Liv på exoplaneter behöver inte baseras på vatten

 

Det finns många potentiellt beboeliga världar i kosmos vilket innebär att universum kan vara hem för en mångfald av livsformer . Men detta liv behöver inte vara uppbyggda av vatten och kol som jordens. Varelser kan istället vara uppbyggda  av kisel  för kol eller vara livsformer som andas väte i stället för syre. Men oavsett hur märkligt och förunderligt utomjordiskt liv kan vara styrs det fortfarande av samma slags kemi som livet på jorden vilket betyder att det behöver ett kemiskt lösningsmedel.

På jorden är detta lösningsmedel vatten (H2O). Vatten löser upp vissa molekyler vilket ger organismer tillgång till en rad olika koncentrationer. Vätska gör att det  lätt för komplexa molekyler att blandas och interagera. Liv på jorden är inte möjligt utan vatten som lösningsmedel- och dess vätskeegenskaper  eftersom vatten är en vanlig molekyl i universum är dess centrala roll för liv troligen vanlig. Men om utomjordiskt liv kan uppstå på avlägsna världar utan vatten är frågan som studeras i en nyligen publicerad artikel i arXiv.

Författarna (William Bains, Janusz J. Petkowski, Sara Seager) diskuterar i artikeln " Alternative solvents for life: framework for evaluation, current status and future research" att det måste kunna lösa upp vissa molekyler men inte alla; det måste kunna spela en roll i metabolismen i levande varelser; ett brett spektrum av komplexa organiska molekyler och måste kunna bestå  i lösningsmedlet och det måste allmänt ha existerat på steniga världar i miljarder år. Av alla kända vanliga lösningsmedel är det bara vatten som tydligt uppfyller alla fyra villkoren. Ammoniak (NH4) däremot uppfyller de tre första, men det är osannolikt att det uppfyller det fjärde villkoret eftersom det lätt bryts ner när det utsätts för ultraviolett ljus och där ammoniak sannolikast kan finnas är det troligt att även vatten finns. Så även om ammoniak kan spela en roll i livet på andra världar är det inte troligt att det är det huvudsakliga lösningsmedlet. Men det finns två medel som kan ersätta vattnet.

Den första är koncentrerad svavelsyra (H2SÅ4). Även om det är extremt farligt för livet på jorden, uppfyller svavelsyra tre huvudvillkor. Vad som inte är känt är om en mångfald av organiska molekyler kan existera inom detta. Liksom vatten kan det ge joner för utbyte av elektrisk laddning och det kan delta i interaktionerna mellan vissa föreningar såsom aromatiska molekyler. Men det finns en molekyl som kommer ännu närmare ersättningen av vatten: koldioxid (CO2).

Koldioxid är ganska vanligt. Atmosfärerna på både Mars och Venus består till största delen av koldioxid2 och det är troligt att de flesta steniga exoplaneter är rika på koldioxid. Det är inte ett lösningsmedel i gasform så liv på varma planeter som jorden är inte beroende av det. Men mer avlägsna exoplaneter som en kall Venus (vår Venus är het) kan vara det. Flytande CO2 är geologiskt stabil och tolererar ett brett spektrum av organiska molekyler. Vad som inte är känt är om dess lösningsmedelsegenskaper är lämpliga för komplex metabolism. CO2 är ett mycket godartat lösningsmedel, men det kanske inte rör om i den kemiska grytan tillräckligt mycket för att liv ska uppstå i den.

Men eftersom det fungerar bra tillsammans med olika typer av molekyler kan grunden för liv inte alltid ses som omöjligt utan vatten. Författarna av artikeln drar slutsatsen att detta är något som är värt att studera vidare.

Bild https://www.deviantart.com/

Arp 300 två annorlunda galaxer

 

Arp 300 är två interagerande galaxer 300 miljoner ljusår bort från oss. UGC 05028 (den mindre spiralgalaxen med framsidan mot sidan) och UGC 05029 (den större spiralen med framsidan mot sidan). Troligen på grund av gravitation från den större UGC 05028 har UGC 05029 en oregelbunden struktur som inte är lika synlig som UGC 05028  från markbaserade teleskop på jorden  men som ses distinkt i den här nya bilden från NASA:s rymdteleskop Hubble. Den ljusa knuten som syns sydost om mitten av UGC 05028 kan vara resterna av en liten galax som håller på att sammanfogas i galaxen. Om så är fallet kommer den så småningom att gå samman med staven av stjärnor som syns i Hubble-bilder av UGC 05028, och bilda en central utbuktning som liknar den hos Arp 300:s större följeslagare, UGC 05029.

