Nya rön om mörk materias existens i tid

 

Forskare vid Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) i Kina har nyligen presenterat ca 1,5 års observationsdata där nya gränser beräknas för livslängden för tunga partiklar bestående av mörk materia med massor mellan 10^5 och 10^9 giga-elektronvolt.

Studien har titeln "Constraints on heavy decaying dark matter from 570 days of LHAASO observations" och publicerades nyligen i Physics Review Letter.

Hittills har inget säkert kunnat sägas om mörk materia och dess grundläggande egenskaper. Vintergatans gravitationsmodell visar att det finns en mycket hög densitet av det vi kallar mörk materia i dess centrum och att gammastrålarna som produceras genom sönderfall av denna mörka materia kommer att fortsätta stråla ut från galaxens centrum i hundratals eller till och med tusentals ljusår. Men under lång tid har observationen av gammastrålar med ultrahög energi som produceras av tung mörk materia mött stora utmaningar, främst på grund av närvaron av andra slag av bakgrundsstrålning.

Tack vare sin oöverträffade höga detektionskänslighet för gammastrålar med ultrahög energi (>100 TeV) har LHAASO en mycket unik potential att observera gammastrålar som sönderfaller från tung mörk materia kan LHAASO eliminera bakgrundsstrålningen med nästan sex storleksordningar (över 100 TeV) vilket avsevärt minskar störningen från bakgrundsstrålning och förbättrar förmågan att fånga just gammastrålar.

Genom att använda data från KM2A-undergruppen av LHAASO mätte forskare intensiteten hos gammastrålar bestående av ultrahög energi bortom det galaktiska planet och kunde bestämma några av de starkaste gränserna hittills för livslängden av mörk materia. Gränsen är nästan 10 gånger högre än tidigare resultat visat. Studien visar att PeV-massa (mörk materia) har en livstid på minst ca miljarder biljoner år (10 ^ 21 år).

LHAASO: s observationer av gammastrålar kompletterar andra experiment i sökandet efter mörk materia. Detta då LHAASO:s fungerar stabilt och gradvis ackumulerar data vilket gör att denna gräns att ökas ytterligare.

Studien genomfördes av professor. LI Zhe och CHEN Songzhan från Institutet för högenergifysik vid den kinesiska vetenskapsakademin, professor. Kenny C. Y. Ng från Chinese University of Hong Kong och Dr. Marco Chianese från University of Naples Federico II i Italien.

Bild vikipedia på Hästhuvudnebulosan.

Farfarsparadoxen vid tidsresor

 

Farfarsparadoxen är en vanlig fråga som diskuteras inom tidsreseberättelser den handlar om det vore möjligt att resa bakåt i tiden och döda sin egen farfar innan ens fadern har blivit född. Om detta är möjligt och man lyckas innebär det att man har förhindrat sin egen födelse något som i sin tur innebär att man aldrig gjorde tidsresan och därför heller aldrig har hindrat sin egen födelse.

I Einsteins teori om speciell relativitet föreslås att rum och tid faktiskt är en enhetlig enhet som kallas rymd-tid och att det finns en universell hastighetsgräns för masspartiklar som är ljusets hastighet.

Ingen partikel med massa kan accelerera till ljusets hastighet eftersom detta skulle behöva en oändlig mängd energi vilket är en omöjlighet (men däremot avbryts aldrig denna acceleration om energi hela tiden tillförs mot denna hastighet men ökningen bli efter hand mikroskopisk och når aldrig dit men upphör inte heller (min anm.).

Forskare som följde Einsteins arbete, inklusive Columbia University-fysikern Gerald Feinberg, föreslog  förekomsten av hypotetiska partiklar som kunde fångas snabbt. Dessa masslösa partiklar - som Feinberg kallade "takyoner" i en rapport från 1967 – med dessa skulle en resa bakåt genom tiden vara möjlig och därmed introducera begreppet tidsresa. 

Einstein idé med allmänn relativitet innebär tanken att rumd-tiden i sig kan formas av massa och energi och att gravitationen är ett resultat av detta. Tanken att rymden och tiden inte längre är statiska stadier där universums händelser helt enkelt spelas upp gav allmänna relativitetsteorin ytterligare en innebörd. 

