Hur bakterier kan laga tegelsten på månen

 

Bild https://www.iisc.ac.in  Tegelstenar med artificiellt skapade brister, tillsammans med tegelstenar reparerade med hjälp av den bakteriefylld uppslamning (Foto: Amogh Jadhav)

Forskare vid Indian Institute of Science (IISc) har utvecklat en bakteriebaserad teknik för att reparera tegelsten på månen som i framtiden troligen ska  användas till att bygga på månen om denna skadas i månens hårda miljö.

Framtida månexpeditioner syftar till exempel till att skapa en permanent livsmiljö på månen. För att minska kostnaderna skulle astronauterna behöva använda den rikligt tillgängliga månjorden (regoliten)  en komplex blandning av trasiga mineraler och sten för att bygga strukturer på plats i stället för att transportera material från jorden.

För några år sedan utvecklade forskare vid institutionen för maskinteknik (ME), IISc, en teknik där man  använder en jordbakterie som heter Sporosarcina pasteurii för att bygga tegelstenar av mån- och marsjord. Bakterien omvandlar urea och kalcium till kalciumkarbonatkristaller som tillsammans med guarkärnmjöl limmar ihop jordpartiklarna för att skapa tegelliknande material. Denna process är ett miljövänlig och ett billigt alternativ för att ersätta cement. 

Därefter utforskade teamet också sintring innebärande att värma upp en komprimerad blandning av månjordsimulation och en polymer som kallas polyvinylalkohol till mycket höga temperaturer för att skapa mycket starka tegelstenar. Det är ett av de klassiska sätten att tillverka tegelsten, förklarar Aloke Kumar, docent vid ME och korresponderande författare till studien. "Det gör tegelstenar till mycket hög hållfasthet, mer än tillräckligt hållfasta även för vanliga bostäder." Sintring är en process som är lätt skalbar, flera tegelstenar kan tillverkas samtidigt i en ugn.

Men månens yta är extremt hård temperaturen kan svänga från 121 °C till -133 °C på en enda dag och ytan bombarderas ständigt av solvinden och meteoriter. Detta kan orsaka sprickor i tegelstenar, vilket försvagar strukturer som byggs med dem.

– Temperaturförändringar kan vara mycket dramatiska på månens yta vilket över tid kan ge en betydande effekt, förklarar medförfattaren Koushik Viswanathan, docent vid ME. "Sintrat tegel är sprött. Om du har en spricka och den växer kan hela strukturen snabbt falla sönder."

För att lösa detta problem vände sig teamet återigen till bakterier. I en ny studie skapade de olika typer av konstgjorda defekter i sintrade tegelstenar och hällde en blandning gjord av bakterien  S. pasteurii, guarkärnmjöl och månjordssimulation i dem. Under några dagar trängde slammet in i defekterna och bakterien producerade kalciumkarbonat som fyllde upp dem. Bakterien producerade också biopolymerer som fungerade som lim som starkt band samman jordpartiklarna med den kvarvarande tegelstrukturen och därigenom återfick mycket av teglets förlorade styrka. Denna process kan avvärja behovet av att byta ut skadade tegelstenar mot nya, vilket förlänger livslängden på byggda strukturer.

– Till en början var vi inte säkra på om bakterierna skulle binda till det sintrade teglet, beskriver Kumar. Men vi fann att bakterierna inte bara kan stelna blandningen utan också fästa bra. De armerade tegelstenarna kunde motstå temperaturer från 100 °C till 175 °C. 

Lerbollsmeteoriter faller ibland ner hela på Jorden

 

Bild https://www.seti.org Aguas Zarcas meteoriten med dess oregelbundna yta. Den 146 g tunga meteoriten på bilden är utlånad till Buseck Center for Meteorite Studies från Michael Farmer. Foto: Arizona State University / SETI Institute.

I april 2019 föll primitiva meteoriter ner nära staden Aguas Zarcas i norra Costa Rica. I en artikel publicerad online i tidskriften Meteoritics & Planetary Science beskriver ett internationellt forskarlag omständigheterna kring nedfallet och visar att lerbollsmeteoriter vilket dessa var inte alltid är ömtåliga. "27 kilo stenar återfanns, vilket gör det till det största nedfallet i sitt slag sedan liknande meteoriter föll nära Murchison i Australien 1969", beskriver astronom Peter Jenniskens vid SETI-institutet och NASA Ames Research Center vilka forskar om meteorer.

