfaces.
L'autre est la "Mosaïque de Morphologie", prise à un angle d'incidence plus élevé au matin/après-midi local. Cela montre des ombres améliorées et offre donc une meilleure vue des cratères, mais certaines zones n'ont pas été photographiées au bon moment.
Le modèle Mercury 3D est rempli d'images de la mosaïque morphologique.
Vous pouvez voir les mêmes zones lisses présentes dans la mosaïque si vous la visualisez en plus haute résolution sur le lien ci-dessous.
https://messenger.jhuapl.edu/Explore/Images.html#global-mosaics
Et, en comparant les deux mosaïques, la zone d'aspect lisse est une copie de l'image à faible angle d'incidence qui a été utilisée pour remplacer les images manquantes. Ainsi, la seule différence entre les zones est l'angle d'incidence de la lumière, faisant presque disparaître de nombreux cratères. La résolution de l'image des deux zones est la même, mais pas les ombres. Ceci est également décrit dans la légende de l'image fournie par la NASA :
Toutes les lacunes restantes dans la mosaïque globale ont été comblées en utilisant des images obtenues à l'appui de la campagne d'imagerie à haute incidence.
https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA17230
Quelles sont ces longues zones lisses, opposées et longitudinales lisses d'un pôle à l'autre sur Mercure ?
Ceci est une réponse partielle car à part "ils ne sont pas réels", cela ne vous dira pas ce qu'ils sont. Mais je peux émettre une hypothèse.
Voici une mosaïque de photographies de la surface de Mercure prises par la sonde MESSENGER. Cela semble étrange en haut et en bas parce que l'image est aplatie. Lorsqu'elles sont correctement enroulées autour d'une sphère, les bords supérieur et inférieur correspondent aux points des pôles Nord et Sud.
La source
Français : À la toute fin de 2012, MESSENGER a obtenu l'image finale nécessaire pour visualiser 100 % de la surface de Mercure à la lumière du jour. Les mosaïques présentées ici couvrent toute la surface de Mercure et ont été produites en utilisant la mosaïque monochrome publiée par le Planetary Data System (PDS) de la NASA le 8 mars 2013 comme base. Les mosaïques en pleine résolution sont disponibles en téléchargement sur la page Web Global Mosaics de MESSENGER.
Pour remplir la zone près du pôle nord, le produit PDS a été coupé vers le nord de 83°N et une mosaïque moyenne qui s'étendait de 82,5°N à 90°N a été utilisée, en faisant la moyenne du chevauchement de latitude de 0,5° entre la mosaïque PDS et le nord moyen. mosaïque polaire. Pour remplir la zone près du pôle sud, le produit PDS a été rogné vers le sud de 85,5°S et une mosaïque moyenne qui s'étendait de 85°S à 90°S a été utilisée, en faisant à nouveau la moyenne du chevauchement de 0,5° de latitude. Toutes les lacunes restantes dans la mosaïque globale ont été comblées en utilisant des images obtenues à l'appui de la campagne d'imagerie à haute incidence.
Cette image est une version corrigée de la luminosité de l'original (Mercury - complete mono fondmap 2500mpp equirectangular.png">http://messenger.jhuapl.edu/the_mission/mosaics.html
Page du photojournal de la NASA : http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA17230
Ils ne sont pas réels
Ces structures étranges n'apparaissent pas dans une mosaïque photographique détaillée et complète de la surface de Mercure par le vaisseau spatial Messenger.
Les photographies ne fournissent pas directement la hauteur, mais RADAR le fait !
S'ils veulent créer un "modèle Mercure 3D", ils ont besoin de hauteur, alors ils ont peut-être utilisé des données radar terrestres.
Vous pouvez trouver un modèle de topographie 3D pour Mercure ici :
Peut-être que le modèle de la question contient des artefacts dans des images radar réalisées à partir de la Terre qui présentent des problèmes près de l'équateur, et une théorie pourrait être que ce modèle provient d'une imagerie radar terrestre. Voici une image radar du début de 1969 du mercure du SP-4218 To See the Unseen de la NASA, chapitre 5 :
Figure 21. Une des premières images Doppler de Vénus réalisée avec un interféromètre radar, les antennes Haystack et Westford en tandem, en 1967. Non seulement les régions Alpha et Beta sont discernables, mais la complexité de Beta est révélée. (Avec l'aimable autorisation d'Alan E. E. Rogers.)
Les cartes radar de Vénus montrent des problèmes près de l'équateur
Alors peut-être que ce modèle est fait à partir de quelques premières images radar, puis quelqu'un a rempli la "zone morte" près de l'équateur avec un motif de cratère.
Extrait de Pourquoi les cartes radar de la surface de Vénus ont-elles des tranches manquantes ?
De la Smithsonian Air and Space Gallery Carte de Vénus ; Cartes de Vénus collectées à l'aide de systèmes radar terrestres en 1988 et 2012.
Artériolosclérose hyaline
Artériolosclérose hyaline : Elle se caractérise par un épaississement de la paroi artériolaire dû à l'accumulation de matière homogène qui se colore en rose dans les lames colorées à l'hématoxyline et à l'éosine. La nature de cette hyaline est inconnue. L'artériolosclérose hyaline se trouve généralement dans les reins des patients atteints de diabète sucré ou d'hypertension artérielle bénigne.
Artériolosclérose hyperplasique : Elle se caractérise par un épaississement de la paroi artériolaire dû à la prolifération concentrique des cellules musculaires lisses, donnant aux artérioles un aspect « peau d'oignon ». Ces changements représentent une réponse adaptative des artérioles à une hypertension sévère (« maligne »). Les lésions artériolaires causées par l'apparition soudaine d'une hypertension maligne peuvent provoquer une nécrose fibrinoïde.
Que sont les creux de Mercure ?
Chaque fois que je parle de la mission MESSENGER sur Mercure, une découverte que je mentionne toujours est ces caractéristiques étranges que l'équipe scientifique a surnommées "creux". Rien de tel n'a été vu sur aucun autre monde. Mystère géomorphique, ils sont irrésistibles pour les géologues : un tout nouveau type de relief à expliquer, unique à la planète la plus intime. Voici un exemple de ce à quoi ressemblent les creux, en gros plan :
Gros plan creux Une zone dans un bassin sans nom a été gravée par des creux. C'est la seule zone du bassin où se trouvent des creux. En bas à gauche se trouve une partie de l'anneau de pointe du bassin. Cet anneau de pic a été modifié par des impacts ultérieurs. Il s'agit d'une observation à haute résolution, à 21 mètres par pixel, donc l'image complète fait environ 27 kilomètres carrés. Image : NASA/JHUAPL/CIW
Il y a eu plusieurs articles publiés sur les creux au cours de la dernière année, et j'ai pensé qu'il était temps de les lire et de voir ce que les scientifiques pensent qu'ils sont. Il y a deux documents en particulier que je regarde. Le premier, publié en 2013 par David Blewett et de nombreux coauteurs, décrit les creux et les contextes géologiques dans lesquels ils se produisent. Le second, publié en 2014 par Rebecca Thomas et trois coauteurs, utilise une approche quantitative pour tenter de comprendre quels facteurs favorisent la formation de creux.
Des creux ont été remarqués pour la première fois sur les photos de Mariner 10, mais les images n'étaient pas assez détaillées pour montrer aux scientifiques ce qu'ils étaient vraiment. Dans un numéro spécial Mariner 10 de Physique de la Terre et intérieurs planétaires à partir de 1977, Peter Schultz en décrit les traits distinctifs :
De nombreux cratères sur Mercure présentent des contrastes distinctifs entre les régions du sol, des murs et du bord. Le cratère de 120 km de diamètre Zeami (148°, -2°), par exemple, contient à la fois des matériaux de plaine sombre et lisse et des taches brillantes et mal définies. Les relations de superposition entre ces taches claires et les plaines sombres ne peuvent pas être déterminées avec certitude en raison d'une résolution inadéquate. Cependant, les extensions irrégulières étroites de matière sombre entre les taches claires suggèrent un empiètement par les plaines sombres.
Les images Mariner 10 sont très faciles à parcourir, grâce aux formidables archives d'images Mariner 10 de l'Arizona State University. Sélectionnez simplement un nom de fonctionnalité dans la liste déroulante de la page de recherche avancée et vous y êtes. Voici à quoi ressemblait Zeami dans Mariner 10. C'est intrigant, mais essayer de comprendre quelles sont ces taches lumineuses sur le sol du cratère, c'est comme regarder une tache d'encre de Rorschach.
Vue marine du cratère Zeami Le cratère Zeami a un diamètre d'environ 130 kilomètres, et les images de Mariner 10 ont montré qu'il contenait des taches brillantes. Image : NASA/JPL
Grâce à MESSENGER, nous obtenons de bien meilleures vues de ce terrain intrigant. Les données MESSENGER sont également très faciles à rechercher. Je suis allé sur la Quickmap, j'ai basculé la grille de latitude/longitude et j'ai zoomé sur l'emplacement de Zeami. Cliquez sur la petite clé en haut à droite de l'écran et vous pouvez obtenir un outil de boîte ou un outil de polygone pour dessiner une région d'intérêt sur la carte. Cliquez sur la région d'intérêt et sélectionnez l'outil de requête, puis vous pouvez sélectionner le type de données que vous souhaitez télécharger. J'ai trouvé un ensemble de 10 images de caméra à angle étroit couvrant le cratère et les ai cousues ensemble dans Photoshop. Ensuite, j'ai trouvé des données de couleur
MESSENGER vue du cratère Zeami Zeami fait environ 130 kilomètres de diamètre. Son sol est parsemé de "creux" bleutés et lumineux. Image : NASA/JHUAPL/CIW/Emily Lakdawalla
Une sacrée différence, hein ? Nous pouvons immédiatement apprendre deux choses sur les taches de couleurs vives et lumineuses à l'intérieur de Zeami. Premièrement, elles ont tendance à avoir une couleur bleue distinctive dans le type d'images en fausses couleurs préféré de l'équipe MESSENGER. Deuxièmement, ce sont des dépressions dans le fond du cratère - vous pouvez le dire à partir de l'emplacement des ombres à l'intérieur - mais ce ne sont certainement pas des cratères d'impact. Vous pouvez voir beaucoup de petits cratères d'impact à l'intérieur du sol de Zeami, ils ont la forme d'un bol de manuel. Les creux semblent un peu comme si la surface était rongée, comme si quelqu'un avait éclaboussé de l'acide à l'intérieur du cratère. Partout sur Mercure, la matière brillante et bleuâtre située à l'intérieur des cratères a une apparence similaire.
Le Thomas et al. Le document définit les creux comme « des dépressions peu profondes, à fond plat et à bords escarpés, généralement entourées de dépôts brillants et se produisant généralement dans des cratères d'impact ». Leur aspect est nettement différent de celui des fosses volcaniques, que Mercure a aussi en abondance. Les fosses volcaniques sont plus profondes que les creux et ont des sols irréguliers, tandis que les creux sont peu profonds et ont des sols plats.
Creuses et fosses dans le cratère Lermontov Le cratère Lermontov a un diamètre de 166 kilomètres. Son sol plat contient trois types de trous : les cratères d'impact, les fosses volcaniques et les creux. Les fosses volcaniques sont profondes, de forme irrégulière et entourées d'un halo de matière rougeâtre. Les creux sont moins profonds, plus petits et brillants. Image : NASA/JHUAPL/CIW
Il ne semble pas y avoir d'endroits où il y a des cratères d'impact au-dessus des creux, ce qui signifie qu'ils sont jeunes, très jeunes, ils sont peut-être en train de se former aujourd'hui. Blewett et al. constatez que la plupart des creux se trouvent à l'intérieur des cratères, mais il y a quelques exceptions. En général, les creux semblent se trouver près d'un autre type distinctif de surface de Mercure, que l'équipe de MESSENGER a appelé "matériau à faible réflectance" et a tendance à abréger "LRM". Vous savez ce que je pense des acronymes et des sigles. Je vais l'appeler "des trucs sombres". Blewett a également signalé une tendance des creux à se produire uniquement dans certaines parties des cratères - comme les bords faisant face à l'équateur. Ou sur des cratères près des "pôles chauds" de Mercure. (En raison de l'étrange résonance spin-orbite de Mercure et de son orbite elliptique, les longitudes 0° et 180° reçoivent beaucoup plus de chaleur solaire que les longitudes 90° et 270°, ces longitudes sont appelées respectivement « pôles chauds » et « pôles froids ». ) Ces tendances géographiques sont intrigantes, car la partie du bord du cratère qui fait face à l'équateur reçoit plus de lumière directe du soleil que la partie qui est opposée à l'équateur. Les creux résultent-ils du chauffage solaire de la surface d'une manière ou d'une autre ?
Températures au pôle sud de Mercure Sortie d'un modèle informatique montrant les températures maximales au pôle sud de Mercure au cours d'une année mercurienne. La résonance spin-orbite 3:2 de Mercure lui donne deux "pôles froids" à 90° et 270° de longitude. Image : NASA/JHUAPL/CIW
Bien que les creux se trouvent souvent dans les cratères, ils ne se trouvent pas exclusivement dans les cratères. On les trouve aussi parfois dans les plaines, en dehors de tout cratère. Même dans les cratères, ils peuvent être trouvés dans toutes les différentes parties d'un cratère : sol, pic central, paroi, bord, éjecta. Le fait qu'ils se trouvent dans tant d'endroits suggère qu'ils ont quelque chose à voir avec un type particulier de matériau exposé à la surface plutôt qu'un processus géologique particulier.
Le Thomas et al. l'article est similaire à celui de Blewett et al. un, sauf que l'approche de Thomas est un peu plus numérique et rigoureuse. Ils ont systématiquement cartographié les creux et les fosses sur toute la planète, en regardant chaque photo MESSENGER avec une résolution suffisante, et ont trouvé les tendances suivantes :
- 0,08 % de la surface est recouverte de creux, en 445 groupes (ce qui est comparé aux 140 groupes analysés dans l'article de Blewett). Ils ont également noté 173 groupes de fosses et 24 zones de terrain creusé, qui sont distincts des creux.
- Les creux manquent sensiblement (bien qu'ils ne soient pas absents) dans les plaines à haute réflectance de haute latitude nord et dans le bassin de Caloris et Rembrandt.
- Ils ne sont pas non plus visibles aux hautes latitudes sud, mais en raison de l'orbite elliptique de MESSENGER, la couverture de l'image dans cette zone peut ne pas être d'une résolution suffisamment élevée.
Thomas a demandé si les tendances géographiques observées par Blewett et al. étaient réelles ou non, en regardant la zone couverte par les creux dans différents bacs de latitude et de longitude. Premièrement : y a-t-il plus de creux près des pôles chauds ? Ils ont constaté que oui, en effet, il y a une tendance à trouver plus de creux près des pôles chauds, 0° et 180°, qu'aux pôles froids, bien qu'il y ait des creux à toutes les longitudes clairement, tout ce qui améliore la formation de creux près du chaud pôles ne les empêche pas de se former à proximité des pôles froids.
Qu'en est-il de la suggestion qu'il y a plus de creux sur les pentes faisant face à l'équateur ? Thomas a souligné que la plupart du temps, les creux ne semblent se trouver que sur les pentes faisant face à l'équateur car les pentes faisant face aux pôles sont ombragées, nous ne pouvons donc tout simplement pas voir s'il y a ou non des creux là-bas ! Mais sur certaines images, il est possible de voir le versant orienté vers les pôles, et dans 8% de ces cas, ils se sont formés préférentiellement sur le versant orienté vers l'équateur. Mais ce n'est clairement pas une corrélation très forte. "[La plupart] des creux se trouvent sur des surfaces planes ou sur des pentes d'aspects opposés au sein d'un groupe, nous ne trouvons donc pas que la formation préférentielle sur les pentes exposées au soleil est une caractéristique commune des creux."
Une chose Thomas et al. On a remarqué une très forte corrélation entre l'emplacement des fosses volcaniques et des creux : il y a des creux situés à près de 74 % des fosses que Thomas a identifiées à haute résolution. Ils ont également confirmé la tendance selon laquelle Blewett et al. remarqué des creux se produisant près de la substance sombre. Plus précisément, « les creux incisent le matériau à faible réflectance et sont recouverts et/ou halos par un matériau relativement bleu brillant. » Ils ont souligné une illustration vraiment cool de cela : un cratère qui a frappé la frontière entre des plaines plus sombres et des plaines plus lumineuses. À l'intérieur de ce cratère, il y a des creux - mais seulement dans la moitié du cratère qui traverse les plaines les plus sombres.
Cratère à moitié creusé Un cratère sans nom de 80 kilomètres a frappé le bord sud du bassin d'impact Rembrandt de Mercure. Sa partie nord est à l'intérieur de Rembrandt, sa partie sud à l'extérieur. Rembrandt est rempli d'un matériau plus brillant, la zone à l'extérieur de Rembrandt est constituée d'un matériau dit à faible réflectance. (La limite entre les deux inclinaisons à travers cette image du coin supérieur gauche au coin inférieur droit.) À l'intérieur du petit cratère, des creux se sont formés, mais uniquement sur la partie du cratère qui traverse le matériau à faible réflectance. Image : NASA/JHUAPL/CIW/Emily Lakdawalla
Que faire de toutes ces associations ? Les deux articles sont parvenus à des conclusions similaires. Tout le monde semble convenir que les creux se forment lorsque quelque chose à la surface de Mercure se sublime (passe du solide au gaz). Il serait logique que cela se produise plus facilement dans des endroits plus exposés au soleil, comme les pôles chauds et les pentes faisant face à l'équateur. Une légère inquiétude est qu'il devrait également y avoir une tendance à plus de creux plus près de l'équateur - cette association devrait être plus forte que l'association avec les pôles chauds, mais ce n'était pas un résultat fort dans l'étude de Thomas et al. papier. Il est difficile de trouver des tendances latitudinales dans les données MESSENGER car l'altitude de l'orbite varie beaucoup, cependant. Pourtant, même l'association avec les pôles chauds et les pentes faisant face à l'équateur n'est pas très forte. Les creux peuvent se former à n'importe quelle latitude et sur n'importe quel type de pente.
Au lieu de cela, Thomas et al. indiquent l'association de creux avec des fosses volcaniques. Le volcanisme serait venu avec la chaleur, alors peut-être que la chaleur volcanique a amélioré quel que soit le processus qui crée les creux : « Si l'activité magmatique était contemporaine de la formation de creux sur ces sites, la chaleur du magma souterrain aurait pu mobiliser le composant volatil de la roche hôte. Ce composant peut soit remonter à la surface, se condenser puis être éliminé par sublimation, éventuellement aidée par la chaleur du dessous, soit monter sous forme de gaz et provoquer la formation de creux par effondrement du matériau de surface en raison d'une perte de volume dans le substrat sous-jacent. Ils ont trouvé des preuves des deux processus dans différents types de creux de la planète.
Mais la plupart des creux ne se trouvent pas près des fosses volcaniques, ils se trouvent près des cratères, dans des endroits où des matériaux ont été excavés en profondeur (comme dans les pics de cratère, les anneaux de pic et les murs). Thomas et al émettent l'hypothèse que les cratères exposent un matériau spécial de formation de creux depuis la profondeur, probablement le "matériau à faible réflectance" que l'on trouve à travers Mercure. Il peut s'agir de plaines de Mercure régulières qui sont assombries par un matériau inconnu, un matériau qui peut également se sublimer pour provoquer la formation de creux.
