Kan syre i atmosfären visa på en tekniskt avancerad civilisation

 

I en ny studie publicerad i Nature Astronomy av Adam Frank, Helen F. och Fred H. Gowen Professor of Physics and Astronomy vid University of Rochester författare till The Little Book of Aliens (Harper, 2023) och Amedeo Balbi, docent i astronomi och astrofysik vid University of Roma Tor Vergata, Italien, beskrivs kopplingen mellan atmosfäriskt syre och den potentiella ökningen av avancerad teknik på avlägsna planeter.

I artikeln undersöker vi om en atmosfärs sammansättning är tecken på närvaron av avancerad teknik, beskriver Balbi. Frank och Balbi och hävdar att, utöver behov av andning och metabolism i flercelliga organismer är syre även avgörande för eld. Bruket av eld är ett kännetecken för en teknologisk civilisation. Forskarna fördjupar sig i begreppet "teknosfärer", expansiva områden av avancerad teknologi som avslöjar tecken – kallade "teknosignaturer" – av utomjordisk teknisk kunnig intelligens.

Oavsett om det handlar om matlagning, smide av metaller tillverkning av material för hem eller utnyttjande av energi genom att bränna bränslen, har förbränning varit drivkraften bakom jordiska industrisamhällen.

Genom att se på jordens historia fann forskarna att kontrollerad användning av eld och de efterföljande metallurgiska framstegen endast var möjliga när syrehalten i atmosfären nådde eller översteg 18 procent. Detta innebär att endast planeter med betydande syrekoncentrationer kan utveckla avancerade teknosfärer och lämna detekterbara teknosignaturer. De nivåer av syre som krävs för att biologiskt upprätthålla komplext liv och intelligens är inte lika höga som de nivåer som krävs för teknik, så även om en art kanske kan uppstå i en värld utan syre, kommer den inte att kunna bli en teknologisk art, enligt forskarna.

"Du kanske kan få biologi – du kanske till och med kan få intelligenta varelser – i en värld utan syre", beskriver Frank. Men utan en eldkälla kommer det aldrig att utvecklas högre teknik eftersom högre teknik kräver bränsle och smältning."

Här kommer "oxygen bottleneck" in i bilden, en term som myntades av forskarna för att beskriva den kritiska tröskel som skiljer världar som är kapabla att främja teknologiska civilisationer från de världar där detta inte är möjligt.

"Förekomsten av höga halter av syre i atmosfären är som en flaskhals som du måste ta dig igenom för att få en teknologisk art", säger Frank. "Du kan få allt annat att fungera, men om du inte har syre i atmosfären kommer du inte att ha en teknologisk art. Att rikta in sig på planeter med höga syrehalter bör därför prioriteras eftersom närvaron eller frånvaron av höga syrenivåer i exoplaneters atmosfärer kan vara en viktig ledtråd för att hitta potentiella teknosignaturer", beskriver Frank.

"Att upptäcka intelligent, teknologiskt liv på en annan planet skulle vara enormt", tillägger Balbi. – Därför måste vi vara extremt försiktiga med att tolka eventuella upptäckter. Vår studie tyder på att vi bör vara skeptiska till potentiella teknosignaturer från en planet med otillräckligt syre i atmosfären.

Bild https://www.deviantart.com/

Nya bilder visar Neptunus och Uranus i sina naturliga färger.

 

Professor Patrick Irwin vid Institutionen för fysik, University of Oxford och hans team fann att både Neptunus och Uranus har en likartad nyans av grönblått. Den allmänna uppfattningen är annars att Neptunus är djupt azurblå medan Uranus är blekt cyanblå.

Astronomer har dock länge vetat att de flesta bilder av de två planeterna inte exakt återger deras verkliga färg. Färgfelet uppstod på grund av att bilder tagna av båda planeterna under 1900-talet – bland annat av NASA:s Voyager 2-uppdrag, (den enda rymdfarkost som flugit förbi dessa världar) – tog bilder i skilda färgnyanser.