 "Hämtningen av dessa vid Aguas Zarcas var ett litet steg för människan, men ett stort steg för meteorforskningen", beskriver geolog Gerardo Soto vid University of Costa Rica i San José. Sedan fyndet har det skrivits 76 artiklar om den här meteoriten som gav upphov till meteoriterna. Analys av videokamerabilder av teamet visade att stenen trängde in i jordens atmosfär i en nästan vertikal vinkel från en västnordväst-riktning med en hastighet av 14,6 kilometer per sekund. Den intensiva hettan från kollisionen med atmosfären smälte mycket av stenen men det fanns förvånansvärt få tecken på fragmentering.

"Den trängde djupt in i jordens atmosfär tills massan splittrades 25 km ovanför jordens yta", beskriver Jenniskens, "där den sågs som en ljusstark blixt som upptäcktes av satelliter i omloppsbana."

Meteoritens nedfall inträffade i slutet av en ovanligt lång torrperiod i Costa Rica vilket gjorde att den klarade nedslaget bra.

"Aguas Zarcas-fallet gav upphov till ett fantastiskt urval av fusionstäckta stenar med ett brett spektrum av former", beskriver medförfattaren och meteoritforskare Laurence Garvie vid Buseck Center for Meteorite Studies vid Arizona State University. "Vissa stenar har en vacker blå iriserande yta på fusionsskorpan."

Många av stenarna blev oskadda då de landade i den relativt mjuka djungeln och dess gräsbevuxna ytor.

"Meteoriter av den här typen beskrivs ofta som lerbollar, eftersom de innehåller vattenrika mineraler", beskriver Jenniskens, "Tydligen innebär det inte att de är ömtåliga."Teamet fastställde att stenen var cirka 60 centimeter i diameter när den träffade jordens atmosfär. Från den väg som meteoren färdats genom atmosfären spårade teamet den tillbaka till asteroidbältet.

– Vi kan se att det här objektet kom från en större asteroid i asteroidbältet, troligen från dess yttre regioner, beskriver Jenniskens. "Efter att ha lossnat från asteroidbältet tog det två miljoner år att träffa jorden och hela tiden undvek den att bli knäckt."

Eftersom stenen var stark och gick in i en brant vinkel klarade en relativt stor del av dess massa sig hel vid kraschen i marken.

NASA:s dammskölds effektivitet på månen

 

Bild https://www.nasa.gov/image här ser man resultatet av NASA:s Electrodynamic Dust Shield.

EDS-tekniken är en del av NASA Artemis-kampanj. Denna innovativa teknik har nu använts på månens yta som en elektrisk kraft för att avlägsna månregolit (månens jord) eller smuts från olika ytor.

Denna dammreducerande teknik var en av 10 nyttolaster ombord på en månleverans genom NASA:s CLPS-initiativ (Commercial Lunar Payload Services), som skröts upp från byråns Kennedy Space Center i Florida onsdagen den 15 januari 2025 med Firefly Aerospaces Blue Ghost Lander.

Med hjälp av transparenta elektroder och elektriska fält kan EDS-tekniken lyfta och ta bort damm från en mängd olika ytor i rymdtillämpningar, allt från termiska radiatorer, solpaneler och kameralinser till rymddräkter, stövlar och hjälmvisir. Att kontrollera och avlägsna det laddade stoftet kommer att vara avgörande för att månfärderna ska lyckas inom ramen för FN:s CLPS-initiativ och Artemis-kampanjen. Se denna länk där en youtube film ingår som visar hur instrumentet fungerar. 

NASA:s Electrodynamic Dust Shield (EDS) visade framgångsrikt sin förmåga att ta bort regolit, måndamm och smuts, från sina olika ytor på instrumenten på månen under Firefly Aerospaces Blue Ghost Mission 1, som avslutades den 16 mars 2025. Måndamm är extremt slipande och elektrostatiskt stoff vilket innebär att det klamrar sig fast vid allt som har en laddning. Det kan skada allt från rymddräkter och hårdvara vilket gör måndamm till en av de mest utmanande egenskaperna när man i framtiden arbetar på månens yta.

EDS-tekniken använder elektrodynamiska krafter för att lyfta och avlägsna måndamm från dess ytor. "Före"-bilden (ovan) framhäver glas- och värmeradiatorytorna som är täckta av ett lager av regolit, medan "efter"-bilden visar resultaten efter EDS-aktivering. Damm avlägsnades från ytorna vilket bevisar teknikens effektivitet när det gäller att minska dammansamlingar.

EDS-tekniken banar väg för framtida lösningar för dammreducering och stöder NASA:s Artemis-kampanj med mera. NASA:s Electrodynamic Dust Shield utvecklades vid Kennedy Space Center i Florida med finansiering från NASA:s Game Changing Development Program, som förvaltas av myndighetens Space Technology Mission Directorate.

En teori till mängden av vulkaner på Venus.

 

Bild wikipedia Färgkodad höjdkarta som visar de upphöjda terra-"kontinenterna" i gult och mindre och lägre ytor på Venus.