Quel est ce matériau ? Hélas, il ne semble pas que MESSENGER puisse nous le dire. MESSENGER a fait un travail fantastique en réalisant notre premier relevé de la planète la plus intime, mais il ne peut pas tout faire. Dans les missions spatiales, il y a toujours des échanges entre la résolution et la couverture surfacique : si vous voulez couvrir toute la planète, vous devez le faire à une résolution inférieure si vous voulez des données haute résolution, vous ne pouvez pas couvrir toute la planète. Cela est vrai à la fois pour la résolution spatiale (des pixels plus petits signifient une résolution plus élevée, mais il faut plus de pixels pour couvrir la même zone) et la résolution spectrale (une plus grande capacité à distinguer les couleurs se vend souvent contre la résolution spatiale). Avant MESSENGER, nous ne savions pas à quoi ressemblait la plupart de Mercure. Grâce à MESSENGER, tout Mercure a été cartographié pour la première fois. Blewett et Thomas et d'autres ont systématiquement étudié la planète et nous ont indiqué où se trouve la géologie la plus intrigante de Mercure.Le suivi de ces découvertes sera le travail de la prochaine mission : BepiColombo, qui est actuellement en construction pour un lancement prévu en juillet 2016 et une arrivée en janvier 2024 – c'est dans dix ans, wow.
MESSENGER n'est pas encore tout à fait mort, cependant. Pas de loin, en fait. Alors que la mission est maintenant dans sa deuxième extension, le vaisseau spatial plonge de plus en plus bas dans son orbite, ce qui rapproche sa caméra (et d'autres instruments), rétrécissant le champ de vision et augmentant la résolution. Grâce aux cartes globales qu'ils ont développées, ils peuvent zoomer de plus en plus sur les caractéristiques intrigantes de la surface de Mercure. La mosaïque ci-dessous est l'une de ces observations à basse altitude, d'un petit cratère avec des creux exposés émanant d'une couche particulière exposée dans sa paroi. Il y a donc beaucoup plus à venir de MESSENGER !
Des cavités exposées dans une petite paroi du cratère Mercury Il s'agit de la première série d'images acquises lors de la campagne d'imagerie à basse altitude de MESSENGER, un élément clé de sa deuxième mission prolongée. L'imagerie à basse altitude permet des vues à plus haute résolution, ce cratère n'a que 15 kilomètres de diamètre et l'image a une résolution de 16 mètres par pixel. Près du bord du cratère se trouvent des creux, qui semblent tous se former à la même altitude dans le cratère, peut-être à la suite de l'exposition d'une couche contenant un matériau pouvant se sublimer d'un solide à un gaz. Image : NASA/JHUAPL/CIW
Quelles sont ces zones longues, lisses et opposées longitudinalement d'un pôle à l'autre sur Mercure ? - Astronomie
Il s'agit d'une continuation en partie de la demande Ser. n° 08/825 842 déposée le 14 avril 1997, qui est une continuation de la demande Ser. No. 08/385,931 déposé le 3 février 1995, maintenant abandonné, qui est une continuation de Ser. n° 08/095 797, maintenant US Pat. n° 5 403 312 déposé le 22 juillet 1993.
1. Instrument électrochirurgical ayant un effecteur terminal, dans lequel ledit effecteur terminal comprend :
des première et seconde surfaces d'interface opposées, lesdites surfaces d'interface capables d'engager le tissu entre elles, et ledit effecteur terminal capable d'y recevoir de l'énergie bipolaire
un élément de coupe disposé sur ledit instrument pour couper le tissu engagé par ledit effecteur d'extrémité lorsque ledit élément de coupe est actionné, dans lequel ladite première surface d'interface comprend une première fente s'étendant longitudinalement à travers elle pour recevoir ledit élément de coupe
une cartouche contenant au moins une rangée d'agrafes et au moins un dispositif d'entraînement adapté pour appliquer lesdites agrafes au tissu engagé par ledit effecteur d'extrémité, ladite cartouche ayant une seconde fente s'étendant longitudinalement à travers elle pour recevoir ledit élément de coupe, lesdites première et seconde fentes agencées pour permettre ledit élément de coupe doit se déplacer latéralement par rapport à ladite au moins une rangée d'agrafes, ladite cartouche formant au moins une partie de ladite seconde surface d'interface
une enclume pour recevoir et former lesdites agrafes, ladite enclume formant au moins une partie de ladite première surface d'interface
des premier et deuxième pôles électriquement isolés positionnés sur ladite première surface d'interface et comprenant des électrodes électriquement opposées, dans lequel ledit premier pôle est composé de première et deuxième électrodes allongées sensiblement parallèles disposées sur les côtés opposés de ladite première fente et ledit deuxième pôle comprend une électrode positionnée sur ledit enclume
des première et seconde arêtes de compression s'étendant depuis ladite première surface d'interface, dans lequel lesdites première et seconde électrodes comprennent au moins une partie desdites première et seconde arêtes de compression
des troisième et quatrième nervures de compression électriquement isolantes s'étendant à partir de ladite deuxième surface d'interface
une première surface de contact avec les tissus sur lesdites première et seconde nervures de compression, dans laquelle ladite première surface de contact avec les tissus a une largeur d'environ 0,020 pouces
une seconde surface de contact avec le tissu sur lesdites troisième et quatrième nervures de compression, dans laquelle ladite seconde surface de contact avec le tissu a une largeur d'environ 0,020 pouce et
une région d'isolation en retrait séparant ledit premier pôle dudit second pôle dans laquelle ladite région d'isolation en retrait comprend une surface de contact avec les tissus en retrait ayant une largeur d'environ 0,020 pouces, ladite surface de contact avec les tissus en retrait étant approximativement au niveau de ladite partie de ladite première surface d'interface comprenant ladite enclume .
2. Dispositif électrochirurgical selon la revendication 1, dans lequel lesdites première et seconde électrodes comprennent une série de régions d'électrodes communiquant électriquement en quinconce sur ladite première surface d'interface.
3. Dispositif électrochirurgical selon la revendication 1, dans lequel ladite une ou plusieurs premières électrodes comprend une électrode ayant une forme relativement circulaire et est située sur une circonférence externe de ladite première surface d'interface et
dans lequel ladite ligne de coupe est située radialement vers l'intérieur depuis ladite électrode relativement circulaire.
4. Un instrument électrochirurgical comprenant :
un moyen d'actionnement couplé à ladite poignée,
un effecteur terminal couplé à l'extrémité distale desdits moyens d'actionnement,
un moyen pour communiquer de l'énergie électrique bipolaire d'une source d'énergie bipolaire audit effecteur terminal,
ledit effecteur terminal comprenant :
des première et seconde surfaces d'interface opposées, lesdites surfaces d'interface capables d'engager le tissu entre elles, et ledit effecteur terminal capable d'y recevoir de l'énergie bipolaire
un élément de coupe disposé sur ledit instrument pour couper le tissu engagé par ledit effecteur d'extrémité lorsque ledit élément de coupe est actionné, dans lequel ladite première surface d'interface comprend une première fente s'étendant longitudinalement à travers elle pour recevoir ledit élément de coupe
une cartouche contenant au moins une rangée d'agrafes et au moins un dispositif d'entraînement adapté pour appliquer lesdites agrafes au tissu engagé par ledit effecteur d'extrémité, ladite cartouche ayant une seconde fente s'étendant longitudinalement à travers elle pour recevoir ledit élément de coupe, lesdites première et seconde fentes agencées pour permettre ledit élément de coupe doit se déplacer latéralement par rapport à ladite au moins une rangée d'agrafes, ladite cartouche formant au moins une partie de ladite seconde surface d'interface
une enclume pour recevoir et former lesdites agrafes, ladite enclume formant au moins une partie de ladite première surface d'interface
des premier et deuxième pôles électriquement isolés positionnés sur ladite première surface d'interface et comprenant des électrodes électriquement opposées, dans lequel ledit premier pôle est composé de première et deuxième électrodes allongées sensiblement parallèles disposées sur les côtés opposés de ladite première fente et ledit deuxième pôle comprend une électrode positionnée sur ledit enclume
des première et seconde arêtes de compression s'étendant depuis ladite première surface d'interface, dans lequel lesdites première et seconde électrodes comprennent au moins une partie desdites première et seconde arêtes de compression
des troisième et quatrième nervures de compression électriquement isolantes s'étendant à partir de ladite deuxième surface d'interface
une première surface de contact avec les tissus sur lesdites première et seconde nervures de compression, dans laquelle ladite première surface de contact avec les tissus a une largeur d'environ 0,020 pouces
une seconde surface de contact avec le tissu sur lesdites troisième et quatrième nervures de compression, dans laquelle ladite seconde surface de contact avec le tissu a une largeur d'environ 0,020 pouce et
une région d'isolation en retrait séparant ledit premier pôle dudit second pôle dans laquelle ladite région d'isolation en retrait comprend une surface de contact avec les tissus en retrait ayant une largeur d'environ 0,020 pouces, ladite surface de contact avec les tissus en retrait étant approximativement au niveau de ladite partie de ladite première surface d'interface comprenant ladite enclume .
5. Dispositif électrochirurgical selon la revendication 4, dans lequel lesdites première et seconde électrodes comprennent une série de régions d'électrodes communiquant électriquement en quinconce sur ladite première surface d'interface.
La présente invention concerne un instrument électrochirurgical amélioré pour la cautérisation, la coagulation et/ou le soudage de tissus lors de la réalisation d'interventions chirurgicales, notamment d'interventions endoscopiques.
CONTEXTE DE L'INVENTION
Les interventions chirurgicales nécessitant l'incision des tissus peuvent provoquer des saignements au site de l'incision. Avant que les chirurgiens aient les moyens de contrôler les saignements, de nombreuses interventions chirurgicales étaient assez difficiles à réaliser en raison d'une perte de sang excessive. L'hémostase est encore plus cruciale en chirurgie endoscopique ou laparoscopique où, si le saignement n'est pas maîtrisé, la laparoscopie doit être abandonnée et le corps de la patiente coupé pour effectuer une chirurgie ouverte afin que le saignement inaccessible puisse être contrôlé.
Ainsi, diverses techniques ont été adaptées pour contrôler les saignements avec des degrés de succès variables, telles que, par exemple, la suture, l'application de clips sur les vaisseaux sanguins et l'agrafage, ainsi que l'électrocoagulation et d'autres techniques thermogéniques. Les progrès dans l'assemblage des tissus, la réparation des tissus et la fermeture des plaies ont également permis des interventions chirurgicales auparavant impossibles ou trop risquées.
Initialement, la suture était l'un des principaux moyens d'assurer l'hémostase et de joindre les tissus. Avant l'introduction d'autres moyens de réparation hémostatique et tissulaire, les chirurgiens devaient passer beaucoup de temps à recoudre les tissus des patients.
Les clips chirurgicaux ont été introduits comme moyen de fermer les vaisseaux sanguins, en particulier lors de la coupe de tissus hautement vascularisés. L'application de clips chirurgicaux, cependant, peut être lourde dans certaines procédures. Les navires doivent être identifiés. Ensuite, un clip doit être appliqué individuellement des deux côtés de la coupe prévue de chaque navire identifié. En outre, il peut être difficile de trouver certains vaisseaux, en particulier lorsque le vaisseau est entouré de tissu adipeux.
Les agrafeuses chirurgicales ont été efficaces pour réduire le temps nécessaire pour attacher les tissus ensemble. Il existe différents types d'agrafeuses chirurgicales. Des agrafeuses ont été utilisées pour la jonction des tissus et pour assurer l'hémostase en conjonction avec la coupe des tissus. De tels dispositifs comprennent, par exemple, des instruments de coupe et d'agrafage linéaires et circulaires. Typiquement, un dispositif de coupe linéaire a des rangées parallèles d'agrafes avec une fente pour qu'un moyen de coupe se déplace entre les rangées d'agrafes. Ce type d'agrafeuse chirurgicale sécurise le tissu pour une coupe améliorée, relie les couches de tissu et assure l'hémostase en appliquant des rangées parallèles d'agrafes aux couches de tissu environnant lorsque le moyen de coupe coupe entre les rangées parallèles. Ces types de dispositifs de coupe et d'agrafage ont été utilisés avec succès dans des procédures impliquant des tissus charnus tels que des muscles ou des intestins, en particulier dans des procédures de résection intestinale. Des dispositifs de coupe et d'agrafage circulaires ont été utilisés avec succès, par exemple, dans des procédures anastomotiques où une lumière est jointe. Cependant, les résultats avec les dispositifs de coupe et d'agrafage ont été moins qu'optimaux lorsque la procédure implique la coupe de tissus hautement vascularisés, tels que le mésentère ou les annexes, qui sont sujets à des problèmes d'hémostase.
Des dispositifs d'électrocautérisation ont également été utilisés pour effectuer l'hémostase. Les dispositifs monopolaires utilisent une électrode associée à un instrument de coupe ou de cautérisation et une électrode de retour à distance, généralement collée à l'extérieur du patient. Plus récemment, des instruments bipolaires ont été utilisés car le courant de cautérisation est généralement limité au tissu entre deux électrodes de l'instrument.
Des pinces bipolaires ont été utilisées pour la coupe et/ou la coagulation dans diverses procédures. Par exemple, des pinces bipolaires ont été utilisées dans des procédures de stérilisation où les trompes de Fallope sont scellées. Généralement, les pinces bipolaires saisissent le tissu entre deux pôles et appliquent un courant électrique à travers le tissu saisi. Cependant, les pinces bipolaires présentent certains inconvénients, dont certains incluent la tendance du courant à s'arcer entre les pôles lorsque le tissu est mince ou la pince à être courte lorsque les pôles de la pince se touchent. L'utilisation de pinces pour la coagulation est également très dépendante de la technique et les pinces ne sont pas adaptées pour cautériser simultanément une plus grande surface de tissu.
Des ciseaux bipolaires ont été décrits dans lesquels deux lames de ciseaux agissent comme deux électrodes ayant des surfaces de cisaillement isolées. Ce dispositif coupe mécaniquement le tissu au fur et à mesure que le courant électrique coagulant est délivré au tissu sur le trajet du courant. Les ciseaux bipolaires sont également très dépendants de la technique dans leur utilisation.
Dans les dispositifs antérieurs, de l'énergie électrochirurgicale a été délivrée au tissu biologique afin de créer une région de coagulation, comme, par exemple, de chaque côté d'une incision, empêchant ainsi le sang et d'autres fluides corporels de s'échapper de l'incision. Dans les dispositifs de l'art antérieur, le chirurgien a utilisé un retour tactile et des indices visuels pour déterminer quand le tissu est correctement coagulé. En variante, des circuits de rétroaction électrique ou de synchronisation peuvent être utilisés pour déterminer quand la coagulation est terminée. Dans les appareils électrochirurgicaux dans lesquels la région de coagulation est partiellement ou totalement obscurcie par les mâchoires de l'effecteur terminal, il peut être difficile pour le chirurgien de juger du degré de coagulation afin de désactiver l'énergie bipolaire ou de s'assurer que le degré d'hémostase est suffisant avant la coupe. Dans les dispositifs où la rétroaction ou la synchronisation est utilisée pour calculer le degré de coagulation, il est souhaitable de s'assurer que l'instrument traite le tissu de manière uniforme et prévisible. Il serait donc avantageux de développer un instrument électrochirurgical amélioré dans lequel la disposition des électrodes, des nervures de compression et des régions d'isolation a été optimisée pour améliorer la coagulation des tissus.
C'est donc un objet de la présente invention de fournir un instrument électrochirurgical hémostatique qui peut fournir efficacement une hémostase dans de multiples types et épaisseurs de tissus, par exemple, dans des zones de tissus charnus ou vasculaires, et des tissus à impédance élevée, faible ou combinée. L'hémostase est utilisée ici pour signifier généralement l'arrêt du saignement, y compris par coagulation, cautérisation et/ou jonction ou soudage de tissus.
C'est un autre objet de l'invention de proposer un dispositif hémostatique bipolaire qui est capable d'être utilisé pour cautériser ou souder simultanément une zone ou une longueur de tissu relativement plus grande que dans les dispositifs connus antérieurement.
C'est un autre objet de l'invention de proposer un dispositif d'électrocoagulation bipolaire ayant des électrodes allongées ou en barre.
Un autre objet de l'invention est de proposer un moyen hémostatique pour fournir une ligne de coagulation adjacente à un trajet de coupe d'un moyen de coupe pour diviser le tissu.
Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de coupe et d'agrafage avec un moyen d'électrocautérisation pour le soudage ou la cautérisation des tissus le long d'un trajet de coupe.
Ces objets et d'autres de l'invention sont décrits dans un dispositif électrochirurgical ayant un effecteur terminal avec des surfaces d'interface opposées associées à des mâchoires pour engager le tissu entre elles, et deux pôles électriquement opposés situés sur une ou les deux surfaces opposées. Les pôles sont isolés les uns des autres avec un matériau isolant, ou, lorsque les pôles sont sur des surfaces d'interface opposées, ils sont décalés les uns des autres de sorte qu'ils ne soient pas diamétralement opposés les uns aux autres sur des surfaces d'interface.
Un instrument électrochirurgical d'un mode de réalisation préféré comprime le tissu dans une zone de compression entre une première surface d'interface et une seconde surface d'interface et applique de l'énergie électrique à travers la zone de compression. La première surface d'interface comprend : un premier pôle d'une source d'énergie bipolaire, qui s'interface avec le tissu comprimé dans la zone de compression et un deuxième pôle électriquement isolé du premier pôle et situé sur la même surface d'interface ou opposée. Les pôles électriquement isolés sont définis ici pour signifier des électrodes isolées les unes des autres par un matériau isolant dans l'effecteur terminal et/ou décalées les unes des autres sur des surfaces opposées.
Dans un mode de réalisation préféré, la zone de compression est une zone définie par une crête de compression sur l'une des surfaces d'interface qui comprime le tissu contre l'autre surface d'interface. En outre, il peut y avoir une crête de compression sur les deux surfaces d'interface. Une zone de coagulation est définie par le premier pôle, le deuxième pôle et un isolant isolant le premier pôle du deuxième pôle. Le deuxième pôle, situé sur l'une des surfaces d'interface, est généralement adjacent à l'isolateur sur la même surface d'interface ou en face de l'isolateur sur une surface opposée. Cet agencement isole électriquement les deux pôles et permet au trajet de courant entre les premier et deuxième pôles de traverser une zone souhaitée de tissu.
On pense que la compression des tissus normalise l'impédance des tissus en réduisant les différences structurelles dans les tissus qui peuvent provoquer des différences d'impédance. La compression arrête également un flux sanguin important et évacue le sang qui agit comme un dissipateur de chaleur, en particulier lorsqu'il circule dans les vaisseaux sanguins. Ainsi, la compression optimise l'apport d'énergie au tissu en partie en permettant au taux d'apport d'énergie de dépasser le taux de dissipation dû au flux sanguin. La disposition des électrodes, qui constituent les pôles, est importante pour assurer que le courant passant entre les deux pôles traverse la zone de compression. De plus, l'isolation ou l'isolement des pôles opposés les uns par rapport aux autres sur l'instrument permet la compression des tissus sans court-circuit des pôles de l'instrument ni arc électrique courant dans les instruments bipolaires.
