Detta verkar finnas under ytan på Uranus och Neptunus

 

Bild https://vcresearch.berkeley.edu  En sprängskiss av en isjätteplanet som Uranus eller Neptunus. I en ny teori föreslås att under den täta atmosfären finns ett vattenrikt lager (blått) som har separerats från ett djupare lager av hett, högtryckskol, kväve och väte (bärnsten). Trycket pressar ut väte ur metan- och ammoniakmolekyler och skapar skiktade kolväteskikt som inte kan blandas med vattenskiktet, vilket förhindrar konvektionen vilket skapar ett dipolärt magnetfält. Bild med tillstånd av tidningen Quanta till https://vcresearch.berkeley.edu.

Planetforskare har två teorier  om vad som kan finnas under de tjocka, blåaktiga väte- och heliumatmosfärerna av isjättarna Uranus och Neptunus antingen finns  diamantregn eller superjoniskt vatten.

Burkhard Militzer, planetforskare vid University of California, Berkeley, föreslår nu en alternativ teori - att det inre av dessa planeter är skiktat i två lager och att dessa två lagren likt olja och vatten på jorden inte blandas. Denna konfiguration förklarar planeternas ovanliga magnetfält på ett troligt sätt och antyder att det är osannolikt att tidigare teorier om planeternas inre skulle bestå av diamantregn eller superjoniskt vatten inte är sant.

I en artikel som publiceras nyligen i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences, hävdar Burkhard Militzer att en djup ocean av vatten ligger precis under molnlagren och under vattnet en mycket komprimerad vätska av kol, kväve och väte. Datorsimuleringar visar att temperaturerna och trycket i planeternas inre bildat en kombination av vatten (H2O), metan (CH3) och ammoniak (NH3) som skulle naturligt separeras i två lager, främst på grund av att väte skulle pressas ut ur metan och ammoniak som utgör en stor del av det  inre.

Dessa oblandbara lager skulle förklara varför varken Uranus eller Neptunus har ett magnetfält likt jordens. Det var en av de överraskande upptäckterna om vårt solsystems isjättar som gjordes av Voyager 2-uppdraget i slutet av 1980-talet. Då  en planet svalnar från sin yta och nedåt sjunker kall och tätare materia medan klumpar av varmare vätska stiger upp som kokande vatten - en process som kallas konvektion. Om interiören är elektriskt ledande kommer ett tjockt lager av konvekterande material att generera ett dipolmagnetfält som liknar det för en stavmagnet. Jordens dipolfält, skapat av dess flytande yttre järnkärna vilket producerade ett magnetfält som går i en slinga från nordpolen till sydpolen och är anledningen till att kompasserna pekar mot polerna.

Men Voyager 2 upptäckte att ingen av de två isjättarna har ett sådant dipolfält utan istället oorganiserade magnetfält. Detta innebär att det inte finns någon konvektiv rörelse av materia i ett tjockt lager i planeternas djupa inre.

För att förklara dessa observationer föreslog två olika forskargrupper för mer än 20 år sedan att planeterna måste ha lager som inte kan blandas vilket förhindrar storskalig konvektion och ett globalt dipolärt magnetfält. Konvektion i ett av lagren kan dock ge upphov till ett oorganiserat magnetfält. Men ingen av forskargrupperna kunde förklara vad dessa icke-blandande lager bestod av.

För tio år sedan försökte Militzer upprepade gånger lösa problemet med hjälp av datorsimuleringar bestående av cirka 100 atomer där proportionerna av kol, syre, kväve och väte speglade den kända sammansättningen av grundämnena i det tidiga solsystemet. Vid de tryck och temperaturer som förutspåddes för planeternas inre – 3,4 miljoner gånger jordens atmosfärstryck respektive ca 4450 Celcius kunde han inte hitta hur  dessa lager kunde bildas.

Förra året kunde han dock med hjälp av maskininlärning köra en datormodell som simulerade beteendet hos 540 atomer och fann då att lager bildas naturligt när atomerna värms upp och komprimeras.

– En dag tittade jag på modellen och då hade vattnet separerats från kol och kväve. Det jag inte kunde göra för 10 år sedan hände nu, beskriver han. Det ena är vattenrikt och det andra är kolrikt, och i Uranus och Neptunus är det det kolrika systemet som ligger under. Den tunga delen stannar i botten och den lättare delen stannar på toppen och den kan inte göra någon konvektion.'"

