Vad är klockan på Mars?

 

Bild wikipedia (engelsk) Topografisk karta över Mars med märkta formationer och Mars-dikotomin synlig (norra låglänta och södra höglandshalvklotet)

Marsianska dagar och år är längre än de på jorden. Planetens dag, eller full rotation runt sin axel är 40 minuter längre än jordens och det tar 687 dagar att fullborda en omloppsbana runt solen, jämfört med jordens 365 dagar. Forskare behöver veta hur snabbt eller långsamt varje sekund passerar på Mars jämfört med på jorden.

Om du skulle landa på Mars yta med en atomklocka skulle den fortfarande ticka på samma sätt som på jorden. Men om du jämför Marsklockan med en på jorden kommer de att vara ur synk. Utmaningen är att avgöra hur mycket Mars tid är förskjuten från jordens.

Det var mycket knepigare än vad NIST:s fysiker (National Institute of Standards and Technology, en amerikansk organisation under handelsdepartementet) hade förväntat sig. Einsteins relativitetsteori säger att gravitationens styrka påverkar tidens gång. Klockor tickar långsammare där gravitationen är starkare, och snabbare där gravitationen är svagare. Hastigheten på en planets bana får även klockorna att ticka antingen långsammare eller snabbare beroende på banans längd.

NIST valde en punkt på Mars yta som referens. Tack vare år av data insamlade från tidigare Marsuppdrag kunde Patla och NIST-fysikern Neil Ashby uppskatta gravitationen på Mars  yta, som är fem gånger svagare än jordens gravitation på ytan.

Men de behövde ta hänsyn till mer än bara Mars gravitation. Vårt solsystem har andra massiva kroppar som drar i varandra. Solen står ensam för mer än 99 % av massan i vårt solsystem. Mars position i solsystemet och avstånd från solen inclusive dess grannplanater som jorden, månen, Jupiter och Saturnus  ger den in i en mer excentrisk bana. Jordens och månens banor är relativt konstanta. Tiden på månen är konsekvent 56 mikrosekunder snabbare än tiden på jorden.

"Men för Mars är det inte så. Dess avstånd från solen och dess excentriska bana gör tidsvariationerna större. Ett trekroppsproblem är extremt komplicerat. Nu har vi att göra med fyra: solen, jorden, månen och Mars," beskriver Patla. "

Efter att ha tagit hänsyn till Marsytans gravitation utifrån Mars excentriska bana, solens, jordens och månens effekt på Mars kom Patla och Ashby fram till ett svar. Just nu är kommunikationen mellan jorden och Mars försenad med allt från fyra till 24 minuter (ibland mer).

Att ha en ram för timing mellan planeter banar väg för att skapa synkroniserade nätverk över enorma avstånd.  Einstein visade oss att klockor inte tickar i samma takt i universum. Klockor går något snabbare eller långsammare beroende på gravitationens styrka i omgivningen, vilket gör det knepigt att synkronisera våra klockor här på jorden, än mindre över det enorma solsystemet. Om människor vill etablera en långsiktig närvaro på den röda planeten behöver forskarna veta: Vad är klockan på Mars?

Nu vet man. I genomsnitt tickar klockor på Mars 477 mikrosekunder (miljondelar av en sekund) snabbare än på jorden. Mars excentriska bana och gravitationen från dess  grannar kan dock öka eller minska detta med så mycket som 226 mikrosekunder per dag under Mars-året.  Studiens resultat publicerades i The Astronomical Journal 

Studien är grundad på en tidigare artikel från 2024 där NIST:s fysiker utvecklade en plan för exakt tidmätning på månen.

Jordens tidigaste atmosfärs regn innehöll annorlunda ingredienser än nuvarande regn

 

Bild https://www.publicdomainpictures.net/

Jordens atmosfär kan ha bidragit till livets ursprung mer än man tidigare trott.

Något som beskrivs i en studie publicerad den 1 december i "Proceedings of the National Academy of Sciences" 

 Likt kol är svavel ett essentiellt grundämne som finns i alla livsformer, från encelliga bakterier till människor. Det är en del i vissa aminosyror och byggsten i protein.

Även om den unga jordens atmosfär innehöll svavelelement hade forskare länge trott att organiska svavelföreningar eller biomolekyler som aminosyror uppstod senare som en produkt av levande organismer eller växter.