Dans un mode de réalisation d'un dispositif électrochirurgical selon la présente invention, le premier pôle électriquement isolé comprend des première et seconde électrodes formant une première arête de compression positionnée sur une première surface de la première mâchoire de chaque côté d'un canal de couteau. Dans ce mode de réalisation de l'invention, les surfaces en contact avec le tissu des premières électrodes sont d'environ 0,02 pouce à environ 0,04 pouce. La partie de la seconde mâchoire opposée au premier pôle isolé électriquement est un isolant qui forme une seconde arête de compression. La première mâchoire comprend en outre une première région d'isolation en retrait ayant une largeur comprise entre environ 0,01 et environ 0,04 pouces et qui est en retrait de la partie en contact avec le tissu du premier pôle électriquement isolé et positionnée sur la surface de la première mâchoire à l'extérieur du premier pôle. La seconde mâchoire peut également comprendre une seconde région d'isolation en retrait opposée à la première région d'isolation en retrait. La deuxième région étagée peut avoir une largeur approximativement égale à la largeur de la première région étagée. La première mâchoire peut également comprendre le deuxième pôle électriquement isolé dans une position à l'extérieur du premier isolant en retrait de telle sorte que la distance entre la partie en contact avec le tissu de la première électrode étagée et la surface en contact avec le tissu de la deuxième électrode soit comprise entre environ 0,001 pouces à environ 0,045 pouces.
Ainsi, la compression des tissus et la disposition des électrodes permettent une cautérisation plus efficace et offrent l'avantage d'obtenir une hémostase dans une large gamme d'impédance, d'épaisseur et de vascularité des tissus.
La compression est de préférence équilibrée pour éviter de provoquer des dommages tissulaires inacceptables dus à une compression excessive. Un espace entre les mâchoires peut varier en fonction de l'application prévue de l'instrument ou des épaisseurs de tissu sur lesquelles l'instrument est utilisé.
Dans une variante de réalisation de l'invention, le premier pôle est situé sur une première surface d'interfaçage d'un premier mors et le deuxième pôle est situé sur le même mors que le premier pôle, mais pas sur la surface d'interfaçage.
La présente invention propose également un dispositif capable de coaguler une ligne ou un chemin de tissu le long ou latéralement d'une ligne de coupe ou d'un chemin de coupe. Dans un mode de réalisation, le premier pôle comprend une électrode allongée. L'électrode allongée ainsi que l'isolant adjacent forment une crête pour comprimer le tissu à cautériser. Le deuxième pôle est adjacent à l'isolateur sur un côté opposé de l'isolateur au premier pôle.
Dans un mode de réalisation préféré, un moyen de coupe pour couper le tissu est incorporé dans le dispositif et le dispositif fournit des lignes hémostatiques adjacentes au trajet du moyen de coupe. Bien entendu, la coupe peut se produire à tout moment avant, pendant ou après la cautérisation ou le soudage. Dans une variante de ce mode de réalisation préféré, des moyens d'agrafage sont prévus sur un ou sur les deux côtés du chemin de coupe.
Dans un mode de réalisation, un moyen indicateur communique à l'utilisateur que le tissu a été cautérisé à un degré souhaité ou prédéterminé.
Dans un autre mode de réalisation, la coagulation est achevée avant toute coupe mécanique, c'est-à-dire l'actionnement des moyens de coupe. Si un moyen indicateur est utilisé, une fois le tissu cautérisé, le moyen de coupe peut être actionné pour couper entre les barres parallèles tandis que les rangées d'agrafes sont appliquées sur le tissu.
Dans un autre mode de réalisation, le dispositif hémostatique est incorporé dans une fraise linéaire similaire à une agrafeuse mécanique à coupe linéaire. Dans ce mode de réalisation, le dispositif hémostatique comprend deux barres d'électrodes allongées parallèles et jointives qui forment un pôle, et une fente pour qu'un moyen de coupe se déplace entre les barres. Facultativement, une ou plusieurs rangées d'agrafes peuvent être prévues de chaque côté de la fente et des barres pour fournir une hémostase supplémentaire. En fonctionnement, le tissu est serré entre deux mâchoires. De l'énergie électrique sous forme de courant radiofréquence est appliquée au tissu comprimé pour cautériser les vaisseaux sanguins le long des deux barres parallèles.
Un autre mode de réalisation fournit un moyen pour détecter des impédances anormales ou d'autres paramètres électriques qui sont hors d'une plage prédéterminée. Par exemple, les moyens de détection peuvent être utilisés pour indiquer quand l'instrument a été appliqué à un tissu présentant des impédances hors de la plage pour une bonne coagulation anticipée. Il peut également être utilisé pour détecter d'autres anomalies de l'instrument. Il est possible de détecter la condition anormale, par exemple, en utilisant des comparaisons de plages normales d'impédances tissulaires initiales dans l'électronique d'interface. Cela pourrait être détecté dans les premières millisecondes de l'application de l'énergie RF et ne présenterait pas une dose thérapeutique significative d'énergie. Un mécanisme d'avertissement peut être utilisé pour avertir l'utilisateur lorsque l'impédance est hors de portée. Lors du repositionnement de l'instrument, les mêmes critères de mesure s'appliqueraient et si l'impédance tissulaire était à nouveau hors de portée, l'utilisateur serait à nouveau averti. Ce processus se poursuivrait jusqu'à ce que la plage d'impédance normale soit satisfaite et qu'une bonne coagulation puisse être prévue.
De manière similaire, un autre mode de réalisation propose un dispositif de soudage et de cautérisation des tissus similaire à une agrafeuse intraluminale. De préférence, les pôles sont formés de deux électrodes circulaires concentriques séparées par un isolant. Les électrodes qui composent les pôles peuvent être situées soit sur la cartouche de l'agrafeuse, soit sur l'enclume.
Ces objets et d'autres de l'invention seront mieux compris à partir de la description détaillée ci-jointe des dessins, lorsqu'elle est prise en conjonction avec la description détaillée de l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES DESSINS
FIGUE. 1 est une vue en élévation latérale d'un instrument d'agrafage et de coupe linéaire d'électrocautérisation endoscopique d'un mode de réalisation de la présente invention
FIGUE. 2 est une vue en coupe latérale de l'instrument de la Fig. 1
FIGUE. 3 est une vue en coupe partielle de l'extrémité distale de l'instrument de la fig. 1 en position ouverte
FIGUE. 4 est une vue en coupe partielle de l'extrémité distale de l'instrument de la fig. 1 en position fermée, non tirée
FIGUE. 5 est une vue en coupe partielle de l'extrémité distale de l'instrument de la fig. 1 en position fermée, mise à feu
FIGUE. 6 est une vue en coupe frontale de l'extrémité distale de l'instrument de la Fig. 3 prises le long de la ligne 6--6
FIGUE. 7 est une vue de dessous isolée de la mâchoire d'enclume de l'instrument de la fig. 1
FIGUE. 8 est une vue de dessus isolée d'une cartouche de l'instrument de la Fig. 1
FIGUE. 9 est une vue en coupe latérale de la mâchoire de la Fig. 7 le long de la ligne 9--9
FIGUE. 10 est un organigramme illustrant un système de rétroaction de la présente invention
FIGUE. 11 est une vue en coupe frontale de l'effecteur d'extrémité d'un autre mode de réalisation de la présente invention
FIGUE. 12 est une vue en coupe transversale avant de l'effecteur d'extrémité d'un autre mode de réalisation de la présente invention
FIGUE. 13 est une vue en coupe transversale avant de l'effecteur d'extrémité d'un autre mode de réalisation de la présente invention
FIGUE. 14 est une vue en coupe frontale de l'effecteur d'extrémité d'un autre mode de réalisation de la présente invention
FIGUE. 15 est une vue de dessous isolée de l'enclume d'un autre mode de réalisation de la présente invention
FIGUE. 16 est une vue de dessous isolée de l'enclume d'un autre mode de réalisation de la présente invention
FIGUE. 17 illustre une vue en coupe transversale de l'extrémité distale d'un autre mode de réalisation de la présente invention
FIGUE. 18 est une vue en coupe frontale de l'effecteur d'extrémité de la Fig. 17
FIGUE. 19 est une vue en coupe frontale de l'effecteur d'extrémité d'un autre mode de réalisation de la présente invention
FIGUE. 20 est une vue de dessus d'une cartouche d'un couteau circulaire de la présente invention
FIGUE. 21 est une vue de dessous de l'enclume d'un couteau circulaire de la présente invention.
FIGUE. 22 est une vue en coupe transversale de l'effecteur terminal selon un autre mode de réalisation de la présente invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES
En se référant maintenant aux Fig. 1 à 9, il est illustré un mode de réalisation préféré de la présente invention. Un instrument de coupe et d'agrafage linéaire d'électrocautérisation endoscopique 10 est représenté ayant un corps 16 couplé à une tige 30 avec une lumière s'étendant à travers celui-ci et un effecteur d'extrémité 50 s'étendant depuis l'extrémité distale 21 de la tige 30. La tige 30 est formée d'un et a une gaine électriquement conductrice 38 s'étendant à travers sa lumière. Un canal 39 s'étendant à travers la gaine 38 guide le mouvement coaxial d'un moyen d'entraînement 44 à l'intérieur du canal 39. Dans ce mode de réalisation particulier, le moyen d'entraînement 44 comprend une gâchette de tir 14 associée au corps 16, couplée à une tige de tir flexible 40 couplé à une tige d'entraînement 41, couplé à un bloc 43. Le bloc 43 est couplé à un moyen de coupe 11 et à un coin d'entraînement d'agrafe 13, que le moyen d'entraînement 44 fait avancer par l'intermédiaire du bloc 43 dans l'effecteur d'extrémité 50.
L'effecteur d'extrémité 50 comprend deux éléments de mâchoire d'interface 32, 34. L'effecteur d'extrémité 50 est fixé au moyen d'un élément de mâchoire 34 au canal 39. L'élément de mâchoire 32 est fixé de manière mobile à l'élément de mâchoire 34. Le corps 16 a une gâchette de serrage 12 pour fermer les mâchoires 32, 34 qui fait avancer longitudinalement une crémaillère fermée 45 couplée à l'extrémité proximale de la gaine 38. La crémaillère fermée 45 fait avancer la gaine 38 coaxialement à travers l'arbre 30. La gaine 38 avance sur une surface de came 27 de mâchoire 32 pour fermer les mâchoires 32 et 34 sur le tissu situé entre les mâchoires. Comme décrit plus en détail ci-dessous, la crémaillère de fermeture 45 agit également comme un interrupteur pour fermer le circuit qui communique l'énergie électrique à l'effecteur terminal 50.
En se référant maintenant aux Fig. 3-9 et 22 un agrandissement de l'effecteur terminal 50 de l'instrument 10 est illustré. Les éléments de mâchoire 32 et 34 sont représentés dans une position non serrée sur la Fig. 3, dans une position serrée, non cuite à la fig. 4 et dans une position de tir serrée à la fig. 5. L'élément de mâchoire 32 comprend une enclume 18, un premier pôle en forme de U 52 s'étendant longitudinalement par rapport à la mâchoire 32, et un matériau isolant en forme de U 55 entourant l'extérieur du premier pôle 52. L'élément de mâchoire 32 a une surface intérieure 33 qui fait face à une surface intérieure 35 de la mâchoire 34. La surface intérieure 33 comprend un premier pôle 52 qui comprend deux barres d'électrodes en communication électrique 53, 54 constituées d'acier inoxydable ou d'aluminium, s'étendant sensiblement le long de la longueur de la surface intérieure 33. Les barres 53 , 54 sont séparés par un canal de couteau 42 s'étendant longitudinalement à travers le centre du premier pôle pour former sa forme en U. La surface des barres est formée de bandes plates pour fournir une plus grande surface de contact avec le tissu. Deux séries de poches 36, 37 situées sur l'enclume 18, pour recevoir des extrémités d'agrafes, s'étendent le long de la surface intérieure 33, latéralement et à l'extérieur des barres 53, 54 respectivement. Les barres d'électrodes 53, 54 et le matériau isolant 55 forment une arête 56 s'étendant par rapport à la partie d'enclume 33a de la surface intérieure 33 (figure 6). L'enclume 18 est formée d'un matériau électriquement conducteur et agit comme un deuxième pôle 18a électriquement opposé au premier pôle. L'enclume 18 est isolée du premier pôle 52 par le matériau isolant en U 55.
L'élément de mâchoire 34 comprend un canal de cartouche 22 et une cartouche 23. La cartouche 23 comprend une piste 25 pour le coin 13, un canal de couteau 26 s'étendant longitudinalement à travers le centre de la cartouche 23, une série d'entraîneurs 24 s'étendant dans la piste 25 et des agrafes 100 disposés en deux séries de doubles rangées parallèles. Lorsque le tissu est engagé entre les mâchoires 32, 34, le moyen d'entraînement 44 peut être actionné ou déclenché en utilisant la gâchette 14 pour faire avancer le moyen de coupe 11 et le coin 13 à travers le tissu engagé pour agrafer et couper le tissu. Lorsque le mécanisme de tir 14 est actionné, la cale 13 est avancée à travers la piste 25 provoquant le déplacement des entraîneurs 24 vers les agrafes 100, entraînant ainsi les agrafes 100 à travers le tissu et dans les poches d'enclume 36, 37.
Dans le mode de réalisation de l'invention illustré à la Fig. 22, la dimension B, qui est mesurée de la partie d'enclume 33a de la surface intérieure 33 de l'élément de mâchoire 32 à la surface de contact avec le tissu 80 du matériau isolant en forme de U 55, est de préférence dans la plage d'environ 0,0 pouces à environ 0,045 pouces et de préférence environ 0,0 pouces. Dans le mode de réalisation illustré à la Fig. 22, un matériau isolant en forme de U 55 sépare le premier pôle 52 du deuxième pôle 18a. Comme illustré sur la Fig. 22, la dimension C est mesurée du bord intérieur 82 au bord extérieur 84 du matériau isolant en forme de U 55 le long de la surface de contact avec le tissu 80. Dans un mode de réalisation de la présente invention, la dimension C est de préférence dans la plage d'environ 0,01 pouce à environ 0,04 pouces et de préférence environ 0,02 pouces. Comme illustré sur la Fig. 22, la dimension E est mesurée du bord intérieur 88 au bord extérieur 86 du premier pôle 52 le long de la surface de contact avec le tissu 90. Dans un mode de réalisation de la présente invention, la dimension E est comprise entre environ 0,002 pouce et 0,04 pouce et de préférence environ 0,020 pouces. Comme illustré sur la Fig. 22, la dimension G est mesurée de la surface tissulaire 90 à la surface tissulaire 92 avec les mâchoires 32 et 34 fermées (sans tissu engagé). Dans un mode de réalisation de la présente invention, la dimension G est de préférence dans la plage d'environ 0,0 pouce à environ 0,020 pouce et de préférence d'environ 0,001 pouce.
Dans la présente invention, les électrodes peuvent être constituées, par exemple, d'acier inoxydable (301), de soudure, d'aluminium, de cuivre, d'or ou de laiton (sous forme pure ou sous forme d'alliages). De plus, l'électrode peut être formée par placage ou dépôt du matériau d'électrode. En outre, dans la présente invention, l'enclume peut être constituée, par exemple, d'acier inoxydable (17-4), d'aluminium ou de céramique. Le matériau isolant peut être, par exemple, du Nylon, du PPO (Noryl), de l'uréthane, du polycarbe, du PEI, du PTFE (Teflon) ou un matériau céramique. Enfin, le matériau de la cartouche peut être, par exemple, du Vectra, du Noryl, du Polycarb, de l'ABS ou un matériau uréthane.
Un bouton 15 situé sur l'extrémité distale du corps 16 fait tourner l'arbre 30, la gaine 38, le canal 39 et l'effecteur d'extrémité 50 qui sont directement ou indirectement couplés au bouton 15 de sorte que le bouton 15 peut être utilisé pour le placement rotatif de l'extrémité mâchoires effectrices 32,34.
L'énergie bipolaire est fournie à l'effecteur terminal 50 à partir d'un générateur électrochirurgical 60 à travers des fils 19, 20 s'étendant dans le corps 16 de l'instrument. Le générateur 60 est contrôlé par l'utilisateur au moyen d'un commutateur au pied 65.
Le fil 19 qui fournit le courant électrique au premier pôle, est couplé par l'intermédiaire d'un fil ou d'un autre moyen de contact électrique 61 au contact électrique 62, associé au premier pôle, situé sur l'extrémité distale de la crémaillère proche 45. Le fil 20 qui transporte le courant de le pôle opposé, est couplé par l'intermédiaire d'un fil ou d'un autre moyen de contact électrique 66 à un disque de contact 67 situé à l'extrémité distale de la crémaillère fermée 45 et isolé électriquement du contact 62.
Un disque de contact 63, associé au premier pôle, situé à l'extrémité distale du corps 16 est en communication électrique avec un fil ou un autre moyen de contact 64. Le moyen de contact 64 s'étend à travers le canal 39 jusqu'à la mâchoire effectrice terminale 32 où il entre en contact avec le premier pôle. 52. Le contact à disque 63 permet au bouton 15 de tourner tandis que le contact est maintenu entre le contact à disque 63 et le moyen de contact 64. Le moyen de contact 64 est isolé électriquement de la gaine 38.
Lorsque la gâchette de serrage 12 est actionnée, la crémaillère de fermeture 45 se déplace distalement de sorte que le contact 62 vienne en communication électrique avec le contact disque 63 et le contact disque 67, associé au deuxième pôle 51, vienne en contact électrique avec la gaine électriquement conductrice. 38. La gaine 38 se déplace sur la surface de came 27 de l'enclume électriquement conductrice 18 qui sert d'électrode de retour. Ainsi le circuit électrique est fermé lorsque et seulement lorsque la gâchette de serrage 12 est fermée.
En fonctionnement, l'effecteur terminal 50 de l'instrument est situé à un site tissulaire où le tissu doit être coupé. Les éléments de mâchoire 32, 34 sont ouverts en appuyant sur un bouton de libération 70 qui libère un ressort de bouton 71 et permet à la crémaillère de fermeture 45 de se déplacer de manière proximale. Le tissu est ensuite placé entre les surfaces intérieures d'interface 33, 35 respectivement des éléments de mâchoire 32, 34. La gâchette de serrage 12 est pressée pour amener la gaine 38 à se déplacer sur la surface de came 27 et ainsi fermer les mâchoires 32, 34 et fermer simultanément le circuit électrique comme décrit ci-dessus. Les barres d'électrodes 53, 54 et le matériau isolant 55, qui forment ensemble la crête 56, compriment le tissu contre la surface interne 35 de l'élément de mâchoire 34. Un utilisateur applique ensuite l'énergie RF du générateur 60 à l'aide de la pédale 65 ou d'un autre commutateur. Le courant circule à travers le tissu comprimé entre le premier pôle 52, c'est-à-dire les barres 53, 54, et le deuxième pôle 51, c'est-à-dire l'enclume 18.