De enfärgade bilderna kombinerades senare för att skapa sammansatta färgbilder, som inte alltid var exakt balanserade för att uppnå en naturlig färgbild av planeterna särskilt Neptunus blev ofta för blå. Dessutom var de tidiga Neptunusbilderna från Voyager 2 kraftigt kontrastförstärkta för att bättre avslöja molnen banden och vindarna på Neptunus.

Professor Irwin påtalar: "Även om de välkända Voyager 2-bilderna av Uranus publicerades i en form som låg närma den "sanna" färgen, var de av Neptunus i själva verket utsträckta och förbättrade och därför i fel blå nyans.

Även om den artificiellt mättade färgen var känd vid den tiden bland planetforskare – och bilderna släpptes med bildtexter som förklarade det – gick den distinktionen förlorad med tiden. Genom att tillämpa vår modell på originaldata har vi kunnat rekonstruera den mest exakta representationen hittills av både Neptunus och Uranus färg (se ovan bild).

I den nya studien har forskarna använt data från rymdteleskopet Hubble rymdteleskop STIS och MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer)  på Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope. I båda instrumenten är varje pixel ett kontinuerligt spektrum av färger. Detta innebär att STIS- och MUSE-observationerna entydigt kan bearbetas för att bestämma den sanna färgen på Uranus och Neptunus.

Båda planeterna har en ganska likartad nyans i grönblått. Den största skillnaden är att Neptunus har en liten antydan till ytterligare blått vilket beror på ett tunt dislager på Neptunus.

Studien har fått namnet "Modelling the seasonal cycle of Uranus colour and magnitude, and comparison with Neptune" och har publicerats i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Bild https://www.ox.ac.uk/

Titans övärld innehåller isberg bestående av kolväte

 

Titan är Saturnus största måne och den näst största månen i solsystemet efter Jupiters måne Ganymedes.

Titans öar är sannolikt flytande bitar av porösa frusna organiska fasta ämnen visar en ny studie som publicerats i Geophysical Research Letters, AGU:s tidskrift för rapporter i kortformat med titeln “The Fate of Simple Organics on Titan’s Surface”. Studiens författare är Studiens författare ärXinting Yu (korresponderande författare), University of Texas i San Antonio. Yue Yu, University of California Santa Cruz, Universitetet i Genève. Julia Garver, University of California Santa Cruz. Xi Zhang, University of California Santa Cruz. Patricia McGuiggan, Johns Hopkins University

Titan har en dimmig orange atmosfär 50 % tjockare än jordens, rik på metan och andra kolbaserade molekyler. Ytan på Titan är täckt av mörka sanddyner bestående av organiskt material och hav av flytande metan och etan. På radarbilder ses ljuspunkter på havets yta (öar) som kan bestå från några timmar till veckor eller längre.

Dessa kortlivade öar sågs första gången 2014 under Cassini-Huygens-uppdraget sedan dess har forskare försökt ta reda på vad de består av och hur de uppkommer.

Xinting Yu, planetforskare och huvudförfattare till den nya studien ställde sig frågan och gjorde en närmare undersökning med de data som finns på förhållandet mellan Titans atmosfär, flytande sjöar och de fasta material som avsatts på månens yta ifall detta skulle kunna avslöja orsaken till dessa öar. ”Jag ville undersöka om öarna kunde vara organiska ämnen som flyter på ytan likt pimpsten på vatten här på jorden innan de sjunker”, skriver Yu.

Titans övre atmosfär är tät och har hög densitet och består av organiska molekyler. Molekylerna kan klumpa ihop sig, frysa samman och falla ner på månens yta, floder och sjöar där vågorna bara är några millimeter höga.

Yu och hennes team var intresserade av vad som hände med dessa organiska klumpar när de nådde Titans kolvätesjöar. Skulle de sjunka eller flyta? För att hitta svaret undersökte teamet först om Titans organiska fasta ämnen helt enkelt skulle lösas upp i dessa sjöar. Eftersom sjöarna redan är mättade med organiska partiklar antog teamet att de fallande fasta ämnena inte skulle lösas upp när de nådde vätskan. Om materialet skulle sjunka direkt skulle vi inte se dessa öar, beskriver Yu. ”De bör flyta ett tag, men inte under en längre tid."