Från allmän relativitetsteori formulerade matematikern Kurt Gödel idén om slutna tidsliknande kurvor, vägar genom rumtiden som återvänder till sin utgångspunkt utan att förfalska speciella relativitetteorin. Slutna (stängda) tidsliknande kurvor (CTC) finns av två primära typer, typ 1 och typ 2.

Typ 1 tillåter en tidsresenär att resa längs en CTC genom rymd och tid och in i det förflutna och där att störa sitt tidigare jag. Detta är därför en modell av CTC som gör att farfarsparadoxen kan hända, i teorin. Om detta är möjligt ger det en alternativ framtid som kan påverka mer än man först tror. Är det möjligt så anser jag att det enbart blir en alternativ rum-tid som skapas. Den där tidsresenären föddes i existerar likväl och förändras inte. Han kan döda sin farfar men sedan resa tillbaks och då se hur hans bakgrund farfars liv inte förändrats alls (min anm.) Dock anser jag att tidsresor enbart kan göras framåt i tiden med hjälp av skepp som rör sig i nära ljusets hastighet. Som vi vet går tiden långsammare i dessa skepp än på Jorden och vid återkomst hamnar man då i framtiden, långt fram i tiden beroende på resans längd i skeppet.

I typ 2-modellen följer CTC en princip om självkonsistens, även känd som Novikovs självkonsistensprincip (Nivens lag) om bevarande av historien, som omöjliggör att tidsreseparadoxer kan skapas. https://en.wikipedia.org/wiki/Novikov_self-consistency_principle

Budskapet från detta är tydligt: Farfarsparadoxen hindrar inte tidsresor; det förhindrar bara att resa tillbaka i tiden och göra något för att bryta mot kausaliteten.

Men finns det något sätt som tidsresenärer som hoppar på en typ 1 CTC i det förflutna kan hindras från att utlösa farfarsparadoxen? En tolkning av kvantmekaniken, fysiken hos subatomären, tyder på det. Kvantfysiken skulle kunna förhindra farfarsparadoxen via fysikern Hugh Everetts mångvärldstolkning av kvantmekaniken, enligt Stanford Encyclopedia of Philosophy.

Det faktum att ett kvantsystem beskrivs med vågmekanik innebär att ett system kan avbildas i överlappande tillstånd eller av en superposition av tillstånd, enligt George Mason University. Detta innebär att ett system som beskrivs kvantmekaniskt samtidigt kan ha till synes motstridiga värden.

Så en elektron kan vara i en superposition med både "upp" och "ner" spinntillstånd samtidigt. Detta kvarstår tills elektronen mäts eller interagerar med ett annat system och dess spinn löser sig som antingen upp eller ner. Detta begrepp beskrivs som en kollaps av superpositionen i de mest gynnade tolkningarna av kvantfysiken.

Varför denna kollaps inträffar har varit ett långvarigt mysterium, men Everett undvek denna superpositionskollaps helt och hållet. Istället föreslog han att superpositionen växer exponentiellt för att omsluta hela universum och sedan skapa en individuell "värld" för varje potentiellt värde i kvantsystemet. Så, i själva verket, enligt Everett, sväljs en som experimentera och mäter en elektrons spinn av experimentet och upptäcker faktiskt om de befinner sig i en värld där snurret är uppe eller en där det är nere. I en artikel från 1991 i tidskriften Physical Review D föreställde sig kvantberäkningspionjären och fysikern David Deutsch hur konceptet med många världar skulle gälla för tidsresor och föreställde sig en partikel som färdades längs en CTC-slinga genom tiden i en superposition av tillstånd. Han menade att för att undvika paradoxer under resan och när partikeln följer CTC tillbaka till sin utgångspunkt skulle en ny värld skapas för varje möjligt tillstånd.

Föreställ dig att detta är fallet med en mänsklig tidsresenär som reser tillbaka i tiden för att döda sin farfar. När tidsresenären anländer tillbaka till 1963 från 2022 lämnar de värld A och skapar en distinkt värld, värld B, den värld de anländer till. Värld B skulle skilja sig från värld A, för i den etablerade tidslinjen för värld A uppträdde aldrig en tidsmaskin som bär vår tidsresenär 1963.