De préférence, la source d'énergie bipolaire est une source à faible impédance fournissant une énergie radiofréquence d'environ 300 kHz à 3 MHz. De préférence, le courant délivré au tissu est de 0,1 à 1,5 ampères et la tension est de 30 à 200 volts RMS.
Un système de rétroaction audible, visible, tactile ou autre peut être utilisé pour indiquer lorsqu'une cautérisation suffisante s'est produite, à quel point l'énergie RF peut être désactivée. Un exemple d'un tel système de rétroaction est décrit ci-dessous. Après que l'énergie RF est coupée, le moyen de coupe 11 est avancé et les agrafes 100 sont tirées en utilisant la gâchette de tir 14. Le tir est accompli en faisant tourner la gâchette de tir 14 agissant comme un bras de levier autour du pivot 14a. Le moyen d'entraînement 44 fait avancer le moyen de coupe 11 et le coin 13. Le moyen de coupe 11 coupe le tissu entre les barres 53, 54 où le tissu a été cautérisé. Ainsi, la ligne de coupe est latérale aux lignes de coagulation formées par les barres-électrodes. La cale 13 fait avancer simultanément les entraîneurs 24 dans les agrafes 100 provoquant le tir des agrafes 100 à travers le tissu et dans les poches 36, 37 de l'enclume 18. Les agrafes 100 sont appliquées en deux rangées doubles longitudinales de chaque côté des moyens de coupe 11 comme le moyen de coupe coupe le tissu.
Le fonctionnement des agrafeuses linéaires est connu dans l'art et est discuté, par exemple, dans les brevets U.S. Nos. nos 4 608 981, 4 633 874 et les brevets U.S. Nos. n° 5 367 976 incorporé ici à titre de référence.
Dans un mode de réalisation, la cartouche offre des capacités d'agrafage à tirs multiples en remplaçant la double rangée d'agrafes par une seule rangée. Dans les dispositifs d'agrafage et de coupe laparoscopiques actuellement utilisés, une cartouche remplaçable en une seule injection est utilisée. Afin d'assurer une meilleure hémostase, ce type d'agrafeuse a été conçu pour fournir une double rangée d'agrafes pour chaque rangée parallèle. En raison de la taille de l'espace nécessaire pour contenir la double rangée d'agrafes, une cartouche réutilisable avec des agrafes empilées n'a pas été préférée en raison de l'espace supplémentaire requis pour empiler les agrafes. Dans le mode de réalisation d'agrafage à plusieurs tirs, une seule rangée d'agrafes est utilisée. L'utilisation d'une seule rangée d'agrafes permet d'empiler les agrafes dans l'espace précédemment occupé par la deuxième rangée d'agrafes, offrant des capacités multi-tir. Dans un autre mode de réalisation, aucune agrafe n'est requise et les lignes de courant électrique assurent l'hémostase nécessaire.
Un mode de réalisation préféré de la présente invention comprend un système de rétroaction conçu pour indiquer quand un degré de coagulation souhaité ou prédéterminé s'est produit. Ceci est particulièrement utile lorsque la zone de coagulation n'est pas visible pour l'utilisateur. Dans un mode de réalisation particulier, le système de rétroaction mesure les paramètres électriques du système qui incluent le niveau de coagulation.
Le système de rétroaction peut également déterminer des caractéristiques tissulaires au niveau ou à proximité d'une zone de coagulation qui indiquent le degré de coagulation. L'impédance électrique du tissu auquel l'énergie électrique est appliquée peut également être utilisée pour indiquer la coagulation. En général, lorsque de l'énergie est appliquée au tissu, l'impédance diminue initialement puis augmente au fur et à mesure que la coagulation se produit. Un exemple de la relation entre l'impédance électrique des tissus au cours du temps et la coagulation est décrit dans Vaellfors, Bertil et Bergdahl, Bjoern "Automatically contrôlée Bipolar Electrocoagulation," Neurosurg. Rév. p. 187-190 (1984) incorporé ici à titre de référence. De plus, lorsque la dessiccation se produit, l'impédance augmente. La carbonisation des tissus et/ou l'adhérence à l'instrument en raison d'une application excessive de haute tension peuvent être évitées en utilisant un système de rétroaction basé sur les caractéristiques d'impédance des tissus. D'autres exemples de caractéristiques tissulaires qui peuvent indiquer une coagulation comprennent la température et la réflectance de la lumière.
En se référant à la Fig. 10, un organigramme illustre un système de rétroaction qui est mis en œuvre dans un mode de réalisation préféré de la présente invention. Tout d'abord, l'énergie est appliquée au tissu. Ensuite, le courant et la tension du système appliqués au tissu sont déterminés. La valeur d'impédance est calculée et stockée. Sur la base d'une fonction de l'impédance, par exemple, qui peut inclure l'impédance, le changement d'impédance et/ou le taux de changement d'impédance, il est déterminé si la coagulation souhaitée s'est produite.Si la coagulation s'est produite à un degré prédéterminé ou souhaité, un moyen d'indication indique que l'énergie doit être coupée. Un tel moyen d'indication peut comprendre une lumière visible, un son audible ou un indicateur tactile. Les moyens de rétroaction peuvent également contrôler le générateur et couper l'énergie à un certain niveau d'impédance. Un autre mode de réalisation fournit un son audible continu dans lequel la tonalité varie en fonction du niveau d'impédance. Une caractéristique supplémentaire fournit un moyen d'indication d'erreur pour indiquer une erreur ou un dysfonctionnement de l'instrument lorsque l'impédance est inférieure à un minimum normal et/ou supérieure à une plage maximale.
FIGUES. 11 à 14 illustrent des configurations alternatives d'un effecteur terminal. En figue. 11 le premier pôle 152 et le deuxième pôle 151 sont tous deux situés sur la même mâchoire 132 ayant l'enclume 118. Le premier pôle en forme de U 152 forme le canal de couteau 142. Un isolant en forme de U 155 entoure le premier pôle 152 sauf sur le surface 133 de manière à ce qu'elle soit électriquement isolée du deuxième pôle 151. La nervure de compression 156 est formée sur la cartouche qui est constituée d'un matériau électriquement non conducteur. La crête 156 comprime le tissu contre le premier pôle 152 et l'isolant 155 pour former une zone de compression tissulaire.
En figue. 12, le premier pôle 252 et le deuxième pôle 251 sont tous deux situés sur la même mâchoire 232 ayant l'enclume 218. Le premier pôle 252 et le deuxième pôle 251 sont chacun situés sur des côtés opposés du canal de couteau 242. Un isolant 255 entoure le les pôles 251, 252 sauf sur la surface 233 de sorte que les pôles 251, 252 sont électriquement isolés les uns des autres. La nervure de compression 256 est formée sur la cartouche qui est constituée d'un matériau électriquement non conducteur. La crête 256 comprime le tissu contre les pôles 251, 252 et l'isolant 255 pour former une zone de compression tissulaire.
En figue. 13, le deuxième pôle 351 est situé sur la mâchoire 332 ayant l'enclume 318 tandis que le premier pôle 352 est situé sur la cartouche 323. Le premier pôle en forme de U 352 forme le canal de couteau 326 et est entouré par l'isolant 355a. Un isolateur en forme de U 355b forme le canal de couteau 342 dans la mâchoire 332. À l'exception de l'isolateur 355b, la mâchoire est formée d'un matériau électriquement conducteur qui constitue le deuxième pôle 351. Le premier pôle 352 et l'isolateur 355a forment la crête de compression 356 qui comprime le tissu contre la surface 333 de la mâchoire 332 pour former une zone de compression. L'isolateur 355b est d'une largeur suffisante pour empêcher les pôles 351, 352 de se mettre en contact lorsque les mâchoires 332, 334 sont fermées.
En figue. 14, le premier pôle 452 et le deuxième pôle 451 sont tous deux situés sur la mâchoire 434 ayant la cartouche 423. Le premier pôle 452 et le deuxième pôle 451 sont chacun situés sur des côtés opposés, formant le canal de couteau 426 à travers la cartouche 423.
Un isolant 455a entoure les pôles 451, 452 sauf sur la surface 435, de sorte que les pôles 451, 452 sont électriquement isolés les uns des autres. La nervure de compression 456 est formée sur la cartouche 423 et forme une zone de compression en comprimant le tissu contre un isolant 455b disposé sur la surface 433 de la mâchoire 432.
FIGUE. 15 illustre une variante de réalisation. Les premier et deuxième pôles 551, 552 et le canal de couteau 542 sont agencés dans une configuration similaire à celle de la Fig. 12 sauf que les premier et deuxième pôles 551 et 552 comprennent chacun une série d'électrodes connectées électriquement et décalées le long de la longueur du canal de couteau avec un matériau isolant entre les électrodes décalées.
FIGUE. 16 illustre des électrodes décalées comme sur la Fig. 15 mais avec des premières électrodes polaires 652 et des secondes électrodes polaires 651 alternant le long de la longueur du canal de couteau 642 et de chaque côté du canal de couteau 642.
FIGUES. 17 et 18 illustrent un autre mode de réalisation dans lequel les premier et deuxième pôles 751, 752 comportent chacun des électrodes décalées. Dans ce mode de réalisation, le premier pôle 752 est décalé le long de chaque côté du canal de couteau 126 et situé sur la crête de compression 756 formée sur la cartouche 723. Le deuxième pôle 751 est décalé le long de chaque côté du canal de couteau 742 sur la surface 733 de mâchoire 732. Comme on peut le voir sur la Fig. 18, les pôles 751, 752 sont alignés verticalement, mais comme illustré sur la Fig. 17, sont décalés de sorte que lorsque les mâchoires 732, 734 sont fermées, les pôles sont isolés électriquement les uns des autres par des isolateurs 755a, 755b.
FIGUE. 19 illustre une variante de réalisation de l'effecteur terminal. Le premier pôle 852 et le deuxième pôle 851 sont tous deux situés sur la mâchoire 832 ayant une enclume 818. Le premier pôle 852 forme la crête 856 pour comprimer le tissu dans une zone de compression et est situé sur la surface d'interface 833. Le deuxième pôle 851 est situé du côté de l'enclume 818 et non sur la surface d'interfaçage 833.
FIGUES. 20 et 21 illustrent un couteau circulaire de la présente invention avec des moyens d'agrafage. FIGUE. 20 illustre la cartouche d'agrafeuse 900 avec une surface d'interface 933. Une double rangée d'ouvertures d'agrafes 901 à travers lesquelles les agrafes sont enfoncées dans le tissu sont décalées autour de la circonférence externe de la surface 932. Un premier pôle 952 encercle la circonférence interne de la surface 933. Un isolant 955 isole électriquement le premier pôle 952 de la partie 933a de la surface 933 entourant les ouvertures des agrafes. La partie d'ouverture d'agrafe 933a est formée d'un matériau électriquement conducteur et agit comme un second pôle. Un couteau de coupe circulaire 911 est encastré dans la cartouche 900 radialement vers l'intérieur à partir de la circonférence intérieure de la surface 933.
FIGUE. 21 illustre une enclume 918 avec des poches 937 pour recevoir des agrafes et une arête de compression 956 pour comprimer le tissu contre le premier pôle 952 et l'isolant 955 de la cartouche. Le dispositif de coupe circulaire fonctionne de manière similaire à l'agrafeuse circulaire décrite dans les brevets U.S. Nos. n° 5 104 025 incorporé ici à titre de référence. Avant l'agrafage et la coupe, cependant, un courant électrique de soudage du tissu peut être délivré entre le premier pôle 952 et la partie d'ouverture d'agrafe 933a au tissu.
Dans un autre mode de réalisation, le couteau circulaire peut être utilisé sans agrafes. Le courant électrique est délivré à travers les pôles pour souder et coaguler le tissu, puis le couteau peut être avancé pour couper le tissu dans une procédure telle qu'une anastomose.
En fonctionnement, les mâchoires de l'instrument, par exemple les mâchoires 32 et 34 de l'effecteur terminal 50, sont fermées autour du tissu à traiter. Le tissu piégé entre les mâchoires de l'instrument est comprimé comme décrit ici
Plusieurs variantes de cette invention ont été décrites en relation avec deux modes de réalisation spécifiques impliquant une coupe et un agrafage endoscopiques. Bien entendu, l'invention peut être utilisée dans de nombreuses applications où l'hémostase est souhaitée. En conséquence, l'homme du métier comprendra que divers changements et modifications peuvent être apportés à l'invention sans s'écarter de sa portée, qui est définie par les revendications suivantes et leurs équivalents.
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Rechercher des ressources Modifier
Alors que les États-Unis développaient le sud-ouest, le fleuve Colorado était considéré comme une source potentielle d'eau d'irrigation. Une première tentative de détournement de la rivière à des fins d'irrigation a eu lieu à la fin des années 1890, lorsque le spéculateur foncier William Beatty a construit le canal d'Alamo juste au nord de la frontière mexicaine. [7] Bien que l'eau du Canal Impérial ait permis le règlement généralisé de la vallée, le canal s'est avéré coûteux à exploiter. Après une brèche catastrophique qui a amené le fleuve Colorado à remplir la mer de Salton [8], le Southern Pacific Railroad a dépensé 3 millions de dollars en 1906-1907 pour stabiliser la voie navigable, un montant qu'il espérait en vain être remboursé par le gouvernement fédéral. Même après la stabilisation de la voie navigable, elle s'est avérée insatisfaisante en raison des conflits constants avec les propriétaires fonciers du côté mexicain de la frontière. [9]
À mesure que la technologie de transmission de l'énergie électrique s'améliorait, le Lower Colorado était considéré pour son potentiel hydroélectrique. En 1902, la Edison Electric Company de Los Angeles a arpenté la rivière dans l'espoir de construire un barrage en pierre de 40 pieds (12 m) qui pourrait générer 10 000 chevaux (7 500 kW). Cependant, à l'époque, la limite de transmission de l'énergie électrique était de 80 miles (130 km), et il y avait peu de clients (principalement des mines) dans cette limite. Edison a laissé expirer les options foncières qu'elle détenait sur la rivière, y compris une option pour ce qui est devenu le site du barrage Hoover. [dix]
Au cours des années suivantes, le Bureau of Reclamation (BOR), connu à l'époque sous le nom de Reclamation Service, considérait également le Lower Colorado comme le site d'un barrage. Le chef de service Arthur Powell Davis a proposé d'utiliser de la dynamite pour effondrer les murs de Boulder Canyon, [11] 20 milles (32 km) au nord du site éventuel du barrage, dans la rivière. [12] La rivière emporterait les plus petits morceaux de débris et un barrage serait construit en incorporant les décombres restants. En 1922, après l'avoir examinée pendant plusieurs années, le Reclamation Service a finalement rejeté la proposition, citant des doutes sur la technique non éprouvée et des questions quant à savoir si cela permettrait, en fait, d'économiser de l'argent. [11]
Planification et accords Modifier
En 1922, le Reclamation Service a présenté un rapport appelant au développement d'un barrage sur le fleuve Colorado pour le contrôle des inondations et la production d'électricité. Le rapport a été principalement rédigé par Davis, et a été appelé le rapport Fall-Davis d'après le secrétaire à l'Intérieur Albert Fall. Le rapport Fall-Davis a cité l'utilisation du fleuve Colorado comme une préoccupation fédérale parce que le bassin du fleuve couvrait plusieurs États, et le fleuve est finalement entré au Mexique. [13] Bien que le rapport Fall-Davis ait appelé à un barrage "à ou près de Boulder Canyon", le Reclamation Service (qui a été rebaptisé Bureau of Reclamation l'année suivante) a trouvé ce canyon inapproprié. [14] Un site potentiel à Boulder Canyon a été coupé en deux par une faille géologique, deux autres étaient si étroits qu'il n'y avait pas de place pour un camp de construction au fond du canyon [14] ou pour un déversoir. Le Service a enquêté sur Black Canyon et a trouvé qu'il était idéal qu'un chemin de fer puisse être posé de la tête de voie à Las Vegas au sommet du site du barrage. [15] Malgré le changement de site, le projet de barrage a été appelé le "Boulder Canyon Project". [16]
Avec peu de conseils sur la répartition de l'eau de la Cour suprême, les partisans du barrage craignaient des litiges sans fin. Delph Carpenter, un avocat du Colorado, a proposé que les sept États situés dans le bassin du fleuve (Californie, Nevada, Arizona, Utah, Nouveau-Mexique, Colorado et Wyoming) forment un accord inter-États, avec l'approbation du Congrès. [17] De tels pactes étaient autorisés par l'article I de la Constitution des États-Unis, mais n'avaient jamais été conclus entre plus de deux États. En 1922, des représentants de sept États ont rencontré le secrétaire au Commerce de l'époque, Herbert Hoover. [18] Les pourparlers initiaux n'ont donné aucun résultat, mais lorsque la Cour suprême a rendu le Wyoming contre Colorado décision remettant en cause les revendications des États en amont, ils sont devenus soucieux de parvenir à un accord. Le Colorado River Compact qui en a résulté a été signé le 24 novembre 1922. [19]
La législation autorisant le barrage a été présentée à plusieurs reprises par deux républicains californiens, le représentant Phil Swing et le sénateur Hiram Johnson, mais des représentants d'autres régions du pays ont considéré le projet comme extrêmement coûteux et qui profiterait principalement à la Californie. L'inondation du Mississippi de 1927 a rendu les membres du Congrès et les sénateurs du Midwest et du Sud plus sympathiques au projet de barrage. Le 12 mars 1928, la rupture du barrage St. Francis, construit par la ville de Los Angeles, provoqua une inondation catastrophique qui tua jusqu'à 600 personnes. Comme ce barrage était du type à gravité incurvée, [20] de conception similaire à l'arc-gravité proposé pour le barrage de Black Canyon, les opposants ont affirmé que la sécurité du barrage de Black Canyon ne pouvait être garantie. Le Congrès a autorisé un conseil d'ingénieurs à examiner les plans du barrage proposé. Le Colorado River Board a trouvé le projet réalisable, mais a averti que si le barrage échouait, toutes les communautés en aval du fleuve Colorado seraient détruites et que le fleuve pourrait changer de cours et se jeter dans la mer de Salton. Le Conseil a mis en garde : « Pour éviter de telles possibilités, le barrage proposé devrait être construit sur des lignes conservatrices, voire ultra-conservatrices. » [21]