Om de isiga klumparna var tillräckligt stora och har rätt förhållande mellan håligheter och smala rör skulle det flytande metanet (eller etanet) kunna sippra in tillräckligt långsamt för att klumparna skulle kunna dröja sig kvar på ytan under en tid upptäckte forskarna i sina modeller.

Yus modeller tyder på att enskilda klumpar sannolikt är för små för att flyta på egen hand. Men om tillräckligt många klumpar samlas nära stranden kan större bitar brytas loss och flyta iväg, på samma sätt som glaciärer kalvar på jorden. Med en kombination av en större storlek och rätt porighet skulle dessa organiska glaciärer kunna förklara fenomenet med de tillfälliga öarna.

Förutom öarna kan ett tunt lager av frusna fasta ämnen som täcker Titans hav och sjöar förklara de flytande kropparnas ovanliga jämnhet. Således kan resultaten från denna studie förklara två av Titans mysterier.

Bild vikipedia Bilder av antalet sjöar på Titans norra halvklot (vänster) och södra halvklotet (höger)

Den gåtfulla komponenten i Venus moln avslöjad.

 

Venus moln. Forskare vet att dessa huvudsakligen består av svavelsyradroppar och något vatten, klor och järn. Koncentrationen varierar med höjden i den tjocka och giftiga atmosfären. Men hittills har inte gåtan om vad molnens fläckar och ränder består av lösts vilka syns i UV-strålning.

I en ny studie publicerad i Science Advances med stöd från Simons Foundation och Origins Federation har forskare från Universityof Cambridge funnit järnhaltiga sulfatmineraler stabila under de hårda kemiska förhållandena i Venus moln. Spektroskopisk analys avslöjade att en kombination av två mineraler, rhomboclase och surt järnsulfat, kan förklara den mystiska UV-absorptionsfunktionen på Venus.

De hittills enda tillgängliga uppgifterna om molnens sammansättning samlades in av sonder och avslöjade märkliga egenskaper i molnen som vi hittills inte har kunnat förklara fullt ut, beskriver Paul Rimmer från Cavendish Laboratory och medförfattare till studien. – I synnerhet när de undersöktes i UV-ljus hade  molnen ett specifikt UV-absorptionsmönster. Vilka grundämnen, föreningar eller mineraler är det som ger denna effekt frågade man sig?

Formulerad på grundval av Venus atmosfärskemi syntetiserade (producerade) teamet flera järnhaltiga sulfatmineral i ett vattenhaltigt geokemilaboratorium vid institutionen för geovetenskaper. Genom att suspendera de syntetiserade materialen i varierande koncentrationer av svavelsyra och övervaka de kemiska och mineralogiska förändringarna begränsade teamet kandidatmineralerna till rhomboclase och surt järnsulfat, vars spektroskopiska egenskaper undersöktes under ljuskällor som är speciellt utformade för att efterlikna spektrumet av solstormar beskriver Paul Rimmer och Samantha Thompsons FlareLab vid Cavendish Laboratory).

Ett fotokemilaboratorium vid Harvard samarbetade i forskningen genom att tillhandahålla mätningar av UV-absorbansmönstren för järn under extrema sura förhållanden, i ett försök att efterlikna Venusmolnen. Forskarna i ingår i den nybildade Origins Federation som främjar samarbetsprojekt av detta slag.

Mönstren och absorptionsnivån som visades i  kombinationen i dessa två mineralfaser överensstämmer med de mörka UV-fläckar som observerats i Venus moln, beskriver medförfattare Clancy Zhijian Jiang, från institutionen för geovetenskaper i Cambridge. Dessa riktade experiment avslöjade det intrikata kemiska nätverket i atmosfären och kastade ljus över grundämnenas kretslopp på Venus yta.