Det betyder att om tidsresenären skulle döda sin farfar under denna utflykt till det förflutna, skulle deras existens inte hotas eftersom det inte skulle vara deras farfar i värld A som dog. Istället skulle det vara en värld B -kopia av honom - splittrad så snart tidsmaskinen materialiserades 1963 - som skulle dödas.

Ett av Everetts förbehåll för mångvärldstolkningen var att världar inte kan interagera, så tänkbart är att en tidsresenär som skapar värld B och befinner sig i sitt förflutna inte kan återvända till värld A och dennes nutid.

Detta kan också förklara varför vi aldrig har sett en tidsresenär från framtiden meddela sin ankomst i vår tid. Vi kan vara i en primär värld, värld A, från vilken tidsresenärer avgår, för att aldrig återvända.

Ovan stämmer bra med min tanke ovan (min anm.) se kursiv stil ovan. Att det finns och kanske skapas otaliga parallel världar existerande  skilda dimensioner av tid och rum där vi alla existerar i olika alternativa händelsekedjor utifrån den vi lever under . Ex då kan du finnas med någon skillnad i livsöde än du nu har i en parallellvärld skid från denna i tid skild ex med en minut.sekund, miljarder timmar etc. (Det är gränslöst) före vår klocktid i rummet. Men skild så att vi aldrig kan kontakta varandra.

Bild vikipedia. Top: original billiard ball trajectory. Middle: the billiard ball emerges from the future, and delivers its past self a strike that averts the past ball from entering the time machine. Bottom: the billiard ball never enters the time machine, giving rise to the paradox, putting into question how its older self could ever emerge from the time machine and divert its course.

Översättning: Överst: original biljardbollbana. Mitten: biljardbollen kommer från framtiden och levererar sitt förflutna jag men ett tillslag som avvärjer den förflutna bollen från att komma in i tidsmaskinen sker. Botten: biljardbollen kommer aldrig in i tidsmaskinen, vilket ger upphov till farfarsparadoxen och ifrågasätter hur dess äldre jag någonsin kunde komma ut ur tidsmaskinen och avleda sin kurs.

Nya upptäckter om vad månens jord består av.

 

Chang'e-5-uppdraget skedde i Mons Rümker-regionen  på månens norra Oceanus Procellarum och härifrån returnerades sedan  1.731 kg månregolit (månjord).

Nyligen har Dr. Zeng Xiaojia, Prof. Li Xiongyao och Prof. Liu Jianzhong från Institute of Geochemistry of the Chinese Academy of Sciences (IGCAS) identifierat sju exotiska magmatiska klaster i Chang'e-5-prover från mer än 3,000 av Chang'e-5 regolitpartiklar. Att en bergart är klastisk ( innebär att den är helt eller delvis uppbyggd av mindre beståndsdelar, klaster, som existerade före bergartens bildande och som inte "förändrats" vid bildandet. Klaster kallas brottstycken eller partiklar som bildats genom kemisk vittring, pyroklastiska partiklar (material från vulkanism) eller detrituspartiklar (nedbrutet organiskt materia)

Studien publicerades i Nature Astronomy den 22 december.

Det är sju exotiska klaster som identifierats och består av;

En hög halt av titan i ett vulkaniskt material med inbäddade större kristaller.

En magmatisk bergart av vulkaniskt ursprung med låg titanhalt.

Pyroxenit en magmatisk bergart som här består av Olivin  ett mörkt, grönfärgat mineral som oftast förknippas med basiska bergarter. Det är ett av världens vanligaste mineral.

En magnesiumrik Anortosit magmatisk intrusiv djupbergart som till mer än 90 % är uppbyggd av fältspat.

En utvecklad litologi kan utredas i materialet. Litologin för en bergart innebär en beskrivning av dess fysiska egenskaper som är synliga vid hällar eller kärnprover eller med mikroskopi redan i låg förstoring. Fysiska egenskaper inkluderar färg, textur, kornstorlek och sammansättning.

Ett magnesiumrikt fragment av olivin.

Ett av ett pyroklastisk ursprung flöde även kallat askflöde ur en glödande magmaström som gett upphov till en glaspärla.