I tidigare simuleringar av den tidiga jorden misslyckades forskare att upptäcka betydande mängder svavelbiomolekyler. Tiden  innan liv existerade skapades molekyler endast under specialiserade förhållanden.

När James Webb Space Telescope upptäckte dimetylsulfid, en organisk svavelförening som produceras av marina alger på jorden i en exoplanets atmosfär kallad K2-18b  trodde många att det var ett möjligt tecken på liv där.

Men i tidigare arbete har Nate Reed postdoktoral forskare vid NASA  och studiens seniorförfattare Ellie Browne kemiprofessor och CIRES-stipendiat, framgångsrikt framställt dimetylsulfid i sitt laboratorium med endast ljus och vanliga atmosfärers gaser. Detta antyder att denna molekyl kan uppstå på platser där inget liv finns.

Den här gången såg  Browne och Reed och deras team på vad den tidiga jordens atmosfär kunde ha bidragit med. De belyste en gasblandning innehållande metan, koldioxid, vätesulfid och kväve för att simulera jordens atmosfär innan livet uppstod.

Svavel är ett svårt grundämne att arbeta med i laboratoriet, enligt Browne. Det tenderar att fastna på all utrustning, och i atmosfären finns svavelmolekyler ofta i mycket låga koncentrationer jämfört med CO2 och kväve. "Du måste ha utrustning som kan mäta otroligt små mängder av dessa," tillade hon. Med hjälp av ett mycket känsligt masspektrometriinstrument som kan identifiera och mäta olika kemiska föreningar fann  Brownes team att den tidiga jordsimuleringen producerade en hel uppsättning svavelbiomolekyler, inklusive aminosyrorna cystein och taurin, samt koenzym M, en förening som är kritisk för ämnesomsättningen påtalar forskare och samarbetspartners vid CU Boulder (Colorado University) vilket visar att Jordens tidiga atmosfär för miljarder år sedan kan ha producerat svavelhaltiga molekyler som är viktiga för att liv ska uppkomma.

Fyndet utmanar teorin om att dessa svavelmolekyler först uppstod efter att liv redan hade bildats.

"Vår studie kan hjälpa oss att förstå livets evolution i dess tidigaste skeden," beskriver huvudfattaren Nate Reed, postdoktoral forskare vid NASA, som utförde arbetet som postdoktoral forskare vid kemiska institutionen och Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) vid CU Boulder.

Närkontakt mellan två heta stjärnor lämnade avtryck.

 

Bild https://www.colorado.edu Stjärnbilden Stora hunden syns på natthimlen. Beta Canis Majoris finns i slutet av hundens "framben", medan Epsilon Canis Majoris sitter i slutet av "bakbenet." (Källa: CC-bild av Till Credner via Wikimedia Commons)

För nästan 4,5 miljoner år sedan rörde två stora, heta stjärnor nära jordens sol. De lämnade efter sig ett spår i moln av gas och damm som virvlar precis bortom vårt solsystem än idag.

Denna upptäckt visas i ny forskning ledd av Michael Shull, astrofysiker vid University of Colorade Boulder och publicerad den 24 november i The Astrophysical Journal. 

Jordens solsystem omges av det som forskare kallar de "lokala interstellära molnen." Dessa tunna klumpar av gas och damm består mestadels av väte- och heliumatomer och sträcker sig cirka 30 ljusår från ände till ände. Förbi det och vår sol existerar i en del av galaxen som kallas "den lokala varma bubblan", där gas och damm är relativt sällsynta.

Shull beskriver att förståelsen av dessa egenskaper är viktig eftersom de kan ha påverkat livets utveckling på jorden under miljontals år.

"Det faktum att solen befinner sig inne i denna molnuppsättning som kan skydda oss från den joniserande strålningen kan vara en viktig del av vad som gör jorden livsvänlig idag," beskriver Shull, professor emeritus vid institutionen för astrofysik och planetvetenskap vid CU Boulder.

I den nya forskningen använde han och hans kollegor en serie ekvationer, eller modeller, för att katalogisera de krafter som har format vårt hörn av galaxen över tid.

Gruppen undersökte särskilt två stjärnor: Epsilon Canis Majoris, ibland kallad Adhara, och Beta Canis Majoris, eller Mirzam.