UGC 05029 har en uttalad spiralstruktur och flera heta, blå jättestjärnor synliga på den sida som vetter mot UGC 05028 (blå stjärnor under bildning). Denna ökande stjärnbildning beror sannolikt på växelverkan mellan de två galaxerna. Ytterligare en annan spiralgalax syns i den här bilden under UGC 05029 men för ljussvag för att kunna ses i stjärnbildande områden. De fem objekten som är utspridda ovanför UGC 05029 är troligen en grupp avlägsna bakgrundsgalaxer.

Hubble såg på Arp 300 för att studera förhållandet mellan galaxernas övergripande fysiska egenskaper och stjärnbildningen här.

Bilden är från NASA:s rymdteleskop Hubble https://science.nasa.gov och visar de två interagerande spiralgalaxer som tillsammans kallas Arp 300. NASA/ESA/J. Dalcanton (University of Washington)/R. Windhorst (Arizona State University)/Bearbetning: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)

Avgiftning av Mars vatten

 

Vatten är nödvändigt för mänsklig överlevnad och civilisation och är avgörande för fortsatt utforskning bortom jorden. På Mars finns gott om vatten för att upprätthålla våra ambitioner i form av is under ytan. Men det är inte rent vatten utan förorenat av giftiga perklorater. Perklorat och klorat är potenta oxidationsmedel som orsakar korrosion av utrustning och är farliga för människors hälsa vid intag även vid låga koncentrationer. Det är därför viktigt att Mars vatten avgiftas för att avlägsna dessa förorenande lösta ämnen innan det kan användas i drivmedelsproduktion, livsmedelsproduktion eller mänsklig konsumtion.

Omfattningen av den förväntade efterfrågan på vatten på Mars i framtiden belyser bristerna i traditionella vattenreningsmetoder, som kräver antingen stora mängder förbrukningsmaterial, hög elförbrukning eller behandling av vatten. Där för har utarbetats möjliga lösningar för rening av detta vatten.

I fas I kommer det att undersökas om nedanstående tillvägagångssätt är genomförbart beskriver Lynn Rothschild NASA Ames Research Center (ARC): Översättning blir för svår för denna texy så jag hoppas den kan förstås på engelska. Citat;

”Engineer the genes PcrAB and cld into B. subtilis 168 under the control of the strong promoter pVeg and test and quantify the efficacy of perchlorate reduction under the modeled conditions.

Develop B. subtilis strains that secrete the enzymes to test intra- vs extracellular efficacy.

Perform a trade study comparing the performance of biological water detoxification from Objs. 1 & 2 to traditional engineering approaches in terms of mass, power, and crew time.

Delineate a plan to infuse this technology in human Mars missions. Development of our detoxification biotechnology will also lead to more efficient solutions to natural and particularly industrial terrestrial perchlorate contamination on Earth. It will also shine a spotlight on the potential of using life rather than only industrial solutions to address our environmental problems, which may spur further innovations for other terrestrial environmental challenges such as climate change. The system will be launched as inert, dried spores stable at room temperature for years. Upon arrival at Mars, spores will be rehydrated and grown in a bioreactor that meets planetary protection standards. Martian water will be processed by the bioreactor to accomplish perchlorate reduction. Processed water can then be used or further purified as required.” slut citat från https://www.nasa.gov/general/detoxifying-mars/

Bild https://www.nasa.gov Grafisk skildring av avgiftning av Mars: den biokatalytiska elimineringen av allestädes närvarande perklorater Bild av Lynn Rothschild.

Ovanligt damm på månsten

 

Forskare har nyligen upptäckt att endast ett fåtal stenblock på månen har ett lager av stoft och att detta stoft har speciella reflekterande egenskaper. Till exempel reflekteras dammet på dessa stenblock solljus på ett annat sätt än på tidigare kända stenar på månen. Den nya upptäckten hjälper nu forskare att förstå de processer som bildar (at) och förändrar månskorpan. Det var sedan tidigare känt att det finns magnetiska anomalier på månens yta särskilt i närområdet av de områden som kallas ReinerGamma. Reiner Gamma är månvirvlar i marken där det finns magnetism. 