Vi kommer att få en chans att lära oss mycket mer om den här planeten under de kommande åren genom framtida NASA- och ESA-uppdrag som ska utforska Venus atmosfär, moln och yta, beskriver Rimmer och tillägger att studien är en grund för dessa framtida utforskningar.

Bild vikipedia - Molnstrukturen i Venus atmosfär synlig genom ultraviolett avbildning.

En föränderlig atmosfär på WASP-121 b

 

WASP-121 b är en välstuderad het Jupiterlik planet som kretsar kring en stjärna som finns cirka 880 ljusår från jorden (WASP-121). Dess extrema närhet till sin sol innebär att den är tidvattenlåst [samma sida är vänd mot dess sol hela tiden] och solsidan av planeten är ca 2700 C. Ett internationellt team av astronomer har nu studerat planeten genom att kombinera fyra uppsättningar arkivobservationer av WASP-121 b, alla gjorda med Hubbles Wide Field Camera 3 (WFC 3). Den kompletta sammanställningen inkluderade observationer av: WASP-121 b då den passerar framför sin sol (i juni 2016); då WASP-121 b passerar bakom sin sol (från vår synvinkel sett) i november 2016); och två faskurvor av WASP-121 b (tagna i mars 2018 respektive februari 2019). 

Astronomer  tog det unika steget att bearbeta varje datauppsättning på samma sätt även om detta tidigare hade bearbetats av ett annat team. Bearbetningen av data var tidskrävande och komplicerat, men värt det eftersom det gjorde det möjligt för teamet att direkt jämföra bearbetad data från varje uppsättning av observationer med varandra.

Forskarlaget fann tydliga bevis för att observationerna av WASP-121 b hade varierat ljus över tid. Med hjälp av sofistikerad modelleringsteknik visades att dessa tidsmässiga variationer kunde förklaras av vädermönster i exoplanetens atmosfär. En av forskarna i teamet, Quentin Changeat, ESA-forskare vid Space Telescope Science Institute, utvecklar det som följande:

– Vårt dataset representerar en betydande mängd observationstid för en enda planet och är för närvarande den enda konsekventa uppsättningen av sådana upprepade observationer. Informationen som vi extraherade ur dessa observationer användes för att karakterisera (härleda kemin, temperaturen och molnen) i atmosfären på WASP-121 b vid olika tidpunkter. Detta gav en utsökt bild av planeten vars sken förändrats över tid.

Efter att ha analyserat varje dataset fann teamet tydliga bevis på att observationerna av WASP-121 b just varierade över tid. Även om instrumentella effekter kan kvarstå, visade data en uppenbar förändring i exoplanetens hot spot och skillnader i spektralsignatur (som betecknar den kemiska sammansättningen av exoplanets atmosfär) som tyder på en föränderlig atmosfär.

Teamet använde sofistikerade beräkningsmodeller för att försöka förstå det observerade beteendet i exoplanetens atmosfär. Modellerna indikerade att  resultat kunde förklaras av kvasiperiodiska vädermönster, särskilt massiva cykloner som upprepat skapas och avstannar som ett resultat av den enorma temperaturskillnaden mellan den solvända sidan av planeten och den mörka sidan av exoplaneten. Resultatet är ett betydande steg framåt när det gäller att potentiellt observera vädermönster på exoplaneter.

Bild vikipedia som visar en konstnärs föreställning av WASP-121b.

Det tidiga universum var fullt av spiralgalaxer

 

Standardmodellen för galaxer säger att de utvecklats över tid. Galaxer bildades från av stora moln bestående av väte och helium och hade därför troligen en ganska oordnad struktur i början. Med tanke på det tidiga universums densitet var galaktiska kollisioner och sammanslagningar vanliga vilket gav galaxerna rotation och då bildades skiv- och spiralformerna. Allt detta tog tid, så vi förväntar oss att spiralgalaxer är ganska vanliga i nuvarande universum men var sällsynta i det tidiga universum.