Idag finns dessa stjärnor i fram- och bakbenen på stjärnbilden Stora hunden,." Baserat på teamets beräkningar rusade de troligen förbi vår sol för cirka 4,4 miljoner år sedan på ett avstånd av 30 till 35 ljusår en nära beröring i kosmiska termer.

I processen utsände dessa stjärnor, som är mycket varmare än solen, kraftig ultraviolett strålning. Den strålningen "joniserade" de lokala molnen, tog bort elektroner från väte- och heliumatomerna och lämnade dem med en positiv laddning något som forskare fortfarande kan se idag.

"Om du tänker tillbaka 4,4 miljoner år skulle dessa två stjärnor ha varit fyra till sex gånger ljusare än Sirius är idag. Epsilon och Beta Canis Majoris bidrog sannolikt lika mycket till joniseringen av solens lokala moln som den heta gasen i den lokala bubblan.

Stjärnorna finns i dag mer än 400 ljusår från jorden De är B-stjärnor stjärnor som tenderar att leva snabbt och hårt. Epsilon och Beta Canis Majoris kommer bara att brinna i högst 20 miljoner år till. De är ungefär 13 gånger mer massiva än vår sol och brinner vid cirka 21000 till 50000 grader Celcius att jämför med vår sols ligger ungefär 5500 grader Fahrenheit.

Epsilon och Beta Canis Majoris har därför inte lång tid kvar. Shull uppskattar att dessa stjärnor sannolikt kommer att använda sitt sista bränsle och bli supernovor inom de närmaste miljonerna åren. Men de finns så långt från oss att det inte kommer att påverka vårt solsystem.

Upptäckten av kvasi-periodiska svängningar i ovanliga multi-trigger gammastrålningsutbrott

 

Bild https://english.cas.cn/ Ljuskurvan på den tredje triggern (GRB 250702E) tillsammans med dess FFT- och WWZ-effektspektra. (Bild av SONG Feifan)

I en ny studie från  Yunnan-observatorierna vid Kinesiska vetenskapsakademin beskrivs upptäckten av  kvasi-periodiska oscillationssignaler (QPO) i form av en ovanlig gammastråleutbrottshändelse (GRB) i The AstrophysicalJournal. 

GRB är korttids, högenergirikt explosiva fenomen som vanligtvis förknippas med kollaps av massiva stjärnor eller sammanslagning av kompakta objekt. Den 2 juli 2025 upptäckte Gamma-ray Burst Monitor (GBM) ombord på NASAs Fermi-satellit ett ovanligt högenergiutbrott  betecknat GRB 250702DBE som utlöste Fermi/GBM-systemet tre gånger. Trots att evenemanget namngavs enligt standardkonventioner för GRB uppvisade det slående avvikelser då dess varaktighet sträckte sig över flera timmar vilket är mycket längre än för typiska GRB:er (därav kanske beteckning blev fel). Samma källa upptäcktes även i röntgenbandet av Einstein-sonden (EP) och fick här beteckningen EP250702a. Fenomenet har väckt vetenskapligt intresse på grund av sin långa varaktighet och oklara fysiska ursprung och strålningsmekanismer.

Med hjälp av Fast Fourier Transform (FFT) och Weighted Wavelet Z-transform (WWZ) genomförde forskarna en detaljerad tidsserieanalys av Fermis GBM-gammastrålningsdata. Medan inga QPO-signaler identifierades i den första triggern (GRB 250702D), visade den andra triggern (GRB 250702B) en QPO-signal med en frekvens på cirka 0,024 Hz (period ≈ 41,7 sekunder). Den tredje triggern (GRB 250702E) gav en annan QPO-signal med en frekvens på ungefär 0,046 Hz (period ≈ 21,7 sekunder). Forskarna slutförde analysen omedelbart efter händelsen som gav viktiga ledtrådar för att avslöja utbrottets astrofysiska ursprung och underliggande fysiska processer.

De detekterade QPO-signalerna kan vara kopplade till helixstrukturer eller precession inom den relativistiska strålning som genereras av källan. Om det bekräftas som en GRB skulle evenemanget vara ett extremt sällsynt undantag från typiska GRB-egenskaper. Alternativt kan fenomenet härstamma från en tidvattenstörningshändelse (TDE) som involverar ett svart hål med medelstor massa  något som kallas "mikro-TDE" och kan producera sådana ultralånga gammastrålemissioner åtföljda av kvasi-periodiska svängningar.