Le 21 décembre 1928, le président Coolidge signe le projet de loi autorisant le barrage. [22] Le Boulder Canyon Project Act [23] a affecté 165 millions de dollars au projet avec le barrage impérial en aval et le canal All-American, un remplacement du canal de Beatty entièrement du côté américain de la frontière. [24] Il a également permis au pacte d'entrer en vigueur lorsqu'au moins six des sept États l'ont approuvé. Cela s'est produit le 6 mars 1929, avec la ratification de l'Utah, l'Arizona ne l'a approuvé qu'en 1944. [25]
Conception, préparation et sous-traitance Modifier
Avant même que le Congrès n'approuve le projet Boulder Canyon, le Bureau of Reclamation réfléchissait au type de barrage à utiliser. Les autorités ont finalement opté pour un énorme barrage poids-voûte en béton, dont la conception a été supervisée par l'ingénieur en chef du Bureau, John L. Savage. Le barrage monolithique serait épais au fond et mince près du sommet, et présenterait une face convexe vers l'eau au-dessus du barrage. L'arche incurvée du barrage transmettrait la force de l'eau dans les culées, en l'occurrence les parois rocheuses du canyon. Le barrage en forme de coin aurait une épaisseur de 660 pieds (200 m) au bas, se rétrécissant à 45 pieds (14 m) au sommet, laissant la place à une autoroute reliant le Nevada et l'Arizona. [26]
Le 10 janvier 1931, le Bureau met les documents d'appel d'offres à la disposition des intéressés, à cinq dollars l'exemplaire. Le gouvernement devait fournir les matériaux et l'entrepreneur devait préparer le site et construire le barrage. Le barrage a été décrit dans les moindres détails, couvrant 100 pages de texte et 76 dessins. Une caution de soumission de 2 millions de dollars devait accompagner chaque offre, le gagnant devrait déposer une caution d'exécution de 5 millions de dollars. L'entrepreneur avait sept ans pour construire le barrage, sous peine de pénalités. [27]
Les frères Wattis, chefs de la Utah Construction Company, étaient intéressés à soumissionner sur le projet, mais n'avaient pas l'argent pour la caution de bonne exécution. Ils manquaient de ressources suffisantes, même en combinaison avec leurs partenaires de longue date, Morrison-Knudsen, qui employait le principal constructeur de barrages du pays, Frank Crowe. Ils ont formé une coentreprise pour soumissionner pour le projet avec Pacific Bridge Company de Portland, Oregon Henry J. Kaiser & W.A. Bechtel Company de San Francisco MacDonald & Kahn Ltd. de Los Angeles et J.F. Shea Company de Portland, Oregon. [28] La coentreprise s'appelait Six Companies, Inc. puisque Bechtel et Kaiser étaient considérés comme une seule société aux fins de Six dans le nom. Le nom était descriptif et était une plaisanterie parmi les San Franciscains de la candidature, où "Six Companies" était également une association de bienfaisance chinoise dans la ville. [29] Il y avait trois offres valides, et l'offre de six sociétés de 48 890 955 $ était la plus basse, à moins de 24 000 $ de l'estimation confidentielle du gouvernement de ce que coûterait la construction du barrage, et cinq millions de dollars de moins que l'offre suivante la plus basse. [30]
La ville de Las Vegas avait fait pression pour devenir le siège de la construction du barrage, fermant ses nombreux bars clandestins lorsque le décideur, le secrétaire à l'Intérieur Ray Wilbur, est venu en ville. Au lieu de cela, Wilbur a annoncé au début des années 1930 qu'une ville modèle devait être construite dans le désert près du site du barrage. Cette ville est devenue connue sous le nom de Boulder City, Nevada. La construction d'une voie ferrée reliant Las Vegas et le site du barrage a commencé en septembre 1930. [31]
Main-d'œuvre Modifier
Peu de temps après l'autorisation du barrage, un nombre croissant de chômeurs ont convergé vers le sud du Nevada. Las Vegas, alors petite ville d'environ 5 000 habitants, a vu débarquer entre 10 000 et 20 000 chômeurs. [32] Un camp gouvernemental a été établi pour les arpenteurs et d'autres membres du personnel près du site du barrage, il est rapidement devenu entouré d'un camp de squatters. Connu sous le nom de McKeeversville, le camp abritait des hommes qui espéraient travailler sur le projet, ainsi que leurs familles. [33] Un autre camp, sur les plaines le long du fleuve Colorado, s'appelait officiellement Williamsville, mais ses habitants l'appelaient "Ragtown". [34] Lorsque la construction a commencé, Six Compagnies ont embauché un grand nombre d'ouvriers, avec plus de 3 000 sur la liste de paie en 1932 [35] et avec un pic d'emploi à 5 251 en juillet 1934. le contrat de construction, [36] alors que le nombre de Noirs employés par Six Compagnies n'a jamais dépassé trente, pour la plupart des ouvriers aux salaires les plus bas dans un équipage séparé, qui ont reçu des seaux d'eau séparés. [37]
Dans le cadre du contrat, Six Companies, Inc. devait construire Boulder City pour loger les travailleurs. Le calendrier initial prévoyait la construction de Boulder City avant le début du projet de barrage, mais le président Hoover a ordonné que les travaux sur le barrage commencent en mars 1931 plutôt qu'en octobre. [38] La société a construit des dortoirs, attachés à la paroi du canyon, pour loger 480 hommes célibataires dans ce qui est devenu le River Camp. Les travailleurs avec des familles ont été laissés pour fournir leurs propres logements jusqu'à ce que Boulder City puisse être achevé, [39] et beaucoup ont vécu à Ragtown. [40] Le site de Hoover Dam supporte un temps extrêmement chaud et l'été 1931 a été particulièrement torride, avec une moyenne diurne de 119,9 °F (48,8 °C). [41] Seize ouvriers et autres riverains sont morts de prostration due à la chaleur entre le 25 juin et le 26 juillet 1931. [42]
Les Travailleurs Industriels du Monde (IWW ou "Wobblies"), bien que très réduits de leur apogée en tant qu'organisateurs militants du travail dans les premières années du siècle, espéraient syndiquer les travailleurs des Six Compagnies en capitalisant sur leur mécontentement. Ils ont envoyé onze organisateurs, [43] dont plusieurs ont été arrêtés par la police de Las Vegas. [44] Le 7 août 1931, l'entreprise a réduit les salaires de tous les ouvriers du tunnel. Bien que les travailleurs aient renvoyé les organisateurs, ne voulant pas être associés aux « Wobblies », ils ont formé un comité pour les représenter auprès de l'entreprise. Le comité a dressé une liste de revendications ce soir-là et les a présentées à Crowe le lendemain matin. Il était évasif. Les travailleurs espéraient que Crowe, le surintendant général du travail, serait plutôt sympathique, il a accordé une interview cinglante à un journal, décrivant les travailleurs comme des « mécontents ». [45]
Le matin du 9, Crowe a rencontré le comité et leur a dit que la direction refusait leurs demandes, arrêtait tout travail et licenciait toute la main-d'œuvre, à l'exception de quelques employés de bureau et menuisiers. Les travailleurs ont eu jusqu'à 17 heures. de quitter les lieux. Craignant qu'une confrontation violente ne soit imminente, la plupart des travailleurs ont pris leurs chèques de paie et sont partis pour Las Vegas en attendant les développements. [46] Deux jours plus tard, les forces de l'ordre ont convaincu les autres de partir. Le 13 août, l'entreprise a recommencé à embaucher des travailleurs et deux jours plus tard, la grève a été annulée.[47] Bien que les travailleurs n'aient reçu aucune de leurs demandes, l'entreprise a garanti qu'il n'y aurait aucune autre réduction de salaire. Les conditions de vie ont commencé à s'améliorer lorsque les premiers résidents ont emménagé à Boulder City à la fin de 1931. [48]
Une deuxième action syndicale a eu lieu en juillet 1935, alors que la construction du barrage s'arrêtait. Lorsqu'un directeur de Six Companies a modifié les horaires de travail pour forcer les travailleurs à déjeuner pendant leur temps libre, les travailleurs ont réagi par une grève. Enhardis par l'annulation par Crowe du décret sur le déjeuner, les travailleurs ont soulevé leurs demandes pour inclure une augmentation de 1 $ par jour. La société a accepté de demander au gouvernement fédéral de compléter le salaire, mais aucun argent n'a été reçu de Washington. La grève a pris fin. [49]
Dérivation de la rivière Modifier
Avant que le barrage puisse être construit, le fleuve Colorado devait être détourné du chantier de construction. Pour ce faire, quatre tunnels de dérivation ont été creusés à travers les parois du canyon, deux du côté du Nevada et deux du côté de l'Arizona. Ces tunnels avaient un diamètre de 56 pi (17 m). [50] Leur longueur combinée était de près de 16 000 pieds, soit plus de 3 milles (5 km). [51] Le contrat exigeait que ces tunnels soient achevés avant le 1er octobre 1933, avec une amende de 3 000 $ par jour à payer pour tout retard. Pour respecter la date limite, Six Companies a dû terminer les travaux au début de 1933, car ce n'est qu'à la fin de l'automne et en hiver que le niveau d'eau de la rivière était suffisamment bas pour être détourné en toute sécurité. [52]
Le creusement de tunnels a commencé aux portails inférieurs des tunnels du Nevada en mai 1931. Peu de temps après, les travaux ont commencé sur deux tunnels similaires dans la paroi du canyon de l'Arizona. En mars 1932, débutent les travaux de revêtement des tunnels en béton. D'abord la base, ou l'invertir, a été coulée. Des portiques roulants, fonctionnant sur des rails sur toute la longueur de chaque tunnel, ont été utilisés pour couler le béton. Les parois latérales ont été coulées ensuite. Des sections mobiles de coffrages en acier ont été utilisées pour les parois latérales. Enfin, à l'aide de pistolets pneumatiques, les plafonds ont été comblés. Le revêtement en béton a une épaisseur de 3 pieds (1 m), réduisant le diamètre du tunnel fini à 50 pieds (15 m). [51] La rivière a été détournée dans les deux tunnels de l'Arizona le 13 novembre 1932, les tunnels du Nevada ont été gardés en réserve pour les hautes eaux. Cela a été fait en faisant exploser un batardeau temporaire protégeant les tunnels de l'Arizona tout en déversant des décombres dans la rivière jusqu'à ce que son cours naturel soit bloqué. [53]
Après l'achèvement du barrage, les entrées des deux tunnels de dérivation extérieurs ont été scellées à l'ouverture et à mi-parcours des tunnels avec de gros bouchons en béton. Les moitiés aval des tunnels suivant les bouchons intérieurs sont désormais les corps principaux des tunnels déversoirs. [51] Les tunnels de dérivation intérieurs ont été bouchés sur environ un tiers de leur longueur, au-delà desquels ils portent maintenant des tuyaux en acier reliant les tours d'admission à la centrale électrique et aux ouvrages de sortie. [50] Les sorties des tunnels intérieurs sont équipées de vannes qui peuvent être fermées pour vidanger les tunnels pour l'entretien. [50]
Travaux de terrassement, débroussaillement et rideau de coulis Modifier
Pour protéger le chantier du fleuve Colorado et faciliter la dérivation du fleuve, deux batardeaux ont été construits. Les travaux du batardeau supérieur débutent en septembre 1932, même si la rivière n'a pas encore été détournée. [54] Les batardeaux ont été conçus pour protéger contre la possibilité d'inondation de la rivière un site sur lequel deux mille hommes pourraient être au travail, et leurs spécifications ont été couvertes dans les documents d'appel d'offres avec presque autant de détails que le barrage lui-même. Le batardeau supérieur était de 96 pieds (29 m) de haut et 750 pieds (230 m) d'épaisseur à sa base, plus épais que le barrage lui-même. Il contenait 650 000 verges cubes (500 000 m 3 ) de matériaux. [55]
Lorsque les batardeaux ont été mis en place et que le chantier de construction a été vidé, l'excavation de la fondation du barrage a commencé. Pour que le barrage repose sur de la roche solide, il était nécessaire d'enlever les sols d'érosion accumulés et d'autres matériaux meubles dans le lit de la rivière jusqu'à ce que le substratum rocheux soit sain. Les travaux d'excavation des fondations ont été achevés en juin 1933. Au cours de cette excavation, environ 1 500 000 verges cubes (1 100 000 m 3 ) de matériaux ont été retirés. Étant donné que le barrage était de type arc-gravité, les parois latérales du canyon supporteraient la force du lac mis en eau. Par conséquent, les parois latérales ont également été excavées pour atteindre la roche vierge, car la roche altérée pourrait fournir des voies d'infiltration d'eau. [54] Les pelles pour l'excavation provenaient de la Marion Power Shovel Company. [56]
Les hommes qui ont enlevé cette roche ont été appelés "grands écailleurs". Pendant qu'ils étaient suspendus au sommet du canyon avec des cordes, les grands escaladeurs ont descendu les parois du canyon et ont enlevé la roche meuble avec des marteaux-piqueurs et de la dynamite. Les chutes d'objets étaient la cause de décès la plus fréquente sur le site du barrage, le travail des grands écailleurs a ainsi contribué à assurer la sécurité des travailleurs. [57] Un grand scaler a pu sauver une vie de manière plus directe : lorsqu'un inspecteur du gouvernement a perdu son emprise sur une ligne de sécurité et a commencé à dévaler une pente vers une mort presque certaine, un grand scaler a pu l'intercepter et tirer lui dans les airs. Le chantier de construction était déjà devenu un pôle d'attraction pour les touristes, les grands explorateurs étaient des attractions de premier ordre et se montraient aux observateurs. Les grands scalers ont reçu une attention médiatique considérable, avec un travailleur surnommé le « pendule humain » pour balancer des collègues (et, à d'autres moments, des cas de dynamite) à travers le canyon. [58] Pour se protéger contre les chutes d'objets, certains grands écailleurs ont pris des chapeaux en tissu et les ont trempés dans du goudron, leur permettant de durcir. Lorsque les travailleurs portant un tel couvre-chef ont été frappés suffisamment fort pour leur infliger des fractures de la mâchoire, ils n'ont subi aucun dommage au crâne. Six entreprises ont commandé des milliers de ce qu'on appelait initialement des « casques durs » (plus tard des « casques de sécurité ») et ont fortement encouragé leur utilisation. [59]
La fondation rocheuse sous-jacente dégagée du site du barrage a été renforcée avec du coulis, formant un rideau de coulis. Des trous ont été creusés dans les parois et la base du canyon, jusqu'à une profondeur de 150 pieds (46 m) dans la roche, et toutes les cavités rencontrées devaient être remplies de coulis. Cela a été fait pour stabiliser la roche, pour empêcher l'eau de s'infiltrer au-delà du barrage à travers la roche du canyon et pour limiter le "soulèvement" - la pression ascendante de l'eau s'infiltrant sous le barrage. Les travailleurs étaient soumis à de sévères contraintes de temps en raison du début de la coulée du béton, et lorsqu'ils ont rencontré des sources chaudes ou des cavités trop grandes pour être facilement remplis, ils ont continué sans résoudre le problème. Au total, 58 des 393 trous ont été incomplètement remplis. [60] Une fois le barrage terminé et le lac commencé à se remplir, un grand nombre de fuites importantes dans le barrage ont amené le Bureau of Reclamation à examiner la situation. Il a constaté que le travail avait été incomplètement effectué et qu'il était basé sur une compréhension incomplète de la géologie du canyon. De nouveaux trous ont été forés à partir de galeries d'inspection à l'intérieur du barrage dans le substrat rocheux environnant. [61] Il a fallu neuf ans (1938-1947) sous un secret relatif pour terminer le rideau de coulis supplémentaire. [62]
Béton Modifier
Le premier béton a été coulé dans le barrage le 6 juin 1933, 18 mois avant la date prévue. [63] Étant donné que le béton chauffe et se contracte au fur et à mesure qu'il durcit, la possibilité d'un refroidissement et d'une contraction inégaux du béton pose un grave problème. Les ingénieurs du Bureau of Reclamation ont calculé que si le barrage était construit en une seule coulée continue, le béton mettrait 125 ans à refroidir, et les contraintes résultantes feraient craquer et s'effondrer le barrage. Au lieu de cela, le sol où le barrage s'élèverait a été marqué de rectangles et des blocs de béton en colonnes ont été coulés, certains aussi grands que 50 pieds carrés (15 m) et 5 pieds (1,5 m) de haut. [64] Chaque forme de cinq pieds contenait un ensemble de tuyaux en acier de 1 pouce (25 mm) de l'eau froide de la rivière serait versée à travers les tuyaux, suivie de l'eau glacée d'une installation de réfrigération. Lorsqu'un bloc individuel avait durci et avait cessé de se contracter, les tuyaux étaient remplis de coulis. Le coulis a également été utilisé pour combler les petits espaces entre les colonnes, qui ont été rainurés pour augmenter la résistance des joints. [65]