"Jag kunde inte upptäcka detta utan att ha ett större system av atomer detta  system kunde jag inte simulera för 10 år sedan", tillade han.

Mängden väte som pressas ut ökar med tryck och djup och bildar ett stabilt skiktat kol-kväve-väteskikt, nästan som  plastpolymer, beskriver han. Medan det övre, vattenrika lagret sannolikt konverterar för att producera det observerade oorganiserade magnetfältet, kan det djupare, stratifierade kolväterika lagret inte göra det.

När han modellerade gravitationen som produceras av Uranus och Neptunus i flera lager, matchade gravitationsfälten de som uppmättes av Voyager 2 för nästan 40 år sedan. Militzer förutspår att under Uranus 3 000 mil tjocka atmosfär finns ett vattenrikt lager som är cirka 5 000 mil tjockt och under det ett kolväterikt lager som även detta är cirka 5 000 mil tjockt. Uranus steniga kärna är ungefär lika stor som planeten Merkurius. Även om Neptunus är mer massiv än Uranus är den mindre i diameter med en tunnare atmosfär, men med lika tjocka vattenrika och kolväterika lager. Dess steniga kärna är något större än Uranus, ungefär lika stor som Mars.

Forskningen stöddes av National Science Foundation (PHY-2020249) som en del av Center for Matter at Atomic Pressures.

Finns en okänd faktor vi missat i sökandet efter bebodda planeter därute?

 

Sökandet efter liv utanför jorden är högprioriterat hos många  astronomer. Den eller de som hittar detta kommer att gå till historieböckerna.

Den mesta forskning görs i sökande i den beboeliga zonen runt en stjärna vilket ses som det avstånd jorden har till sin sol. Naturligtvis med hänsyn till vilket slag av spektraltyp stjärnan har. Allt med syfte att finna rätt temperaturzon för det vi anser viktigt för liv, flytande vatten.

 Något en del i dag ser som naiv urskiljning. Allt behöver inte vara beroende av syre och vatten. Kiselbaserat liv är en möjlighet istället för kolbaserat och även i jordens ungdom var liv i form av bakterier som inte var beroende av syre möjligt (utan syre inget vatten).

Det verkliga testet för huruvida en planet skulle kunna vara värd för livet kan i själva verket vila på andra gaser än syre och då kanske i första hand kväve.

Vi ska komma ihåg att det mesta vatten i universum är fryst till is. Det finns några månar däruppe som innehåller  vatten i frusen form. Mycket vatten är  även inlåst i kometer eller i gas. Flytande vatten är ytterst sällsynt finns endast under vissa särskilda omständigheter (flytande vatten ses som en förutsättning för liv).

Jorden har rätt avstånd till solen för att kunna behålla vatten i flytande form. I jakten på liv utanför jorden söks  i första hand planeter med samma ideala förhållanden i läge vid sin sol.

Visst kan det finnas andra platser där livet blomstrar men eftersom jorden är det enda exemplet på livet vi säkert vet existerar söker vi likartade planeter på rätt avstånd från sin sol.

Med hjälp av en rad datorsimuleringar för att återskapa atmosfäriska förhållanden på planeter har nu astronomer vid Cornell university i Ithaca New York beskrivit alternativt sökande och möjligheter till liv i en publicerad uppsats i https://arxiv.org/abs/1910.02355där de beskriver sina resultat.

Forskarna visar i denna nya studie hur kväveinnehållet kan spela en stor roll för att bestämma den totala temperaturen på en planet och därmed dess möjlighet för livsformer. Avstånd till en sol är inte allt. Vad som gör det mer komplicerat är att det är inte en enkel relation då kväve inte nödvändigtvis gör en planet varmare.

 

Till exempel, om en planets atmosfär inte har  stor densitet och det finns massor av vatten närvarande får kväve en betydelse för att det blir en betydande uppvärmning, eftersom det  atmosfäriska trycket ökar effektiviteten av växthusgaser som koldioxid och vattenånga ökar (det blir för hett för liv som vi känner det). Å andra sidan, på en relativt torr värld gör kväve att mer solvärme försvinner och det leder till dramatisk kylning (allt fryser och liv kan knappast existera som vi känner det).

 

Slutresultatet är att två världar som kretsar kring identiska stjärnor med identiska banor med liknande ytor och sanna avstånd från sin sol (livsmöjliga zonen enligt vår nuvarande kunskap) men olika mängder kväve kan ha dramatiskt olika temperaturer och kan vara svåra att bedöma i om där finns liv.