I det nya arbetet gjort av forskare vid Cornell university användes data från Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS), insamlade av James Webb Space Telescope. Forskarlaget identifierade 873 galaxer större än 10 miljarder solmassor, med rödförskjutningar mellan z = 0,5 och z = 4. Galaxer med denna rödförskjutning är mellan 5 miljarder till 12 miljarder år gamla, så de sträcker sig från de tidigaste galaxerna till de av idag. Av dessa galaxer klassificerades 216 som spiralgalaxer. Forskarna var noga med att påpeka att vissa av dessa kan vara sammanslagna galaxer som blev felklassificerade, men även då klassificerades 108 av galaxerna som spiralgalaxer.

Z talar om hur många år ljuset från objektet har färdats för att nå oss, men detta är inte avståndet till objektet i ljusår, eftersom universum har expanderat när ljuset färdades och objektet nu är mycket längre bort.

När teamet ordnade dem efter rödförskjutning fann de att medan andelen spiralgalaxer minskade i antal när man såg längre tillbaka i tiden, var andelen spiralgalaxer vid rödförskjutningar över z = 3 likväl mycket högre än förväntat. När teamet kalibrerade observationerna fann de att ungefär en femtedel av galaxerna vid z = 3 är spiralgalaxer. Dessa mycket tidiga galaxer skulle då ha  blivit spiralgalaxer mindre än två miljarder år efter Big Bang vilket innebär att det skulle varit kort tid för sammanslagningar och kollisioner som orsak till dem.

Med andra ord utvecklades många galaxer till spiralgalaxer tidigt i universum. Så även om kollisioner och sammanslagningar spelar en roll i bildandet av spiralgalaxer (senare i tiden) finns det sannolikt andra faktorer som spelat in då de tidigaste bildades. För närvarande är det inte klart vilka dessa faktorer är. Med framtida data från JWST hoppas forskarlaget kunna ta reda på hur dessa tidiga galaxer utvecklades och varför spiralgalaxer har funnits så länge.

Kan det vara så att spiralformen är en naturlig form då galaxer bildades tidigt i universum. Kanske man ska se på expansionen och gravitationen  (rörelsen i det tidiga universum) gåtans lösning kan troligen finnas i detta.

Bild vikipedia på en spiralgalax här NGC 3031.

Indien sköt upp raket för att studera svarta hål.

 

Indiens rymdorganisation sköt framgångsrikt upp en raket den 25 dec 2023 från rymdhamnen Sriharikota med uppdraget att hjälpa forskare att förbättra kunskapen om svarta hål.

Uppskjutningen är den andra som fokuserar på att studera svarta hål efter att NASA lanserade ett liknande uppdrag 2021. Ett svart hål är ett område i rymden där materia har kollapsat i sig själv med en gravitationskraft som är så stark att inte ens ljus kan fly. De flesta galaxers centrum, kanske allas,  innehåller ett svart hål.

ISRO  kommer att bedriva sin forskning om svarta hål med hjälp av X-ray Polarimeter Satellite som sköts upp med farkosten under måndagens uppskjutning.

ISRO-chef  S Somanath beskriver att PSLV-C58-farkosten placerade satelliten i den avsedda omloppsbana.

Från denna omloppsbana kommer PSLV att nå ner till en lägre omloppsbana, där det övre steget av PSLV, som beskrivs som POEM, kommer att utföra experiment med nio av nyttolasterna ombord vilket kommer att ta tid, enligt Somanaths uttalade den 25 dec.

Under 2023 lanserade Indien sitt första uppdrag till solken, Aditya-L1, och firade samma år den framgångsrika mjuklandningen av Chandrayaan-3 på månens sydpol. Sedan landningen i augusti har månrovern Pragyan visat sin förmåga att navigera i kratrar på månens yta.

ISRO arbetar för närvarande med att lansera ett bemannat uppdrag till 2025, med målet att skicka tre astronauter i låg omloppsbana runt jorden i en tredagars färd.

Indiens rymdprogram går snabbt framåt.

Bild https://www.spacedaily.com/