Forskning enstöddes av National Key R&D Program of China, Natural Science Foundation of China och ett antal av andra finansieringskällor.

En meteorit är som en tidskapsel från det förflutna

 

Bild https://www.nrm.se (Naturhistoriska riksmuseet) Illustration: Åke Johansson av platser i Sverige där meteoriter hittats.

När solsystemet började bildas drogs gas och damm från ett gigantiskt molekylmoln in i en platt skiva av material runt solen. Denna protoplanetära skiva var mycket het till en början men började så småningom svalna. Gravitationen orsakade att damm klumpade ihop sig till större och större bitar. Så småningom bildades små kroppar, på upp 160 km i diameter som kallas planetesimaler.

"Dessa planetesimaler anses vara byggstenarna till  planeter. För att förstå hur jorden bildades måste du också veta hur planetesimaler bildades," beskriver forskare Thomas Kruijer LawrenceLivermore National Laboratory. "Jag tror att vi är lite som detektiver eller historiker, på ett sätt. Vi försöker utveckla en sekvens i dessa händelser."

Den främsta ledtråden till detta detektivarbete kommer i form av meteoriter. Många av dessa rymdstenar kommer från asteroidbältet (som finns mellan Mars och Jupiter) där rester för några av de första kropparna som bildades i solsystemet finns kvar. Genom att analysera meteoriter i laboratorie kan forskare fastställa ålder och sammansättning av prover av dessa som är över 4,5 miljarder år gamla.

Författarna till studien nedan  beskriver de olika typer av meteoriter och vilken information varje typ ger. Odifferentierade meteoriter kommer från planetesimaler som blandades och bildades utan att smälta. De rymmer kalciumaluminiumrika inklusioner (delar i en större helhet)  som möjligen var de första materialen som kondenserade ut ur den protoplanetära skivan. Inuti finns också kondrules, små sfärer som lätt kan dateras och visa när en kropp bildades.

I kontrast genomgick differentierade meteoriter uppvärmning och smälte. Tyngre material som järn sjönk inåt och bildade en planetesimalkärna medan lätta material steg upp till manteln.

"Det är ganska speciellt eftersom jorden också tros ha en järnkärna, men den är så djupt under våra fötter att vi aldrig kan nå den," beskriver Kruijer. "Genom att studera järnmeteoriter kan du också studera kärnorna i planetkroppar."

Så småningom vill Kruijer se att resultat från meteoritprovanalys matas in i storskaliga astrofysiska modeller av protoplanetarskivan. Han hoppas att artikelns sammanställning av meteoritforskning ska fungera som en värdefull resurs för forskare och experter inom närliggande områden.

"Du kan be AI sammanfatta de senaste utvecklingarna inom detta område. Det ger dig en viss uppfattning, men det finns många nyanser och precist språk som används i vetenskapliga artiklar," beskriver han. "Jag tycker att det är väldigt viktigt att ha en väl kurerad översiktsartikel skriven av experter som förstår alla nyanser."

Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)-forskaren Thomas Kruijer och medarbetare beskriver hur meteoriter berättar historien om det tidiga solsystemet i en nyligen publicerad artikel i  Space Science Reviews som också ska bli ett kapitel i en kommande lärobok. 

Mikroorganismer konstruerar metan i Siljansringens meteoritkrater

 

Bild wikipedia Siljansringen i Dalarna.

Forskare vid Linneúniversitetet i Småland har upptäckt levande mikroorganismer som producerar metan på ett djup av 400 meter inne i Siljans meteoritkrater i Dalarna. Fyndet ger ny kunskap om ett av jordens äldsta metaboliska system kallat  metanogenes och stärker kopplingen mellan meteoritnedslag och livets överlevnad i extrema miljöer.

Metanogenes ses som en av de tidigaste livsprocesserna på jorden. Genom att odla mikrober från vatten som finns 400 meter under markytan visade teamet att metan bildas från flera kolkällor, inklusive olja.

Genom avancerade analyser och experiment identifierades ett mikrobiellt samspel av en mikroorganism som tillverkar acetat  och en specifik metanogen (Candidatus Methanogranum gryphiswaldense), som utnyttjar en unik metylreduktionsväg.

