Djupt under Medelhavet sker jakten på neutrinos

 

Bild wikipedia Den första observationen av en neutrino skedde i en bubbelkammare 1970. En neutrino kommer från höger, träffar en proton, och tre laddade partiklar lämnar spår. En myon uppstår och lämnar det långa spåret till det övre vänstra hörnet; protonen lämnar det korta spåret snett uppåt; det tredje spåret är en pimeson som skapats i kollisionen.

Neutrinon är en elementarpartikel (en av materiens minsta beståndsdelar)  som tillhör familjen leptoner vilka saknar elektrisk laddning (obs ska inte förväxlas med neutronen som är en av byggstenarna i atomer)

Varje sekund passerar miljarder neutriner genom jorden och även våra kroppar utan att lämna ett spår efter sig. De har ingen elektrisk laddning och nästan ingen massa. De är minst en miljon gånger lättare än en elektron och växelverkar sällan med materia vilket gör dem extremt svåra att upptäcka. Under Medelhavets finns Europas neutrinoteleskop KM3NeT. Höga strängar av sensorer sträcker sig en kilometer ner till havsbotten, arrangerade i ett stort 3D-rutnät. 

Dess syfte är att fånga in de spöklika subatomära partiklar som kallas neutriner vilka kan färdas obehindrat i universum, genom planeter och stjärnor  och visa ledtrådar utifrån sin riktning om händelser långt bort i universum som skett i tid och rum.

I gryningen den13 februari 2023 upptäckte KM3NeT en intensiv blixt av ren energi. Det var den mest energirika neutrino som någonsin observerats. Effekten var 30 gånger större än något tidigare mätresultat. Forskare har sedan dess försökt ta reda på var den kom. "Neutriner är de mest intressanta partiklarna som finns just nu", beskriver Paschal Coyle vid Frankrikes nationella centrum för vetenskaplig forskning där man samordnar ett EU-finansierat projekt kallat KM3NeT-INFRADEV2 som stöder utvecklingen av KM3NeT-infrastrukturen. "Det finns många mysterier kring dem. De är de minst förstådda av de fundamentala partiklarna."

Neutriner kan passera genom universum utan att absorberas vilket innebär att de bär med sig orörd information från de mest extrema miljöer som vetenskapen känner till ex exploderande stjärnor, svarta hål och kosmiska kollisioner. Den neutrino som upptäcktes 2023, med beteckningen KM3-230213A, registrerades för en energiladdning på 220 petaelektronvolt (PeV). En extraordinärt stor siffra för en enskild partikel och nästan otänkbar inom partikelfysiken. Var kom den ifrån? Ingen vet!

Neutriner produceras av en mängd olika källor, från kärnreaktionerna som de som driver solen till exploderande stjärnor (supernovor) och andra högenergetiska kosmiska händelser. En teori är att de mest energirika neutrinerna härstammar från blazarer. Från de  galaxers aktiva supermassiva svarta hål vilka slungar jetstrålar av mycket energirik strålning direkt mot jorden.

En annan möjlighet är att högenergirik kosmisk strålning som strömmar över universum, kolliderar med ljusets fotoner och bildar neutriner. Om KM3-230213A ursprung är detta tyder det på att kosmogena neutriner (isotoper som bildats i jordens eller andra himlakroppars yttre lager genom kosmisk strålning) är vanligare än man trott.

"Eller så hade vi bara tur vid upptäckten", medger Coyle. Det kan vara så att KM3NeT av en slump lyckades upptäcka en sällsynt neutrino med mycket hög energi.

För att upptäcka eventuellt liv på Mars måste man komma djupt ner under ytan.

 

Enligt ett nytt laboratorieexperiment utfört av NASA kan rovers (marsbilar)  behöva gräva cirka två meter eller mer ner i Mars yta för att hitta eventuellt existerande  tecken fossiler av forntida liv. Detta då joniserande strålning från rymden bryter ner små molekyler som aminosyror relativt snabbt. Aminosyror kan skapas av livsformer men även av icke-biologisk kemi. Om man finner vissa aminosyror på Mars kan det betraktas som ett potentiellt tecken på att liv funnits på Mars i det förgångna. Aminosyror bygger upp proteiner och proteiner är viktiga för liv då dessa i sin tur bildar enzymer som påskyndar eller reglerar kemiska reaktioner för bildning av skilda strukturer.

"Våra resultat tyder på att aminosyror förstörs av kosmisk strålning på  Mars yta och regolit (lös sand eller annat mineral)  i mycket snabbare takt än man tidigare ansett", säger Alexander Pavlov från NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Nuvarande Mars rover-uppdrag borrar ner i Mars yta till endast  cirka cirka fem centimeters djup. På dessa djup förstörs  aminosyror helt  på endast 20 miljoner år. Tillsatsen av perklorater (salter) och vatten ökar även hastigheten på aminosyraförstöring ytterligare. 

Vi anser i dag att liv på Mars (om det funnits) finns miljarder år bak i tiden. Detta gör att sökning efter spår av liv måste ske  långt ner under ytan (minst 3 meter ner måste vi komma). "Uppdrag med grund borrprovtagning måste koncentreras till exponerade ytor - t.ex. nyligen uppkomna mikrokratrar med åldrar mindre än 10 miljoner år det material som kastats ut från sådana kratrar", säger Pavlov, huvudförfattare till en rapport om denna forskning publicerad 24 juni i Astrobiology.

Kosmiska strålar är högenergipartiklar (mestadels bestående av protoner och heliumjoner) som genereras av kraftfulla händelser på solen och där i exempelvis  solfläckar eller från exploderande stjärnor. Strålarna kan bryta ner eller förstöra organiska molekyler då de tränger in  i en fast sten då de joniserar och förstör allt i sin väg.

Jordens tjocka atmosfär och globala magnetfält skyddar ytan från de flesta kosmiska strålar. I sin första tid hade Mars också dessa egenskaper men förlorade detta skydd över tid (varför vet vi inte). Det finns dock bevis för att den kraftigare atmosfären på Mars för miljarder år sedan tillät flytande vatten på Mars yta. Flytande vatten är viktigt för livet därför vill forskare veta om livet uppstod på Mars och söka efter bevis på forntida marsliv genom att undersöka Mars-stenar efter organiska molekyler som aminosyror.

Bild flickr.com Mars landskap