Venus en het planet (yttemperatur på mer än 400 C). Här finns tiotusentals vulkaner flertalet aktiva. Nya beräkningar av forskare vid Washington University i St. Louis tyder på att planetens yttre skorpa kan vara i ständig rörelse ett oväntat fenomen som kallas konvektion och som kan hjälpa till att förklara mängden av vulkaner och andra egenskaper i Venus landskap.

 "Ingen hade egentligen övervägt möjligheten av konvektion i Venuskorpan tidigare", beskriver Slava Solomatov, professor of earth, environmental and planetary sciences in Arts & Sciences.  – Våra beräkningar tyder på att konvektion är möjligt och troligt. Om det är sant ger det oss ny insikt i planetens utveckling.

Konvektion, en välkänd process inom geologin som uppstår när uppvärmt material stiger mot en planets yta och kallare material sjunker vilket skapar ett slags konstant transportband. På jorden ger konvektion djupt inne i manteln den energi som driver plattektoniken. 

Solomatov hoppas att framtida expeditioner till Venus ska kunna ge mer detaljerad data om densiteten och temperaturen i jordskorpan. Om konvektion sker som förväntat bör vissa områden av jordskorpan på Venus vara varmare och mindre täta än andra, skillnader som skulle kunna upptäckas med hjälp av högupplösta gravitationsmätningar. En artikeln i ämnet publicerades i Physics of Earth and Planetary Interiors. Chhavi Jain, postdoktor vid WashU, är medförfattare till artikeln. 

Blixtar i moln mäts av detta instrument

 

Bild https://www.goes-r.gov

Instrumentet Geostationary Lightning Mapper (GLM) som finns ombord på NOAA:s GOES-19-satellit observerar nu kontinuerligt blixtar över västra halvklotet. GOES-19 sköts upp den 25 juni 2024. GLM detekterar och kartlägger totala blixtnedslag i och från ett moln, moln till moln och moln till mark kontinuerligt över Nord- och Sydamerika och intilliggande havsområden.

GLM erbjuder insikter bortom närvaron av ett blixtnedslag och avslöjar den rumsliga och tidsmässiga omfattningen av blixtar.

Nyligen upptäckte och övervakade GOES-19 GLM blixtaktivitet i två extremt farliga orkaner. Den 24 september 2024 observerade GLM utbredda blixtar då ett kluster av åskväder i västra Karibiska havet konsoliderades till den tropiska stormen Helene. Kontinuerliga blixtar i de yttre regnbanden åtföljdes av enstaka blixtar då orkanen Helene snabbt intensifierades i östra Mexikanska golfen.

Se denna länk från youtube där det visas hur instrumentet arbetar mm. Den är mycket sevärd.

Exoplaneter kan ha atmosfärer av en blandning av väte och vatten.

 

Bilden wikipedia En illustratörs tolkning av K2-18b (blå) som kretsar runt den röda dvärgstjärnan K2-18 som 124 ljusår bort från oss, ytterligare en exoplanet ses i solsystemet exoplaneten K2-18c.

Alla planeter som hittills upptäckts består av gas, is, sten och metall och modeller av hur planeter bildas brukar visa att dessa ämnen inte reagerar kemiskt med varandra. Men vad händer om likväl några av dem gör det frågade sig Planetforskare vid UCLA och Princeton och kom på ett överraskande svar. Under den intensiva hettan och trycket i nybildade planeter reagerar vatten och gas med varandra vilket skapar oväntade blandningar i atmosfärer hos unga planeter av jordens till Neptunus storlek och en "nederbörd" djupt inne i dess atmosfär.

Nya studier visar att den vanligaste typen av planeter i vår galax, de i storlek mellan jordens och Neptunus vanligtvis bildas med en väteatmosfär vilket resulterar i förhållanden där väte och planetens smälta inre interagerar i miljontals till miljarder år. Interaktionen mellan atmosfären och det inre är därför avgörande för att förstå då dessa planeter bildas och utvecklas och vad som kan finnas under dessas atmosfärer.

Men temperaturerna och trycket är så extrema att laboratorieexperiment för att studera det i modeller är nästan omöjligt. Forskarna utnyttjade därför superdatorerna vid UCLA och Princeton för att genomföra kvantmekaniska simuleringar av molekyldynamik för att undersöka hur väte och vatten interagerar över ett brett spektrum av tryck och temperatur i planeter av Neptunusstorlek och mindre.

Arbetet visade implikationer som att planeter utanför vårt solsystem, såsom exoplaneterna K2-18 b och TOI-270 d, vilka har hävdats vara potentiellt beboeliga världar kan ha en väteatmosfär tätare än ett hav av vatten. Den inre temperaturerna hos exoplaneter om de är tillräckligt höga skulle kunna ligga inom den gräns där väte och vatten inte kan separeras, så att dess atmosfär skulle bestå av en enda homogen väte-vattenvätska.