 

Kväve avger inte heller eller absorberar strålning vid synliga eller infraröda våglängder. Detta gör det svårt att upptäcka om kväve finns i atmosfären på främmande världar. Så även om en planet finns i den beboeliga zonen av sin stjärna får vi svårt att veta dess kväveinnehåll. Något som är viktigt att veta då detta kan avgöra om det kan finnas liv.

Säkert finns fler saker vi borde betänka när vi söker liv däruppe. Vi utgår idag enbart från känd kunskap. Vad som behövs är fantasi och brainstorming min anm.

Bild från pixabay.com vad missar vi eller de därute i sökandet efter liv.

Ny metod kan göra det enklare att hitta kväve på exoplaneter. Kväve i atmosfär kan ge indikationer på liv och vatten.

Att se kväve på avstånd i spektra har varit och är fortfarande mycket svårt. Koncentrationen har riktats mot att hitta vatten i vårt solsystem eller syre. Men även kvävet är en förutsättning för liv i de flesta fall och här på Jorden av stor vikt för fotosyntes och kvarhållande av vatten på ytan.

Då vi har ca 70% av kväve i vår atmosfär kan samma halt eller mer finnas på andra himlakroppar. Kan vi hitta spår av kvävgas kan det ge indikationer på vatten och syre och då livsmöjligheter.

Problemet är att det varit svårt att veta om en planet har kväve i sin atmosfär. Den är svår att spåra i spektralanalys.

Kanske en ny upptäckt eller uppfinning kan göra det enklare i framtiden och det då blir än enklare att leta efter liv där uppe.

En doktorand i astronomi och astrobiologi vid universitetet i Washington med namnet Edward Schwieterman har funnit en eventuell lösning på hur man kan mäta halten av kväve på avstånd.

Låt oss hoppas att detta kan fungera och jakten kan gå vidare på liv där ute ännu effektivare.

Kväve försvinner med 100-tals ton i timmen från Pluto ut i rymden likväl har atmosfären 98% kväve. Mysterium som inte lösts är varifrån kvävet kommer?

Kväve kommer oftast från biologiska källor men detta kan knappast vara fallet på Pluto. Ickebiologiska källor kan även producera kväve. På Pluto måste dessa källor komma inifrån och vara stora producenter av kvävgas.

Varför och hur länge har denna kvävekälla funnits och har den inget slut?

Vad hände och händer under ytan på  Pluto? Mysteriet och frågan är aktuell. När man fann något kväve på Mars togs det som bevis på att det troligen funnits livsmöjligheter här för länge sedan. Kvävet var en rest från den tiden.

Men på Pluto den iskalla småplaneten är det enbart en gåta. Hur kan atmosfären innehålla 98% kväve när hundratals ton försvinner ut i rymden från planeten varje timme?

Går denna kvävgas fram och tillbaka mellan planeten och rymden? Det låter overkligt men hur kan annars en källa för att producera tillräckligt med kväve hålla konstant 98% av atmosfären till denna nivå? Mysterier i universum har vi snart fått i otal mängd och förståelsen av dessa är dålig.

Kväve finnspå Mars. Med detta kan man fortsätta fantisera om liv en gång där.

Citat: Kväve är, precis som vatten, en nödvändig komponent i den typ av liv vi känner. Kvävemolekyler är byggstenarna i både DNA och RNA, de två kemiska ämnen som kodar uppbyggnaden av alla levande organismer.

Det innebär inte att de kvävemolekyler som man nu hittat nödvändigtvis har ett levande ursprung. De kan ha uppstått genom icke-biologiska processer. Men de visar att Mars för länge sedan, när planeten var varmare och fuktigare, kan ha haft de rätta förutsättningarna för uppkomsten av liv.Slut citat.

Det finns säkert de rätta elementen för liv på många platser i universum. Vatten verkar exempelvis vara universellt vanligt. Kväve finns säkert även det på många platser.

Kol däremot inte, men liv ska kunna existera med ex  med kisel som ersättningsmateria. Dock kanske inte i den form vi känner det utseendemässigt.

Men oberoende av detta kan jag inte se att liv uppstår spontant.

Vad som behövs är en skapelse. Jag tror inte vi har mer än en skapare och en skapelse i vårt universum. Om det finns fler skapelser i andra av tid skilda dimensioner och universum kan vi inte veta. Detta då Big Bangs ursprung är en gåta och kan vara ett läckage eller effekt från en annan dimension och ett annat universum.