Den nuvarande kunskapen om månens magnetiska egenskaper är begränsad så de här nya stenarna kastar ljus över månens historia och dess magnetiska kärna, beskriver Ottaviano Rüsch från Institut für Planetologie. För första gången har vi undersökt växelverkan mellan stoft och bergarter i Reiner Gamma-området, närmare bestämt variationerna i dessa bergarters reflekterande egenskaper. Vi kan till exempel sluta oss till i vilken utsträckning och i vilken riktning solljuset reflekteras av dessa stora stenar.

Forskargruppen var ursprungligen intresserad av spruckna bergarter. De använde först artificiell intelligens för att söka igenom cirka en miljon bilder efter spruckna stenar - dessa bilder togs också av Lunar Reconnaissance Orbiter. Moderna databehandlingsmetoder gjorde det möjligt för oss att få helt nya insikter i globala sammanhang. Samtidigt som vi hela tiden hittar okända objekt på det här sättet till exempel de avvikande bergarter som vi undersöker i den här nya studien, beskriver Valentin Bickel från Center for Space and Habitability vid universitetet i Bern.

Sökalgoritmen identifierade cirka 130000 intressanta stenar varav hälften granskades av forskarna. Vi kände igen ett stenblock med distinkta mörka områden på bara en bild. Denna sten skilde sig mycket från alla andra eftersom den reflekterar mindre ljus än andra stenar. Vi misstänker att det beror på den speciella dammstrukturen, till exempel dammets densitet och kornstorlek, förklarar Ottaviano Rüsch.

– Normalt är måndamm väldigt poröst och reflekterar mycket ljus tillbaka i belysningsriktningen. När dammet komprimeras ökar vanligtvis den totala ljusstyrkan. Detta är inte fallet med de observerade dammtäckta stenarna", tillägger Marcel Hess från TU Dortmund University. Forskarna är fortfarande i ett tidigt skede av att förstå detta stoft och dess interaktioner med stenen. Under de kommande veckorna och månaderna vill forskarna ytterligare undersöka de processer som leder till interaktionen mellan stoft och sten och till bildandet av den speciella stoftstrukturen.

Resultaten av studien har publicerats i tidskriften "Journal of Geophysical Research – Planets och bilderna togs av NASA:s rymdfarkost Lunar Reconnaissance Orbiter, som kretsar runt månen.

Bild vikipedia Koordinater 7.5°N 59.0°V Diameter 70 km (43 mi) Eponym Reiner-kratern på månen.

Det äldsta kända svarta hål vi känner till.

 

Ett internationellt forskarlag under ledning från University of Cambridge, använde NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope (JWST) då de upptäcka det svarta hål som nu daterats existerat redan 400 miljoner år efter big bang (för mer än 13 miljarder år sedan).

Det är förvånande att massiva svarta hål av denna storlek av några miljoner gånger solens massa existerar så tidigt i universums historia. Det utmanar teorin om hur svarta hål bildas och växer. Astronomer tror att de supermassiva svarta hålen som finns i mitten av galaxer som Vintergatan tog miljarder år för att växa till sin nuvarande storlek. Men storleken på detta upptäckta svarta hål tyder på att de kan ha bildas relativt fort efter BigBang kanske de blivit stora redan då de bildades eller dragit till sig materia i en takt fem gånger högre än vad man tidigare ansett vara möjligt.

Enligt standardmodellen bildas supermassiva svarta hål från resterna av döda stjärnor som kollapsat och då efterhand fått en massa ungefär hundra gånger större än solens.

Om det nu upptäckta svarta hålet växt på ett förväntat sätt skulle det tagit ungefär en miljard år att växa till sin observerade storlek. Men universum var ännu inte en miljard år gammalt när detta svarta hål upptäcktes.

"Det är väldigt tidigt i universum att se ett så här massivt svart hål, så vi måste överväga andra sätt som det kan ha bildats på", beskriver Maiolino vid Cambridges Cavendish Laboratory och Kavli Institute for Cosmology. "Mycket tidiga galaxer var extremt gasrika, så de skulle ha varit mycket för svarta hål att kunna dra till sig mycket gas mycket snabbt."