"Om vatten och väte verkligen är väsentligt blandat i en planets inre, kan strukturen och den termiska utvecklingen hos jord- och Neptunusliknande exoplaneter skilja sig väsentligt från de standardmodeller som vanligtvis används inom området", beskriver Hilke Schlichting, medförfattare till studien och professor i earth, planetary, and space sciences vid UCLA.

Å andra sidan kan planeter som är kallare ha ett separat lager berikat med vatten, möjligen i flytande form.

Forskningen ger därmed ytterligare ett fysikinspirerat ramverk för att begränsa sökandet efter planetsystem i vår galax där vattenrika exoplaneter skulle kunna ha vattenhav eller atmosfärer där väte och vatten är helt beblandade.

Tänk er en atmosfär bestående av vatten och väte varunder ett hav flyter på ytan. Det blir en atmosfär betydligt tätare än jordisk dimma. 

Forskningen finansierades av NASA, National Science Foundation, Heising-Simons Foundation och Princeton University. Resultaten publicerades i den vetenskapliga tidskriften The Astrophysical Journal Letters 

I denna galax försvinner vätedimman på ett okänt vis

 

Bild https://webbtelescope.org  Den avlägsna galaxen JADES-GS-z13-1, som observeras bara 330 miljoner år efter big bang, upptäcktes för första gången med hjälp av bilder från NASA:s James Webb Space Telescopes NIRCam (Near-Infrared Camera). Nu har ett internationellt team av astronomer identifierat en kraftfull vätestrålning från denna galax vid en oväntat tidig period i universums historia. JADES-GS-z-13 har en rödförskjutning (z) på 13, vilket är en indikation på dess ålder och avstånd. Källa; NASA, ESA, CSA, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (cfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Kargile (cfA), Joris Witstok (Cambridge, Köpenhamns universitet), sid. Jakobsen Jakobsen (Köpenhamns universitet), Alyssa Hedning (STScI), Mahdi Zamani Zamani (ESA/Webb), JADES-samarbete.

"Det tidiga universum var höljt i en tjock dimma av neutralt väte", förklarar Roberto Maiolino  teammedlem i studien vid University of Cambridge och University College London. – Det mesta av vätedimman försvann i en process som kallas återjoniseringen och som avslutades ungefär en miljard år efter big bang. 

 GS-z13-1 ses då universum bara var 330 miljoner år gammalt. Här ses förvånansvärt tydligt en avslöjande signatur av Lyman-alfa-strålning som bara kan ses när den omgivande vätedimman har lättat helt. Detta resultat var helt oväntat enligt teorin om hur tidigt galaxer bildades och återjonisering ska ha skett.

Före och under återjoniseringens era blockerade de enorma mängderna av neutral vätedimma som omgav galaxerna allt ultraviolett ljus  de sände ut. Innan tillräckligt många stjärnor hade bildats och kunde jonisera vätgasen kunde inget sådant ljus inklusive Lyman-alfa-strålning ske.

Bekräftelsen av Lyman-alfa-strålning från denna galax har därför stor betydelse för vår förståelse av det tidiga universum utveckling.

"Vi borde inte ha hittat en galax som denna med tanke på vår förförståelse av hur universum har utvecklats", beskriver Kevin Hainline  teammedlem i studien från University of Arizona. "Vi skulle kunna tänka oss att det tidiga universum var höljt i en tjock vätedimma som skulle göra det oerhört svårt att hitta ens kraftfulla stjärnor som tittade fram i denna under denna tid. Men här ser vi ljusstrålen från den här galaxen som tränger igenom slöjan. Denna fascinerande emissionslinje har enorma konsekvenser för kunskapen om hur och när universum återjoniserades.

Källan till Lyman-alfa-strålningen  från denna galax är inte känd, men kan innehålla det första ljuset från den tidigaste generationen av stjärnor som bildades i universum. "Den stora bubblan av joniserat väte som omger den här galaxen kan ha skapats av en märklig population av stjärnor – mycket mer massiva, hetare och ljusstarkare än stjärnor som bildats under senare epoker och möjligen är representativa för den första generationen stjärnor", beskriver Witstok. En kraftfull aktiv galaxkärna, som drivs av ett av de första supermassiva svarta hålen, är en annan möjlighet som teamet kan förklara fenomenet med.

Galaxen är högintressant och unik för undersökning av de första stjärnorna och de första svarta hålen. Gåtan är även varför denna galax finns redan då.

Forskningen publicerades på onsdagen i tidskriften Natur.