Le béton a été livré dans d'énormes seaux en acier de 7 pieds de haut (2,1 m) et près de 7 pieds de diamètre. Crowe a obtenu deux brevets pour leur conception. Ces seaux, qui pesaient 20 tonnes courtes (18 t) lorsqu'ils étaient pleins, ont été remplis dans deux énormes centrales à béton du côté du Nevada, et ont été livrés sur le site dans des wagons spéciaux. Les godets étaient ensuite suspendus à des téléphériques qui servaient à acheminer le godet à une colonne spécifique. Comme la qualité requise d'agrégat dans le béton différait selon l'emplacement dans le barrage (du gravier de la taille d'un pois aux pierres de 9 pouces (230 mm)), il était essentiel que le godet soit manœuvré jusqu'à la bonne colonne. Lorsque le fond du seau s'est ouvert, dégorgeant 8 verges cubes (6,1 m 3 ) de béton, une équipe d'hommes l'a travaillé tout au long du coffrage. Bien qu'il existe des mythes selon lesquels des hommes ont été pris dans la coulée et sont ensevelis dans le barrage à ce jour, chaque seau a approfondi le béton sous une forme de seulement 1 pouce (25 mm), et les ingénieurs de Six Companies n'auraient pas permis un défaut causé par la présence d'un corps humain. [66]
Un total de 3 250 000 verges cubes (2 480 000 mètres cubes) de béton a été utilisé dans le barrage avant la fin du coulage du béton le 29 mai 1935. De plus, 1 110 000 verges cubes (850 000 m 3 ) ont été utilisés dans la centrale électrique et d'autres travaux. Plus de 582 miles (937 km) de tuyaux de refroidissement ont été placés dans le béton. Dans l'ensemble, il y a suffisamment de béton dans le barrage pour paver une autoroute à deux voies de San Francisco à New York. [50] Des noyaux de béton ont été retirés du barrage pour des tests en 1995, ils ont montré que "le béton du barrage Hoover a continué à gagner lentement en résistance" et que le barrage est composé d'un "béton durable ayant une résistance à la compression dépassant la plage généralement trouvée dans la masse normale béton". [67] Le béton du barrage Hoover n'est pas sujet à la réaction alcali-silice (ASR), car les constructeurs du barrage Hoover utilisaient des agrégats non réactifs, contrairement à celui du barrage Parker en aval, où l'ASR a causé une détérioration mesurable. [67]
Dévouement et achèvement Modifier
La plupart des travaux étant terminés sur le barrage lui-même (la centrale électrique est restée inachevée), une cérémonie d'inauguration officielle a été organisée pour le 30 septembre 1935, pour coïncider avec une tournée dans l'Ouest effectuée par le président Franklin D. Roosevelt. Le matin de la dédicace, elle a été avancée de trois heures à partir de 14 heures. L'heure du Pacifique à 11 heures, cela a été fait parce que le secrétaire à l'Intérieur Harold L. Ickes avait réservé un créneau radio pour le président pour 14 heures. mais les responsables ne se sont rendu compte que le jour de la cérémonie que le créneau était fixé à 14 heures. Heure de l'Est. [68] Malgré le changement de l'heure de la cérémonie et des températures de 102 °F (39 °C), 10 000 personnes étaient présentes pour le discours du président, dans lequel il a évité de mentionner le nom de l'ancien président Hoover, [69] qui n'était pas invité à la cérémonie. [70] Pour marquer l'occasion, un timbre de trois cents a été émis par le département des postes des États-Unis — portant le nom « Boulder Dam », le nom officiel du barrage entre 1933 et 1947. [71] Après la cérémonie, Roosevelt a effectué la première visite d'un président américain à Las Vegas. [69]
La plupart des travaux avaient été achevés par l'inauguration, et Six Compagnies ont négocié avec le gouvernement jusqu'à la fin de 1935 et au début de 1936 pour régler toutes les réclamations et organiser le transfert officiel du barrage au gouvernement fédéral. Les parties sont parvenues à un accord et le 1er mars 1936, le secrétaire Ickes a officiellement accepté le barrage au nom du gouvernement. Six entreprises n'ont pas été tenues de terminer les travaux sur un élément, un bouchon en béton pour l'un des tunnels de dérivation, car le tunnel devait être utilisé pour acheminer l'eau d'irrigation jusqu'à la mise en service de la centrale. [72]
Décès dans la construction Modifier
Il y a eu 112 décès signalés comme étant associés à la construction du barrage. [74] Le premier était l'arpenteur John Gregory ("J.G.") Tierney qui s'est noyé le 20 décembre 1922, dans une crue éclair, alors qu'il cherchait un endroit idéal pour le barrage. [74] Le décès définitif de la liste officielle est survenu le 20 décembre 1935, lorsque Patrick Tierney, aide-électricien et fils de J.G. Tierney, est tombé de l'une des deux tours d'admission côté Arizona. La liste des décès comprend trois travailleurs qui se sont suicidés sur place, un en 1932 et deux en 1933. [75] [76] [77] Sur les 112 décès, 91 étaient des employés de Six Companies, trois étaient des employés du Bureau of Reclamation. , et l'un était un visiteur du site, les autres étaient des employés de divers entrepreneurs ne faisant pas partie de Six Companies. [78]
Quatre-vingt-seize des décès sont survenus pendant la construction sur le site. [74] Non inclus dans le nombre officiel de décès étaient les décès qui ont été enregistrés comme pneumonie. Les travailleurs ont allégué que ce diagnostic était une couverture pour le décès par empoisonnement au monoxyde de carbone (provoqué par l'utilisation de véhicules à essence dans les tunnels de dérivation) et une classification utilisée par Six Companies pour éviter de payer des demandes d'indemnisation. [79] Les tunnels de dérivation du site atteignaient fréquemment 140 °F (60 °C), enveloppés dans d'épais panaches de gaz d'échappement de véhicules. [80] Un total de 42 travailleurs ont été enregistrés comme étant décédés d'une pneumonie et n'ont pas été inclus dans le total ci-dessus, aucun n'a été répertorié comme étant décédé d'une intoxication au monoxyde de carbone. Aucun décès de non-travailleurs par pneumonie n'a été enregistré à Boulder City pendant la période de construction. [79]
Style architectural Modifier
Les plans initiaux de la façade du barrage, de la centrale électrique, des tunnels de sortie et des ornements se heurtaient à l'aspect moderne d'un barrage-voûte. Le Bureau of Reclamation, plus soucieux de la fonctionnalité du barrage, l'a orné d'une balustrade d'inspiration gothique et de statues d'aigle. Cette conception initiale a été critiquée par beaucoup comme étant trop simple et banale pour un projet d'une telle envergure, c'est pourquoi l'architecte basé à Los Angeles Gordon B. Kaufmann, alors architecte superviseur du Bureau of Reclamation, a été engagé pour redessiner les extérieurs. [81] Kaufmann a grandement rationalisé la conception et appliqué un style Art déco élégant à l'ensemble du projet. Il a conçu des tourelles sculptées s'élevant de manière transparente du visage du barrage et des cadrans d'horloge sur les tours d'admission réglées pour l'heure du Nevada et de l'Arizona - les deux États se trouvent dans des fuseaux horaires différents, mais comme l'Arizona n'observe pas l'heure d'été, les horloges affichent la même heure pendant plus de la moitié de l'année. [82]
À la demande de Kaufmann, l'artiste de Denver Allen Tupper True [81] a été embauché pour s'occuper de la conception et de la décoration des murs et des sols du nouveau barrage. Le schéma de conception de True incorporait des motifs des tribus Navajo et Pueblo de la région. [83] Bien que certains se soient d'abord opposés à ces conceptions, True a reçu le feu vert et a été officiellement nommé artiste-conseil. [84] Avec l'aide du Laboratoire national d'anthropologie, True a recherché des motifs décoratifs authentiques à partir de peintures sur sable indiennes, de textiles, de paniers et de céramiques. [85] Les images et les couleurs sont basées sur les visions amérindiennes de la pluie, de la foudre, de l'eau, des nuages et des animaux locaux - lézards, serpents, oiseaux - et sur le paysage sud-ouest des mesas en escalier. [83] Dans ces œuvres, qui s'intègrent dans les passerelles et les salles intérieures du barrage, True réfléchit également sur la machinerie de l'opération, faisant apparaître les motifs symboliques à la fois anciens et modernes. [86]
Avec l'accord de Kaufmann et des ingénieurs, True a également conçu pour les tuyaux et les machines un codage couleur innovant qui a été mis en œuvre dans tous les projets BOR. [87] Le travail d'artiste-conseil de True a duré jusqu'en 1942, il a été prolongé afin qu'il puisse terminer le travail de conception pour les barrages et les centrales électriques de Parker, Shasta et Grand Coulee. Le travail de True sur le barrage Hoover a été évoqué avec humour dans un poème publié dans Le new yorker, dont une partie lit, "perdre l'étincelle, et justifier le rêve mais aussi digne de remarque sera la palette de couleurs". [88]
En complément du travail de Kaufmann et True, le sculpteur Oskar J.W. Hansen a conçu de nombreuses sculptures sur et autour du barrage. Ses œuvres comprennent le monument de la place de la dédicace, une plaque commémorative des travailleurs tués et les bas-reliefs sur les tours d'ascenseur. Dans ses mots, Hansen voulait que son travail exprime « le calme immuable de la résolution intellectuelle et l'énorme pouvoir de la force physique entraînée, également intronisé dans le triomphe placide de l'accomplissement scientifique », parce que « [l]a construction du barrage Hoover appartient au sagas des audacieux." [73] La place de dédicace de Hansen, sur la culée du Nevada, contient une sculpture de deux personnages ailés flanquant un mât de drapeau.
Autour de la base du monument se trouve un sol en terrazzo incrusté d'une "carte des étoiles". La carte représente le ciel de l'hémisphère nord au moment de la consécration du barrage par le président Roosevelt. Ceci est destiné à aider les futurs astronomes, si nécessaire, à calculer la date exacte de la consécration. [73] [89] Les figures de bronze de 30 pieds de haut (9,1 m), surnommées "les figures ailées de la République", ont toutes deux été formées en une coulée continue. Pour mettre en place de si grands bronzes sans endommager la surface de bronze hautement polie, ils ont été placés sur de la glace et guidés en position pendant que la glace fondait. [90] Le bas-relief de Hansen sur la tour d'ascenseur du Nevada décrit les avantages du barrage : contrôle des inondations, navigation, irrigation, stockage d'eau et électricité. Le bas-relief de l'ascenseur de l'Arizona représente, selon ses mots, "les visages de ces tribus indiennes qui ont habité les montagnes et les plaines depuis des siècles". [73]
Centrale électrique et demande en eau Modifier
L'excavation de la centrale a été réalisée en même temps que l'excavation de la fondation et des culées du barrage. L'excavation de cette structure en U située au pied en aval du barrage a été achevée à la fin de 1933 avec le premier béton mis en place en novembre 1933. Le remplissage du lac Mead a commencé le 1er février 1935, avant même que le dernier béton ne soit coulé qui Mai. [92] La centrale électrique était l'un des projets inachevés au moment de la consécration officielle le 30 septembre 1935, un équipage de 500 hommes restait pour la terminer ainsi que d'autres structures. [93] Pour rendre le toit de la centrale à l'épreuve des bombes, il a été construit avec des couches de béton, de roche et d'acier d'une épaisseur totale d'environ 3,5 pieds (1,1 m), surmontées de couches de sable et de goudron. [94]
Dans la seconde moitié de 1936, les niveaux d'eau du lac Mead étaient suffisamment élevés pour permettre la production d'électricité, et les trois premiers générateurs à turbine Francis construits par Allis Chalmers, tous du côté du Nevada, ont commencé à fonctionner. En mars 1937, un autre générateur du Nevada a été mis en service et le premier générateur de l'Arizona en août. En septembre 1939, quatre autres générateurs fonctionnaient et la centrale électrique du barrage est devenue la plus grande centrale hydroélectrique au monde. La dernière génératrice n'a été mise en service qu'en 1961, portant la capacité de production maximale à 1 345 mégawatts à l'époque. [92] [95] Les plans originaux prévoyaient 16 grands générateurs, huit de chaque côté de la rivière, mais deux générateurs plus petits ont été installés au lieu d'un grand du côté de l'Arizona pour un total de 17.Les plus petits générateurs ont été utilisés pour desservir des communautés plus petites à une époque où la production de chaque générateur était dédiée à une seule municipalité, avant que la puissance totale du barrage ne soit placée sur le réseau et rendue arbitrairement distribuable. [3]
Avant que l'eau du lac Mead n'atteigne les turbines, elle pénètre dans les tours de prise d'eau, puis dans quatre conduites forcées à rétrécissement progressif qui acheminent l'eau vers la centrale. Les prises d'air fournissent une charge hydraulique maximale (pression d'eau) de 590 pi (180 m) alors que l'eau atteint une vitesse d'environ 85 mph (140 km/h). L'ensemble du débit du fleuve Colorado passe généralement par les turbines. Les déversoirs et les ouvrages d'évacuation (jet-flow gates) sont rarement utilisés. [3] Les vannes à jet-flow, situées dans des structures en béton à 180 pieds (55 m) au-dessus de la rivière et également à la sortie des tunnels de dérivation intérieurs au niveau de la rivière, peuvent être utilisées pour détourner l'eau autour du barrage en cas d'urgence ou d'inondation. , mais ne l'ont jamais fait, et ne servent en pratique qu'à drainer l'eau des conduites forcées pour l'entretien. [96] À la suite d'un projet d'amélioration de 1986 à 1993, la puissance nominale brute totale de la centrale, y compris deux turbines-alternateurs Pelton de 2,4 mégawatts qui alimentent les propres opérations du barrage Hoover, est d'une capacité maximale de 2080 mégawatts. [3] La génération annuelle du barrage Hoover varie. La production nette maximale était de 10,348 TWh en 1984, et le minimum depuis 1940 était de 2,648 TWh en 1956. [3] La puissance moyenne générée était de 4,2 TWh/an pour 1947-2008. [3] En 2015, le barrage a généré 3,6 TWh. [97]
La quantité d'électricité produite par le barrage Hoover a diminué parallèlement à la baisse du niveau d'eau du lac Mead en raison de la sécheresse prolongée depuis l'an 2000 et de la forte demande en eau du fleuve Colorado. En 2014, sa capacité de production a été réduite de 23 % à 1592 MW et ne fournissait de l'électricité que pendant les périodes de pointe de la demande. [98] Le lac Mead est tombé à une nouvelle altitude record de 1 071,61 pieds (326,63 m) le 1er juillet 2016, avant de commencer à rebondir lentement. [99] Selon sa conception originale, le barrage ne serait plus en mesure de produire de l'électricité une fois que le niveau d'eau serait tombé en dessous de 1 050 pieds (320 m), ce qui aurait pu se produire en 2017 si les restrictions d'eau n'avaient pas été appliquées. Pour abaisser l'élévation minimale de la piscine de puissance de 1 050 à 950 pieds (320 à 290 m), cinq turbines à tête large, conçues pour fonctionner efficacement avec moins de débit, ont été installées. [100] Les niveaux d'eau ont été maintenus à plus de 1 075 pieds (328 m) en 2018 et 2019, [101] mais sont tombés à un nouveau plus bas record de 1 071,55 pieds (326,61 m) le 10 juin 2021 [102] et devaient baisser en dessous de 1 066 pieds (325 m) d'ici la fin de 2021. [103]
Le contrôle de l'eau était la principale préoccupation dans la construction du barrage. La production d'électricité a permis au projet de barrage d'être autosuffisant : le produit de la vente d'électricité a remboursé le prêt de construction de 50 ans, et ces revenus financent également le budget d'entretien annuel de plusieurs millions de dollars. L'électricité est générée en fonction et uniquement avec la libération d'eau en réponse aux demandes d'eau en aval. [104]
Le lac Mead et les rejets en aval du barrage fournissent également de l'eau à des fins municipales et d'irrigation. L'eau libérée du barrage Hoover finit par atteindre plusieurs canaux. L'aqueduc du fleuve Colorado et le projet Central Arizona bifurquent du lac Havasu tandis que le canal All-American est alimenté par le barrage impérial. Au total, l'eau du lac Mead dessert 18 millions de personnes en Arizona, au Nevada et en Californie et alimente l'irrigation de plus de 400 000 hectares de terres. [104] [105]
En 2018, le Los Angeles Department of Water and Power (LADWP) a proposé un projet de stockage hydroélectrique pompé de 3 milliards de dollars - une sorte de "batterie" - qui utiliserait l'énergie éolienne et solaire pour faire recirculer l'eau vers le lac Mead à partir d'une station de pompage 20 milles (32 km) en aval. [106] [107] [108]
Distribution électrique Modifier
L'électricité de la centrale du barrage a été vendue à l'origine en vertu d'un contrat de cinquante ans, autorisé par le Congrès en 1934, qui s'est déroulé de 1937 à 1987. En 1984, le Congrès a adopté une nouvelle loi fixant les attributions d'électricité au sud de la Californie, de l'Arizona et du Nevada à partir de le barrage de 1987 à 2017. [109] [110] La centrale a été gérée sous l'autorisation originale du Los Angeles Department of Water and Power et Southern California Edison en 1987, le Bureau of Reclamation a pris le contrôle. [111] En 2011, le Congrès a promulgué une loi prolongeant les contrats actuels jusqu'en 2067, après avoir mis de côté 5 % de l'électricité du barrage Hoover pour la vente aux tribus amérindiennes, aux coopératives électriques et à d'autres entités. Le nouvel arrangement a commencé le 1er octobre 2017. [109]
Le Bureau of Reclamation rapporte que l'énergie produite dans le cadre des contrats se terminant en 2017 a été répartie comme suit : [3]
Des touristes se rassemblent autour de l'un des générateurs de l'aile Nevada de la centrale pour entendre son fonctionnement expliqué, en septembre 1940.
Un travailleur se tient près de la conduite forcée du Nevada de 30 pi (9,1 m) de diamètre avant sa jonction avec une autre conduite forcée qui alimente une turbine en eau.