Liksom alla svarta hål slukar detta unga svarta hål material från sin värdgalax för att driva sin tillväxt. Detta uråldriga svarta hål har visat sig sluka materia mycket kraftigare än liknande svarta hål denna tid.

Ovan studie rapporterades i tidskriften Nature.

Bild vikipedia Grafisk representation av universums ursprung från Big Bang.

De första galaxernas form

 

Forskare som analyserade Webbs data fann att de långsmala (surfbrädeliknande) och nålformade galaxerna var mycket vanligare när universum var 600 miljoner till 6 miljarder år gammalt. Närliggande galaxer i tid och rum är ofta tydligt definierade som spiral eller klotformade.

Det är ännu inte klart om de för oss nya galaxformerna har utvecklats vidare under hela den kosmiska tiden till de spiral och klotformer vi ser i vår tid . Framtida forskning krävs för att ta reda på hur galaxernas 3D-geometrier förändrats under mer än 13 miljarder år.

Forskare som analyserat bilder från NASA:s James Webb Space Telescope beskriver att ungefär 50 till 80 procent av galaxerna de studerat verkar vara tillplattade i två dimensioner enligt uttalande av huvudförfattaren Viraj Pandya, NASA Hubble Fellow vid Columbia University i New York.

Vilken kategori skulle vår galax Vintergatan hamna i om vi kunde vrida tillbaka klockan miljarder år? "Vår bästa gissning är att den kan ha sett mer ut som en surfbräda", beskriver medförfattaren Haowen Zhang, doktorand vid University of Arizona i Tucson. Denna hypotes är delvis baserad på nya bevis från Webb – teoretiker som har "vridit tillbaka klockan" för att uppskatta Vintergatans massa för miljarder år sedan, vilket korrelerar med formen vid den tiden.

Dessa avlägsna galaxer är också mycket mindre massiva än närliggande spiral och elliptiska galaxer – de är föregångare till mer massiva galaxer som vår egen. "I det tidiga universum hade galaxer mycket mindre tid på sig att växa", säger Kartheik Iyer, medförfattare och NASA Hubble Fellow vid Columbia University. – Att identifiera ytterligare kategorier för tidiga galaxer är spännande – det finns mycket mer att analysera nu. Vi kan nu studera hur galaxernas former relaterar till hur de ser ut och bättre projicera hur de bildades mycket mer detaljerat.

"Det här är tidiga resultat", säger medförfattaren Elizabeth McGrath, docent vid Colby College i Waterville, Maine. "Vi måste gräva djupare i data för att ta reda på vad som händer över tid, men vi är mycket nöjda över dessa tidiga trender."

Bild vikipedia NGC 1427A är ett exempel på irreguljär galax.

Bild vikipedia NGC 1427A är ett exempel på irreguljär galax.

En detaljrik bild av en mycket gammal stjärnhop

 

Bilden ovan visar den näst ljusstarkaste klotformiga stjärnhopen på natthimlen – 47 Tucanae. Bilden togs av ett forskarlag vid CurtinUniversity-noden vid International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) i västra Australien.

Forskarna upptäckte i samband med bildtagningen även en tidigare oupptäckt radiosignal i centrum av hopen. Astronom Dr Arash Bahramian, från ICRAR:s nod vid Curtin University, beskriver att stjärnhopar är uråldriga reliker från det tidiga universum. Klotformiga stjärnhopar består av  mycket gamla stjärnor som vi ser runt Vintergatan, beskriver han och tillägger att de är otroligt fullpackade av stjärnor med tiotusentals till miljontals stjärnor tillsammans i en sfär.

Bilden av 47 Tucanae visar en av de tyngsta klotformiga stjärnhoparna i Vintergatan. Här finns mer än en miljon stjärnor och dess centrum är mycket ljusstark och packad av stjärnor.  Dr Bahramian beskrev att bilden skapades efter mer än 450 timmars observationer av CSIRO:s Australia Telescope Compact Array (ATCA), på Gomeroi Country.

Det är den djupaste och känsligaste radiobilden som någonsin sammanställts av något australiskt radioteleskop.

Forskningsresultatet publicerades i The Astrophysical Journal.

Bild https://www.icrar.org/47tuc/ Det täta klotet av stjärnor som utgör den klotformiga stjärnhopen 47 Tucanae. Medverkande: NASA, ESA och Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble-samarbete.