– Meteoritkratrar är perfekta platser för mikroorganismer som bildar metan, beskriver huvudförfattaren till artikeln nedan doktorand  Femke van Dam vid Linnéuniversitetet. Våra resultat antyder att liknande miljöer på Mars kan hysa liv, särskilt med tanke på att metan upptäckts i Mars atmosfär i närheten av  kratrar.

Henrik Drake, professor vid Linnéuniversitetet och seniorförfattare, tillägger:

– Siljanskratern ger oss en unik inblick i metanproduktion i djupa spricksystem. Nu har vi visat i laboratoriemiljö att mikrober tillverkat den mystiska gasen i Siljansringen.

Upptäckten ger ett nytt perspektiv på djupbiosfärens ekosystem och deras betydelse för planetärt liv både på jorden och på exoplaneter.

En artikel  om upptäckten med namnet “Active methylotrophic methanogenesis by a microbial consortium enriched from a terrestrial meteorite impact crater” finns att läsa  tidningen mBio 

Nyhet om mörk materia

 

Bild https://www.u-tokyo.ac.jp/ Gammastrålebild av Vintergatans gloria. Gammastrålningsintensitetskarta exklusive komponenter utöver halo som sträcker sig cirka 100 grader i riktning mot galaxens centrum. Den horisontella grå stapeln i den centrala regionen motsvarar det galaktiska planområdet, som uteslöts från analysen för att undvika stark astrofysisk strålning. ©2025 Tomonori Totani, Tokyos universitet.

Ännu vet ingen vad mörk materia. Hittills har forskare endast kunnat observera mörk materia indirekt genom dess effekter på observerbar materia, såsom dess förmåga att ge tillräcklig gravitationskraft för att hålla galaxer samman. Anledningen till att mörk materia inte kan observeras direkt är att partiklarna som utgör mörk materia inte interagerar med elektromagnetisk kraft vilket visas genom att mörk materia inte absorberar, reflekterar eller avger ljus.

Många forskare antar att mörk materia består av något som kallas svagt interagerande massiva partiklar tyngre än protoner men som interagerar mycket lite med annan materia. Trots denna brist på interaktion förutspås det att de två partiklarna kommer att annihilera varandra och släppa ut andra partiklar, inklusive gammastrålfotoner när de kolliderar.

Forskare har i åratal riktat in sig på områden där mörk materia är koncentrerad, ex Vintergatans centrum, genom astronomiska observationer för att finna dessa specifika gammastrålar. Med hjälp av de senaste uppgifterna från Fermi Gamma-ray Space Telescope tror professor Tomonori Totani vid astronomiavdelningen vid Tokyos universitet att han äntligen har upptäckt de specifika gammastrålar som förutsägs av annihilation av teoretiska mörka materiepartiklar.

Vi upptäckte gammastrålar med en fotonenergi på 20 gigaelektronvolt (20 miljarder elektronvolt) som sträckte sig i en haloliknande struktur mot centrum av Vintergatan. Gammastrålningsemissionskomponenten matchar mycket den form som förväntas av mörk materie-halo,"  beskriver Totani.

Viktigt är att dessa gammastrålemätningar inte  kan förklaras lätt av andra vanligare astronomiska fenomen eller gammastrålningsutsläpp. Därför anser Totani att dessa data är en stark indikation på gammastrålningsemission från mörk materia.

"Om detta stämmer, så långt jag vet, skulle det vara första gången mänskligheten har 'sett' mörk materia. Och visar att mörk materia är en ny slags partikel som inte ingår i den nuvarande standardmodellen för partikelfysik. Detta innebär en stor utveckling inom astronomi och fysik," beskriver Totani.

Men även att hans gammastrålemätningar detekterar mörka materiepartiklar, måste hans resultat verifieras genom oberoende analyser av andra forskare. Även med denna bekräftelse vill forskarna ha ytterligare bevis för att den haloliknande strålningen faktiskt är resultatet av mörk materia-annihilation snarare än från andra astronomiska fenomen. Ytterligare bevis av kollisioner på andra platser som hyser hög koncentration av mörk materia skulle stärka dessa initiala resultat. Att upptäcka samma energi som gammastrålningsutstrålningar från dvärggalaxer inom Vintergatans halo till exempel skulle stödja Totanis analys.

Tomonori Totani studie är publicerad som  "20 GeV halo-like excess of the Galactic diffuse emission and implications for dark matter annihilation i" Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (IOPscience): November 26, 2025, doi:10.1088/1475-7516/2025/11/080.. Länk