Déversoirs Modifier
Le barrage est protégé contre le débordement par deux déversoirs. Les entrées de l'évacuateur de crues sont situées derrière chaque culée de barrage, à peu près parallèlement aux parois du canyon. L'aménagement de l'entrée du déversoir forme un déversoir classique à écoulement latéral, chaque déversoir contenant quatre vannes à tambour en acier de 100 pieds de long (30 m) et 16 pieds de large (4,9 m). Chaque barrière pèse 5 000 000 livres (2 300 tonnes métriques) et peut être actionnée manuellement ou automatiquement. Les vannes sont levées et abaissées en fonction des niveaux d'eau dans le réservoir et des conditions d'inondation. Les vannes ne peuvent pas entièrement empêcher l'eau de pénétrer dans les déversoirs, mais peuvent maintenir un niveau supplémentaire de 16 pi (4,9 m) de niveau du lac. [112]
L'eau qui s'écoule sur les déversoirs tombe de façon spectaculaire dans des tunnels de déversoir de 600 pieds de long (180 m) et de 50 pieds de large (15 m) avant de se connecter aux tunnels de dérivation extérieurs et de rentrer dans le chenal principal de la rivière en aval du barrage. Cette disposition complexe de l'entrée de l'évacuateur de crues combinée à la dénivellation d'environ 700 pieds (210 m) du haut du réservoir jusqu'à la rivière en dessous était un problème technique difficile et posait de nombreux défis de conception. La capacité de chaque déversoir de 200 000 pi/s (5 700 m 3 /s) a été vérifiée empiriquement lors d'essais post-construction en 1941. [112]
Les grands tunnels de déversoir n'ont été utilisés que deux fois, pour des essais en 1941 et à cause des inondations de 1983. Les deux fois, lors de l'inspection des tunnels après l'utilisation des déversoirs, les ingénieurs ont constaté des dommages importants aux revêtements en béton et à la roche sous-jacente. [113] Les dommages de 1941 ont été attribués à un léger désalignement de l'inverse du tunnel (ou de la base), qui a causé la cavitation, un phénomène dans les liquides à écoulement rapide dans lequel les bulles de vapeur s'effondrent avec une force explosive. En réponse à cette découverte, les tunnels ont été réparés avec du béton spécial à usage intensif et la surface du béton a été polie comme un miroir. [114] Les déversoirs ont été modifiés en 1947 en ajoutant des seaux rabattables, qui à la fois ralentissent l'eau et diminuent la capacité effective du déversoir, dans le but d'éliminer les conditions qui auraient contribué aux dommages de 1941. Les dommages de 1983, également dus à la cavitation, ont conduit à l'installation d'aérateurs dans les déversoirs. [113] Des essais au barrage de Grand Coulee ont montré que la technique fonctionnait, en principe. [114]
Route et tourisme Modifier
Il y a deux voies pour la circulation automobile au sommet du barrage, qui servait autrefois de passage du fleuve Colorado pour la route 93 des États-Unis. [115] À la suite des attentats terroristes du 11 septembre, les autorités ont exprimé des préoccupations en matière de sécurité et le projet de contournement du barrage Hoover a été accéléré. En attendant l'achèvement du contournement, la circulation restreinte a été autorisée sur le barrage Hoover. Certains types de véhicules ont été inspectés avant de traverser le barrage, tandis que les semi-remorques, les bus transportant des bagages et les camions fourgons de plus de 12 m de long n'étaient pas du tout autorisés sur le barrage et ont été détournés vers la route 95 des États-Unis. ou Nevada State Routes 163/68. [116] Le contournement du barrage Hoover à quatre voies a ouvert ses portes le 19 octobre 2010. [117] Il comprend un pont en arc composite en acier et en béton, le Mike O'Callaghan-Pat Tillman Memorial Bridge, à 1 500 pieds (460 m) en aval du endiguer. Avec l'ouverture de la rocade, la circulation de transit n'est plus autorisée à travers le barrage Hoover Dam. Les visiteurs sont autorisés à utiliser la route existante pour s'approcher du côté du Nevada et traverser les parkings et autres installations du côté de l'Arizona. [118]
Le barrage Hoover a ouvert ses portes en 1937 après son achèvement, mais à la suite de l'attaque japonaise sur Pearl Harbor le 7 décembre 1941, il a été fermé au public lorsque les États-Unis sont entrés dans la Seconde Guerre mondiale, au cours de laquelle seul le trafic autorisé, en convois, était autorisé . Après la guerre, il a rouvert ses portes le 2 septembre 1945 et, en 1953, la fréquentation annuelle était passée à 448 081. Le barrage a fermé le 25 novembre 1963 et le 31 mars 1969, jours de deuil en souvenir des présidents Kennedy et Eisenhower. En 1995, un nouveau centre d'accueil est construit et l'année suivante, les visites dépassent pour la première fois le million. Le barrage a de nouveau fermé au public le 11 septembre 2001. Des visites modifiées ont été reprises en décembre et un nouveau "Discovery Tour" a été ajouté l'année suivante. [111] Aujourd'hui, près d'un million de personnes par an font les visites du barrage proposées par le Bureau of Reclamation. [119] Les préoccupations croissantes du gouvernement en matière de sécurité ont rendu la majeure partie de la structure intérieure inaccessible aux touristes. En conséquence, peu de décorations de True peuvent désormais être vues par les visiteurs. [120] Les visiteurs ne peuvent acheter des billets que sur place et ont le choix entre une visite guidée de l'ensemble de l'installation ou uniquement la zone de la centrale électrique. La seule option de visite autoguidée est pour le centre d'accueil lui-même, où les visiteurs peuvent voir diverses expositions et profiter d'une vue à 360 degrés sur le barrage. [121]
Les changements dans le débit et l'utilisation de l'eau causés par la construction et l'exploitation du barrage Hoover ont eu un impact important sur le delta du fleuve Colorado. [122] La construction du barrage a été impliquée dans le déclin de cet écosystème estuarien. [122] Pendant six ans après la construction du barrage, alors que le lac Mead se remplissait, pratiquement aucune eau n'a atteint l'embouchure de la rivière. [123] L'estuaire du delta, qui avait autrefois une zone de mélange eau douce-eau salée s'étendant sur 64 km au sud de l'embouchure de la rivière, a été transformé en estuaire inverse où le niveau de salinité était plus élevé près de l'embouchure de la rivière. [124]
Le fleuve Colorado avait connu des inondations naturelles avant la construction du barrage Hoover. Le barrage a éliminé l'inondation naturelle, menaçant de nombreuses espèces adaptées à l'inondation, y compris les plantes et les animaux. [125] La construction du barrage a dévasté les populations de poissons indigènes de la rivière en aval du barrage. [126] Quatre espèces de poissons indigènes de la rivière Colorado, le chevesne à queue de cheval, le brochet du Colorado, le chevesne à bosse et le meunier Razorback, sont répertoriés comme en voie de disparition. [127] [128]
Au cours des années de lobbying qui ont précédé l'adoption d'une loi autorisant le barrage en 1928, la presse a généralement qualifié le barrage de "Boulder Dam" ou de "Boulder Canyon Dam", même si le site proposé s'était déplacé vers Black Canyon. [16] Le Boulder Canyon Project Act de 1928 (BCPA) n'a jamais mentionné de nom ou de titre proposé pour le barrage. La BCPA autorise simplement le gouvernement à « construire, exploiter et entretenir un barrage et des ouvrages accessoires dans le cours d'eau principal du fleuve Colorado à Black Canyon ou à Boulder Canyon ». [129]
Lorsque le secrétaire à l'Intérieur Ray Wilbur a pris la parole lors de la cérémonie de lancement de la construction du chemin de fer entre Las Vegas et le site du barrage le 17 septembre 1930, il a nommé le barrage "Hoover Dam", citant une tradition de nommer les barrages d'après les présidents, bien qu'aucun avaient été si honorés pendant leur mandat. Wilbur a justifié son choix par le fait que Hoover était « le grand ingénieur dont la vision et la persévérance… ont tant fait pour rendre [le barrage] possible ». [130] Un écrivain s'est plaint en réponse que "le Grand Ingénieur avait rapidement vidé, abandonné et endigué le pays." [130]
Après la défaite électorale de Hoover en 1932 et l'accession de l'administration Roosevelt, le secrétaire Ickes ordonna le 13 mai 1933 que le barrage soit appelé "Boulder Dam". Ickes a déclaré que Wilbur avait été imprudent en donnant au barrage le nom d'un président en exercice, que le Congrès n'avait jamais ratifié son choix et qu'il avait longtemps été appelé barrage de Boulder. [130] Inconnu du grand public, le procureur général Homer Cummings a informé Ickes que le Congrès avait effectivement utilisé le nom « Hoover Dam » dans cinq projets de loi différents attribuant de l'argent à la construction du barrage. [131] Le statut officiel que cela a conféré au nom « Hoover Dam » avait été noté sur le parquet de la Chambre des représentants par le membre du Congrès Edward T. Taylor du Colorado le 12 décembre 1930, [132] mais a également été ignoré par Ickes.
Lorsque Ickes a pris la parole lors de la cérémonie d'inauguration le 30 septembre 1935, il était déterminé, comme il l'a noté dans son journal, « à essayer de fixer définitivement le nom de Boulder Dam ». [71] À un moment donné du discours, il a prononcé les mots « Boulder Dam » cinq fois en trente secondes. [133] En outre, il a suggéré que si le barrage devait être nommé d'après une personne, ce devrait être pour le sénateur californien Hiram Johnson, un des principaux sponsors de la législation autorisant. [71] Roosevelt a également appelé le barrage Boulder Dam, [93] et le parti républicain Los Angeles Times, qui au moment du changement de nom d'Ickes avait publié une caricature éditoriale montrant Ickes rognant inefficacement un énorme panneau "HOOVER DAM", l'a redémarré montrant Roosevelt renforçant Ickes, mais n'ayant pas plus de succès. [134]
Au cours des années suivantes, le nom "Boulder Dam" n'a pas réussi à s'imposer pleinement, de nombreux Américains utilisant les deux noms de manière interchangeable et les cartographes divisés sur le nom à imprimer. Les souvenirs de la Grande Dépression se sont estompés et Hoover s'est dans une certaine mesure réhabilité grâce à de bonnes œuvres pendant et après la Seconde Guerre mondiale. [135] En 1947, un projet de loi a été adopté par les deux Chambres du Congrès en restaurant à l'unanimité le nom « Barrage Hoover ». [136] Ickes, qui était alors un simple citoyen, s'est opposé au changement, déclarant : « Je ne savais pas que Hoover était un homme aussi petit pour s'attribuer le mérite de quelque chose avec lequel il n'avait rien à voir. [135]
Le barrage Hoover a été reconnu comme monument national du génie civil en 1984. [137] Il a été inscrit au registre national des lieux historiques en 1981 et a été désigné monument historique national en 1985, cité pour ses innovations techniques. [5]
I. Rein
Diapositive 204 un rein H&E Voir la diapositive virtuelle
Diapositive 210 un rein singe H&E Voir la diapositive virtuelle
Diapositive 210 un rein singe PAS/Pb hématoxyline Voir la diapositive virtuelle
Une partie d'un rein humain en coupe transversale est montrée dans diapositive 204. Un côté de la section est relativement lisse et convexe, c'est la surface externe du rein. Sous cette surface (capsule) se trouve une couche de cortex diapositive 204 Voir l'image d'environ 5 mm d'épaisseur. La majeure partie du reste de la section est la moelle dans diapositive 204 Voir l'image, formant des pyramides rénales (à peu près triangulaire en apparence). L'apex (pointe) de la pyramide forme la papille diapositive 204 Voir l'image.
Les courtes bandes rouges, que vous pouvez voir dans la moelle en diapositive 204 Voir l'image sont des "vasa recta" (voir la section "C" ci-dessous pour plus de détails sur la vascularisation rénale). Le rein de singe (diapositive 210) est un type "unipyramidal" - il n'a qu'une seule pyramide, l'humain en a beaucoup. Le rein de singe a été perfusé et la plupart des globules rouges ont été lavés, mais l'histologie est excellente et le diamètre des tubules est proche de celui de la vraie vie.
A. Cortex
Examinez le cortex de diapositive 204. Vous reconnaîtrez les rayons médullaires (ou pars radiata) dans faire glisser 204 Voir l'image, qui sont des groupes de tubules parallèles (coupés longitudinalement) qui semblent sortir de la moelle. La région du cortex entre les rayons, appelée labyrinthe cortical (ou pars convoluta) dans diapositive 204 Voir l'image, contient des corpuscules rénaux et les parties alambiquées des tubules.
1. Tubules
Identifier le Trois types généraux de tubules qui se produisent dans le labyrinthe cortical et les rayons médullaires du cortex :
- tubules proximaux (encore subdivisés en portions alvéolées et droites),
- tubules distaux (également divisés en portions alvéolées et droites), et
- tubules collecteurs (ou conduits).
La conservation des tissus varie entre les deux lames. Un certain degré de distorsion et de rupture tissulaire existe et il sera nécessaire d'étudier les deux lames pour la meilleure histologie des tubules. La plupart des tubules que vous voyez dans le labyrinthe cortical dans diapositive 204 Afficher l'image et diapositive 210 Voir l'image sont des tubules contournés proximaux, qui sont grands, proéminents et se colorent généralement d'un rose plus foncé que les autres tubules. En tant qu'artefact de la préparation histologique, dans certains ensembles, il peut y avoir de petites fissures blanches dans les parois de ces tubules, qui doivent être ignorées. Dans le cortex de diapositive 204 Voir l'image, la partie droite du tubule proximal se trouve dans les rayons médullaires et a un aspect histologique similaire à celui des tubules contournés proximaux. Il est difficile d'avoir la bordure en brosse (composée de microvillosités) bien conservée dans des préparations microscopiques. La bordure en brosse sur la surface luminale de l'épithélium du tubule proximal dans diapositive 204 est moins bien conservé que dans diapositive 210 et a tendance à se détacher et à remplir partiellement la lumière sous forme de matière rose. Dans diapositive 210-PAS, coloré avec un réactif acide-Schiff périodique, il y a une bonne conservation et une bonne coloration de la bordure du pinceau. Assurez-vous que vous voyez réellement la bordure du pinceau. De plus, les membranes basales associées aux revêtements épithéliaux des vaisseaux sanguins, des capsules de Bowman et des tubules sont distinctes dans diapositive 204 Voir l'image.
Ici et là, parmi les tubules proximaux du labyrinthe cortical, vous verrez également des tubules contournés distaux dans diapositive 204 Afficher l'image et diapositive 210 Voir l'image. Vous devez noter que les tubules distaux sont d'apparence plus pâle, ont généralement un diamètre plus petit et un épithélium cubique bas. Dans le cortex, la partie droite du tubule distal diapositive 204 Voir l'image est similaire en apparence et se produit dans les rayons médullaires.
Le troisième type de tubule dans le cortex est le canal collecteur (ou tubule), qui est également mieux vu dans le rayons médullaires dans diapositive 204 Afficher l'image et diapositive 210 Voir l'image. Recherchez des tubules dans lesquels l'épithélium est simple cuboïde ou cylindrique bas, les contours cellulaires apparaissent généralement particulièrement distincts et les noyaux sont proéminents et plus rapprochés que dans les tubules proximaux ou distaux. Assurez-vous que vous pouvez identifier chacun des trois types de tubules droits trouvés dans une lame à rayons médullaires 210 View Image (droits proximal, droit distal et tubules collecteurs). Des tubules collecteurs peuvent également être observés occasionnellement dans le labyrinthe cortical.De nombreux capillaires se produisent entre les tubules dans le cortex. Dans diapositive 204, notez les contours des globules rouges dans faire glisser 204 Voir l'image dans ces petits navires. Le rein dans diapositive 210 était fixé par perfusion et, par conséquent, les capillaires sont dépourvus de globules rouges.
2. Corpuscule rénal
Examiner les corpuscules rénaux trouvés dans le cortex, en notant les nombreuses anses capillaires du glomérule diapositive 210 Voir l'image. La plupart des noyaux plats du glomérule appartiennent aux cellules endothéliales et aux podocytes (simple épithélium pavimenteux constituant la couche viscérale de la capsule de Bowman). Certains noyaux des régions centrales du glomérule peuvent appartenir à des cellules mésangiales.
Quelles sont les trois couches impliquées dans la filtration glomérulaire et comment fonctionnent-elles ?
Répondre
Il y a trois couches qui composent le système filtrant du glomérule. Ce sont l'endothélium capillaire, la membrane basale glomérulaire (constituée des membranes basales fusionnées des cellules endothéliales et des podocytes) et la couche de podocytes. Les capillaires rénaux sont des capillaires fenêtrés sans diaphragme. Ils sont recouverts de podocalyxine, une molécule chargée négativement. Leur charge négative aide à empêcher les molécules chargées négativement de traverser le filtre. Entre les podocytes et les cellules endothéliales capillaires fenêtrées du rein se trouve une lame basale fusionnée constituée de deux lamina rara et d'une seule lamina densa (la membrane basale glomérulaire). Des molécules de perlecan, constituées de chaînes de sulfate d'héparine chargées négativement, sont incrustées dans la lamina densa. Les lamina rarae sont particulièrement riches en de tels polyanions, elles contribuent donc de manière significative à ce filtre d'exclusion de charges qui empêche le passage des molécules chargées négativement. Le réseau de collagène IV et de laminine de la lamina densa sert de barrière de taille, aidant à empêcher le passage des protéines à travers le filtre. Les processus secondaires du podocyte s'interdigitent pour former des fentes de filtration avec des diaphragmes entre eux. Ils sont également recouverts de podocalyxine qui aide à séparer les processus et sert également de dernier effort pour empêcher la filtration des molécules chargées négativement. Ils empêchent également les grosses molécules (comme les protéines) de passer. Leur but principal, cependant, est de réguler le débit d'eau.
Notez que nous ne nous attendons pas à ce que vous puissiez distinguer ces 3 types cellulaires par microscopie optique. La couche pariétale de la capsule de Bowman est également un épithélium pavimenteux simple qui se transforme en épithélium cuboïde du tubule contourné proximal au pôle urinaire diapositive 210 Voir l'image. Regardez autour de vous à faible puissance pour trouver des glomérules sectionnés à travers le pôle vasculaire. Près du pôle vasculaire se trouvera la partie tubulaire distale du même néphron. Certaines sections de diapositive 204 Afficher l'image et diapositive 210 Voir l'image montrera une partie de ce tubule distal avec noyaux inhabituellement serrés. Cette région est la macula densa qui est située à l'extrémité du tubule droit ascendant où commence le tubule contourné distal diapositive 210 Voir l'image. La macula densa avec les cellules juxtaglomérulaires et les cellules mésangiales extraglomérulaires (cellules lacis) forment "l'appareil juxtaglomérulaire". Les cellules juxtaglomérulaires sont des cellules musculaires lisses spécialisées trouvées dans la paroi de l'artériole afférente (et dans une certaine mesure de l'efférente) qui sécrètent de la rénine. Vous ne pouvez pas distinguer les cellules juxtaglomérulaires dans ces préparations (mais vous pourriez les détecter par des techniques immunologiques, par exemple, immunocoloration pour la rénine).
B. Médulle
Déplacez-vous vers le moelle diapositive 210 Voir l'image, où se trouvent les tubules proximaux et distaux droits ainsi que les canaux collecteurs. Vaisseaux sanguins (notez les contours des globules rouges dans diapositive 204) sont également visibles. Dans la moelle se trouve la boucle de Henlé, généralement composée de :
- Une partie épaisse initiale qui représente la continuation du tubule proximal droit du rayon médullaire,
- Une mince portion descendante qui se retourne vers le cortex comme une mince portion ascendante qui est continue avec
- Une portion ascendante épaisse, qui est un segment du tubule distal droit.
Les portions épaisses ont une histologie caractéristique du tubule proximal ou distal. La partie mince est tapissée d'un simple épithélium pavimenteux et ne peut être distinguée de manière fiable des capillaires (à moins que des cellules sanguines ne soient présentes dans les capillaires comme dans diapositive 204 Voir l'image). Les parties les plus profondes de la moelle n'ont que des segments minces et des canaux collecteurs. L'épithélium des canaux collecteurs s'élève au fur et à mesure que ces canaux passent vers la papille (où ils sont appelés "canaux papillaires" ou canaux de Bellini diapositive 210 Voir l'image). En tant qu'artefact dans certaines lames, l'épithélium du canal collecteur peut être éloigné de sa membrane basale dans certaines zones de la papille, laissant un espace blanc entre l'épithélium et son tissu conjonctif sous-jacent. L'urine est libérée au niveau de la papille par 10 à 25 ouvertures (zone cribrosa) dans l'un des calices mineurs dont vous remarquerez qu'ils sont tapissés d'épithélium de transition diapositive 210 Voir l'image (quelque peu endommagé dans diapositive 204 Voir l'image) comme le reste des voies urinaires. Il est à noter qu'à partir de ce moment, l'osmolarité de l'urine ne peut plus être modifiée car l'épithélium transitionnel est essentiellement imperméable aux sels et à l'eau.
C. Approvisionnement en sang
Maintenant que vous avez vu la disposition des divers composants du néphron dans le rein, revenez en arrière et suivez l'approvisionnement en sang. Diapositive 204 est utile pour étudier l'approvisionnement en sang même si l'épithélium tubulaire de cette lame est en mauvais état ! Vous vous souviendrez de l'anatomie macroscopique que l'artère rénale pénètre dans le hile du rein, et se divise successivement en lobaire, interlobaire (ceux-ci sont difficiles à identifier avec certitude dans les coupes histologiques, mais ce sont les grosses artères parmi les pyramides qui sont en amont de la artères arquées) et enfin dans les artères arquées, qui sont accompagnées des veines correspondantes.
Observer les artères et les veines interlobaires dans faire glisser 204 Voir l'image, de gros navires passant le long de la côtés latéraux de la pyramide médullaire. Les artères et les veines arquées suivent la base de la pyramide médullaire le long de la limite entre la médullaire rénale et le cortex rénal. Des artères arquées, des branches relativement droites, des artères interlobulaires et de la veine diapositive 204 Voir l'image s'étendre entre les lobules du cortex où ils bifurquent dans les artères intralobulaires et, à leur tour, les artérioles afférentes dans diapositive 210 Voir l'image qui fournit les glomérules dans chaque lobule. Les reins humains n'ont pas d'artères interlobulaires, juste des artérioles afférentes. Même si la plupart des globules rouges ont été éliminés des tissus dans diapositive 210, les vaisseaux arqués et interlobulaires doivent toujours être identifiables par le muscle lisse dans leurs parois (notez également que les vaisseaux arqués sont tapissant généralement la base de la pyramide médullaire le long de la limite cortico-médullaire).
Les artérioles efférentes (ne vous inquiétez pas de faire la distinction entre les artérioles afférentes et les artérioles efférentes), quittant les glomérules, se divisent en capillaires péritubulaires qui peuvent être considérés comme de petits profils circulaires parmi tous les tubules contournés. La majorité de ces capillaires fusionnent ensuite pour pénétrer dans les veines interlobulaires, permettant au sang de retourner dans la circulation générale. Cependant, les artérioles efférentes de certains glomérules proches de la moelle (c'est-à-dire les glomérules juxtamédullaires) fournissent l'approvisionnement en sang de la moelle. Les multiples petits vaisseaux (artérioles qui ressemblent davantage à des capillaires dilatés) provenant des artérioles efférentes et descendant dans la moelle et les veinules un peu plus grosses qui en remontent sont regroupés pour former le vasa recta, que vous avez observé plus tôt dans diapositive 204 sous forme de rayures rougeâtres (ou brunâtres) rayonnantes dans la moelle. L'association étroite des artérioles et des veinules dans les vasa recta fournit un échange à contre-courant pour aider à prévenir la perte de la concentration élevée d'électrolytes présente dans la moelle interne, nécessaire à la concentration de l'urine. Des capillaires recevant le sang des artérioles des vasa recta sont visibles dans toute la moelle inférieure. Les veinules des vasa recta se vident dans les veines arquées ou interlobulaires.
Expliquer le flux sanguin dans le rein
Répondre
Le sang pénètre dans le rein par les grosses artères rénales. Au hile, les artères rénales se ramifient et deviennent des artères interlobaires. Les artères interlobaires traversent la moelle jusqu'à la jonction cortico-médullaire où les artères se ramifient en artères arquées qui longent la jonction cortico-médullaire. Les artères arquées se ramifient davantage et deviennent des artères interlobulaires qui traversent le cortex rénal. Des artères interlobulaires naissent des artérioles afférentes qui deviennent le glomérule. L'artériole efférente sort du glomérule. Après avoir quitté les glomérules dans la région corticale, l'artériole efférente mène au réseau capillaire péritubulaire. Les artérioles efférentes des glomérules juxtamédullaires deviennent les vasa rectae, que l'on peut voir dans la moelle. Les vasa rectae et le réseau capillaire péritubulaire se drainent directement dans les veines interlobulaires. Les capillaires péritubulaires se drainent dans les veines étoilées puis dans les veines interlobulaires. De là, le sang se dirige vers les veines arquées, les veines interlobaires et sort finalement par la veine rénale.
Autres diapositives rénales potentiellement utiles
Diapositive 203N un rein H&E tangentielle Afficher la diapositive virtuelle
Cette section du cortex rénal a été coupée parallèlement à la surface du rein, et montre ainsi des rayons médullaires dans la Coupe transversale dans Afficher l'image. Observez ces rayons pour voir des coupes transversales de tubules proximaux et distaux droits ainsi que des canaux collecteurs. En outre, vous pouvez avoir une opinion plus favorable de macule dense dans cette diapositive.
Diapositive 209 un rein singe y compris bassin H&E Afficher la diapositive virtuelle
Dans cette coupe transversale d'un rein de singe, vous reconnaîtrez un cortex à la périphérie et une pyramide médullaire au centre. Passez en revue certaines des caractéristiques de la structure rénale que vous avez vues dans diapositives 204 & 210. De nombreux tubules du cortex sont enflés, ce qui rend un peu plus difficile la distinction des tubules proximaux des tubules distaux et collecteurs. Cependant, vous pouvez trouver des structures dans la moelle un peu plus faciles à interpréter que celles de diapositives 204 & 210.
Diapositive 205 un rein Singe injection vasculaire H&E Voir la diapositive virtuelle
Une gélatine rouge opaque a été injectée dans l'artère rénale de ce rein, remplissant de nombreuses artères et capillaires. Observez la distribution des vaisseaux sanguins. Il faudra peut-être un peu de perspicacité pour vous orienter sur cette section, car une partie du cortex a été supprimée pendant la préparation de la section. Le vasa recta dans diapositive 205 Voir l'image sont intéressantes ici, car les artérioles descendantes sont injectées mais les veinules ascendantes n'ont pas reçu le matériel d'injection et sont pleines de globules rouges, qui apparaissent jaunes.
Diapositive 206 un rein H&E foetal 200 mm de longueur couronne-croupille Afficher la diapositive virtuelle
Ici, vous voyez une étape dans le développement du rein. Les lobes rénaux (pyramides et leur cortex associé) sont particulièrement évidents à ce stade de développement, mais finissent par fusionner pour donner une capsule lisse avec des portions de chaque lobe formant les colonnes rénales. Vous n'avez pas besoin d'étudier cette section en détail. Les différents composants que vous avez vus dans les diapositives précédentes sont ici, mais sous une forme rudimentaire. Un avantage particulier de cette section est que les globules rouges ne sont pas éliminés du tissu et que les tubules en développement dans la moelle sont assez bien séparés par du tissu conjonctif, il est donc assez facile de discerner les vasa rectae, les tubules collecteurs et les parties épaisses et minces de Les boucles de Henle dans diapositive 206 Voir l'image. Dans cette section, vous pouvez également voir une artère arquée (qui s'arque le long de la limite cortico-médullaire) provenant d'une artère interlobaire dans diapositive 206 Voir l'image.
La surface de Mercure
Le premier gros plan sur Mercure a eu lieu en 1974, lorsque le vaisseau spatial américain Mariner 10 est passé à 9 500 kilomètres de la surface de la planète et a transmis plus de 2 000 photographies à la Terre, révélant des détails avec une résolution allant jusqu'à 150 mètres. Par la suite, la planète a été cartographiée en détail par le vaisseau spatial MESSENGER, qui a été lancé en 2004 et a effectué plusieurs survols de la Terre, de Vénus et de Mercure avant de s'installer en orbite autour de Mercure en 2011. Il a terminé sa vie en 2015, lorsqu'il a été commandé. s'écraser sur la surface de la planète.
La surface de Mercure ressemble fortement à la Lune en apparence (Figure (PageIndex<3>) et Figure (PageIndex<4>)). Il est couvert de milliers de cratères et de bassins plus grands pouvant atteindre 1 300 kilomètres de diamètre. Certains des cratères les plus brillants sont rayonnés, comme Tycho et Copernicus sur la Lune, et beaucoup ont des pics centraux. Il y a aussi escarpements (falaises) de plus d'un kilomètre de haut et des centaines de kilomètres de long, ainsi que des crêtes et des plaines.
Les instruments MESSENGER ont mesuré la composition de la surface et cartographié l'activité volcanique passée. L'une de ses découvertes les plus importantes a été la vérification de la glace d'eau (détectée pour la première fois par radar) dans les cratères proches des pôles, similaire à la situation sur la Lune, et la découverte inattendue de composés organiques (riches en carbone) mélangés à la glace d'eau.
Les scientifiques travaillant avec les données de la mission MESSENGER ont assemblé un globe de Mercure en rotation, en fausses couleurs, montrant certaines des variations dans la composition de la surface de la planète. Vous pouvez le regarder tourner.
Figure (PageIndex<3>) La topographie de Mercure dans l'hémisphère nord est cartographiée de manière très détaillée à partir des données MESSENGER. Les régions les plus basses sont affichées en violet et bleu, et les régions les plus élevées sont affichées en rouge. La différence d'altitude entre les régions les plus basses et les plus hautes illustrées ici est d'environ 10 kilomètres. Les cratères bas ombragés en permanence près du pôle nord contiennent de la glace d'eau brillante au radar. (crédit : modification des travaux par la NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington) Figure (PageIndex<4>) Ce bassin d'impact partiellement inondé est la plus grande caractéristique structurelle connue sur Mercure. Les plaines lisses à l'intérieur du bassin ont une superficie de près de deux millions de kilomètres carrés. Comparez cette photo avec [lien], le Bassin Orientale sur la Lune. (crédit : NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington)La plupart des éléments mercuriens ont été nommés en l'honneur d'artistes, d'écrivains, de compositeurs et d'autres contributeurs aux arts et aux sciences humaines, contrairement aux scientifiques commémorés sur la Lune. Parmi les cratères nommés figurent Bach, Shakespeare, Tolstoï, Van Gogh et Scott Joplin.
Il n'y a aucune preuve de tectonique des plaques sur Mercure. Cependant, les longues escarpements distinctifs de la planète peuvent parfois être vus traversant des cratères, ce qui signifie que les escarpements doivent s'être formés plus tard que les cratères (Figure (PageIndex<5>)). Ces longues falaises courbes semblent avoir leur origine dans la légère compression de la croûte de Mercure. Apparemment, à un moment donné de son histoire, la planète s'est rétrécie, ridant la croûte, et elle a dû le faire après que la plupart des cratères à sa surface se soient déjà formés.
Si la chronologie standard des cratères s'applique à Mercure, ce rétrécissement doit avoir eu lieu au cours des 4 derniers milliards d'années et non au cours de la première période de bombardement intense du système solaire.
Figure (PageIndex<5>) Découverte de l'escarpement sur Mercure. Cette longue falaise, haute de près d'1 kilomètre et longue de plus de 100 kilomètres, recoupe plusieurs cratères. Les astronomes concluent que la compression qui a créé des « rides » comme celle-ci dans la surface des planches doit avoir eu lieu après la formation des cratères. (crédit : modification de travaux par NASA/JPL/Northwestern University)
7. Chez Titan : pluie de méthane et tempêtes de poussière
La Terre est le seul monde de notre système solaire avec des corps liquides à sa surface. La lune de Saturne Titan a des rivières, des lacs et de grandes mers. C'est le seul autre monde avec un cycle de liquides comme le cycle de l'eau de la Terre, avec de la pluie tombant des nuages, coulant à la surface, remplissant les lacs et les mers et s'évaporant dans le ciel. Mais sur Titan, la pluie, les rivières et les mers sont faites de méthane au lieu d'eau.
Les données du vaisseau spatial Cassini ont également révélé ce qui semble être des tempêtes de poussière géantes dans les régions équatoriales de Titan, faisant de Titan le troisième corps du système solaire, en plus de la Terre et de Mars, où des tempêtes de poussière ont été observées.
12.3 Titan et Triton
Nous portons maintenant notre attention sur de petits mondes dans les parties les plus éloignées du système solaire. La grande lune de Saturne, Titan, s'avère être un étrange cousin de la Terre, avec de nombreuses similitudes malgré des températures glaciales. Les observations Cassini de Titan ont fourni certaines des découvertes récentes les plus passionnantes en science planétaire. La lune de Neptune, Triton, a également des caractéristiques inhabituelles et ressemble à Pluton, dont nous parlerons dans la section suivante.
Titan, une lune avec de l'atmosphère et des lacs d'hydrocarbures
Titan , vu pour la première fois en 1655 par l'astronome néerlandais Christiaan Huygens, a été la première lune découverte après que Galilée ait vu les quatre grandes lunes de Jupiter. Titan a à peu près le même diamètre, la même masse et la même densité que Callisto ou Ganymède. Vraisemblablement, il a également une composition similaire - environ la moitié de la glace et la moitié de la roche. Cependant, Titan est unique parmi les lunes, avec une atmosphère épaisse, des lacs et des rivières et des pluies tombantes (bien que ceux-ci ne soient pas composés d'eau mais d'hydrocarbures tels que l'éthane et le méthane, qui peuvent rester liquides aux températures glaciales de Titan).
Le survol de Titan par Voyager en 1980 a déterminé que la densité de surface de son atmosphère est quatre fois supérieure à celle de la Terre. La pression atmosphérique sur cette lune est de 1,6 bar, plus élevée que celle de toute autre lune et, remarquablement, encore plus élevée que celle des planètes telluriques Mars et Terre. La composition atmosphérique est principalement de l'azote, une manière importante par laquelle l'atmosphère de Titan ressemble à celle de la Terre.
On a également détecté dans l'atmosphère de Titan du monoxyde de carbone (CO), des hydrocarbures (composés d'hydrogène et de carbone) tels que le méthane (CH4), éthane (C2H6) et le propane (C3H8), et des composés azotés tels que le cyanure d'hydrogène (HCN), le cyanogène (C2N2), et le cyanoacétylène (HC3N). Leur présence indique une chimie active dans laquelle la lumière du soleil interagit avec l'azote et le méthane atmosphériques pour créer un riche mélange de molécules organiques. Il existe également plusieurs couches de brume d'hydrocarbures et de nuages dans l'atmosphère, comme illustré à la figure 12.12.
Ces découvertes de Voyager ont motivé un programme d'exploration beaucoup plus ambitieux utilisant l'orbiteur Saturn Cassini de la NASA et une sonde pour atterrir sur Titan appelée Huygens, construite par l'Agence spatiale européenne.L'orbiteur, qui comprenait plusieurs caméras, spectromètres et un système d'imagerie radar, a effectué des dizaines de survols rapprochés de Titan entre 2004 et 2015, chacun produisant des images radar et infrarouges de parties de la surface (voir Exploring the Outer Planets). La sonde Huygens est descendue avec succès en parachute dans l'atmosphère, photographiant la surface depuis le dessous des nuages, et atterrissant le 14 janvier 2005. C'était le premier (et jusqu'à présent le seul) vaisseau spatial à atterrir sur une lune dans le système solaire externe.
À la fin de sa descente en parachute, la sonde Huygens de 319 kilogrammes a atterri en toute sécurité, a glissé sur une courte distance et a commencé à renvoyer des données vers la Terre, y compris des photos et des analyses de l'atmosphère. Il semblait avoir atterri sur une plaine plate et parsemée de rochers, mais la surface et les rochers étaient composés de glace d'eau, qui est aussi dure que la roche à la température de Titan (voir la figure 12.13).
Les photos prises pendant la descente ont montré une variété de caractéristiques, y compris des canaux de drainage, suggérant que Huygens avait atterri sur la rive d'un ancien lac d'hydrocarbures. Le ciel était orange foncé et la luminosité du Soleil était mille fois inférieure à celle de la lumière du soleil sur Terre (mais toujours plus de cent fois plus brillante que sous la pleine lune sur Terre). La température de surface de Titan était de 94 K (−179 °C). Le vaisseau spatial plus chaud a suffisamment chauffé la glace où il a atterri pour que ses instruments mesurent les gaz d'hydrocarbures libérés. Les mesures en surface se sont poursuivies pendant plus d'une heure avant que la sonde ne succombe à la température glaciale.
L'imagerie radar et infrarouge de Titan depuis l'orbiteur Cassini a progressivement construit une image d'une surface remarquablement active sur cette lune, complexe et géologiquement jeune (Figure 12.14). Il y a de grands lacs de méthane près des régions polaires qui interagissent avec le méthane dans l'atmosphère, tout comme les océans d'eau de la Terre interagissent avec la vapeur d'eau dans notre atmosphère. La présence de nombreuses caractéristiques d'érosion indique que le méthane atmosphérique peut se condenser et tomber sous forme de pluie, puis s'écouler dans les vallées jusqu'aux grands lacs. Ainsi, Titan a un équivalent à basse température du cycle de l'eau sur Terre, avec un liquide à la surface qui s'évapore, forme des nuages, puis se condense pour tomber sous forme de pluie, mais sur Titan, le liquide est une combinaison de méthane, d'éthane et d'un trace d'autres hydrocarbures. C'est un paysage étrangement familier et pourtant totalement étranger.
Ces découvertes soulèvent la question de savoir s'il pourrait y avoir de la vie sur Titan. Les hydrocarbures sont fondamentaux pour la formation des grosses molécules de carbone essentielles à la vie sur notre planète. Cependant, la température sur Titan est bien trop basse pour l'eau liquide ou pour de nombreux processus chimiques essentiels à la vie telle que nous la connaissons. Il reste, cependant, une possibilité intrigante que Titan ait développé une forme différente de vie à base de carbone à basse température qui pourrait fonctionner avec des hydrocarbures liquides jouant le rôle de l'eau. La découverte d'une telle « vie telle que nous ne la connaissons pas » pourrait être encore plus excitante que de trouver une vie comme la nôtre sur Mars. Si une telle vie vraiment extraterrestre était présente sur Titan, son existence élargirait considérablement notre compréhension de la nature de la vie et des environnements habitables.
Lien vers l'apprentissage
Les scientifiques de la mission Cassini et les spécialistes de la présentation visuelle du Jet Propulsion Laboratory de la NASA ont rassemblé de beaux films à partir des images prises par Cassini et Huygens. Voir, par exemple, l'approche Titan et le survol de la région des lacs du Nord.
Triton et ses volcans
La plus grande lune de Neptune, Triton (ne confondez pas son nom avec Titan) a un diamètre de 2720 kilomètres et une densité de 2,1 g/cm 3 , ce qui indique qu'elle est probablement composée d'environ 75 % de roche mélangée à 25 % de glace d'eau. Les mesures indiquent que la surface de Triton a la température la plus froide de tous les mondes que nos représentants de robots ont visités. En raison de sa réflectivité si élevée (environ 80%), le Triton réfléchit la majeure partie de l'énergie solaire qui lui tombe dessus, ce qui entraîne une température de surface comprise entre 35 et 40 K.
Le matériau de surface du Triton est composé d'eau gelée, d'azote, de méthane et de monoxyde de carbone. Le méthane et l'azote existent sous forme de gaz dans la majeure partie du système solaire, mais ils sont gelés aux températures de Triton. Seule une petite quantité de vapeur d'azote persiste pour former une atmosphère. Bien que la pression à la surface de cette atmosphère ne soit que de 16 millionièmes de bar, cela est suffisant pour supporter de fines couches de brume ou de nuages.
La surface de Triton, comme celle de nombreuses autres lunes du système solaire externe, révèle une longue histoire d'évolution géologique (Figure 12.15). Bien que certains cratères d'impact soient trouvés, de nombreuses régions ont été inondées assez récemment par la version locale de « lave » (peut-être de l'eau ou des mélanges eau-ammoniac). Il y a aussi des régions mystérieuses de terrain brouillé ou montagneux.
Le survol de Triton par Voyager a eu lieu à un moment où le pôle sud de la lune était incliné vers le Soleil, permettant à cette partie de la surface de profiter d'une période de chaleur relative. (Rappelez-vous que « chaud » sur Triton est encore outrageusement plus froid que tout ce que nous vivons sur Terre.) Une calotte polaire couvre une grande partie de l'hémisphère sud de Triton, s'évaporant apparemment le long du bord nord. Cette calotte polaire peut être constituée d'azote gelé déposé au cours de l'hiver précédent.
Remarquablement, les images de Voyager ont montré que l'évaporation de la calotte polaire de Triton génère des geysers ou des panaches volcaniques d'azote gazeux (voir Figure 12.16). (Des fontaines de ce gaz s'élevaient à environ 10 kilomètres de haut, visibles dans la fine atmosphère car la poussière de la surface s'élevait avec elles et les colorait en sombre.) Ces panaches diffèrent des panaches volcaniques d'Io par leur composition et aussi par le fait qu'ils tirent leur énergie de la lumière du soleil réchauffant la surface plutôt que de la chaleur interne.
Ressources
Livres
Lorenz, Ralph et Jacqueline Mitton. Lever le voile de Titan : explorer la lune géante de Saturne. Cambridge : Cambridge University Press, 2002.
Morton, Olivier. Cartographier Mars. New York : Picador, 2002.
Périodiques
Gladman, Brett et al. "Découverte de 12 satellites de Saturne présentant un clustering orbital." Nature 412 (12 juillet 2001) : 163-166.
Hamilton, Douglas P. "Saturne saturé de satellites." Nature 412 (12 juillet 2001) : 132-133.
Nicholson, Philip, D. "Les anneaux de Saturne allument le bord." Sky & Télescope (mai 1995).
Rothery, David. "Lunes glacées du système solaire." Nouveau scientifique (28 mars 1992).
Autre
Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. "Cassini-Huygens: Mission to Saturn and Titan" 17 janvier 2003 [cité le 20 janvier 2003]. <http://saturne.jpl. nasa.gov/index.cfm>.