Forskarna associerade dessa exotiska magmatiska klaster att det var material komna från andra delar på månen över 50–400 km från där  Chang'e-5 provet tagits.

I jämförelse med månstenar från det amerikanska Apollo-uppdraget fann forskarna att tre exotiska magmatiska klaster i Chang'e-5-regoliten uppvisade ovanliga petrologiska och kompositionella egenskaper.

Det vulkaniska fragmentet med hög titanhalt visade på en unik mineralogi bland månbasalter som representerar en ny tidigare okänd typ av månbasalt.

Den magnesiumrika anortositklasten, som inte observerades i tidigare tagna prover av Apollobesättningar visar att magnesiumrik anortosit också är en viktig komponent i månytan.

Det pyroklastiska glaset bevisar ett kompositionellt unikt vulkanutbrott som en gång skett på månen.

Dessutom ger identifieringen av ovanliga månstenar i Chang'e-5-provet att månskorpans litologiska komponenter (en bergarts synliga innehåll och egenskap) och magmatiska aktiviteter är annorlunda mot vad man tidigare trott.

Resultatet av ovan forskning tyder på att det fortfarande finns okända geologiska upptäckter att göra på månen vilket ger idéer till planeringen av framtida månutforskningsuppdrag.

Bild vikipedia på en Vy över Mons Rümker tagen under Apollo 15 uppdraget. 

Ett olöst problem om tid och rum.

 

Genom en mängd olika tester på jorden och av universum har fysiker inte hittat några förändringar i tid eller rum utifrån någon av naturens grundläggande konstanter.

Modern fysik vilar på två huvudpelare. Den ena är Einsteins allmänna relativitetsteori som används för att förklara tyngdkraften. Den andra standardmodellen handlar om de tre naturkrafterna: elektromagnetism, den starka kärnkraften och den svaga kärnkraften. Med hjälp av dessa teorier kan fysiker förklara stora delar av interaktionerna i hela universum.

Men  teorierna förklarar inte allt. Framträdande inom ekvationerna är grundläggande konstanter, siffror som vi måste mäta och ansluta för hand. Endast med dessa siffror på plats kan vi använda teorierna och göra nya förutsägelser. Allmänna relativitets teorin är utarbetad av endast två konstanter: tyngdkraften (vanligtvis kallad G) och den kosmologiska konstanten (vanligtvis betecknad Λ, som mäter mängden energi i rymdtidens vakuum).Standardmodellen kräver 19 konstanter för att anslutas till ekvationerna. Dessa inkluderar parametrar som massorna av nio fermioner (ex elektronen och uppkvarken), styrkorna hos kärnkrafterna innefattar konstanter som styr hur Higgs-bosonen interagerar med andra partiklar. Eftersom standardmodellen inte automatiskt förutsäger neutrinernas massor måste till deras dynamik läggas till ytterligare sju konstanter.

Det är sammanlagt 28 siffrorna bestämmer helt  all fysik i det kända universum. Många fysiker hävdar att det verkar lite artificiellt att behöva alla dessa konstanter. Arbetet som forskare är att förklara så många olika fenomen som möjligt med så få utgångspunkter som man kan komma undan med. Fysiker tror att allmänna relativitetsteorin och standardmodellen inte är slutet på fysiken eftersom dessa två teorier inte är kompatibla med varandra. De misstänker att det finns någon djupare, mer grundläggande teori (sanning) som förenar dessa två grenar.

Den mer grundläggande teorin kan ha hur många grundläggande konstanter som helst associerade med den. Den kan ha samma uppsättning av 28 siffror som vi ser idag. Den kan ha sina egna, oberoende konstanter, med de 28 siffrorna som framträdande som dynamiska uttryck för någon underliggande fysik. Den kan till och med inte ha några konstanter alls utan istället vara en grundläggande teori som kan förklaras i sin helhet utan att något behöver läggas till för hand.

Oavsett vad, om våra grundläggande konstanter inte riktigt är konstanta - om de råkar variera över tid eller rum - skulle det vara ett tecken på en fysik utöver vad vi för närvarande förstår. Och genom att mäta dessa variationer kan vi få ledtrådar till en mer grundläggande teori om fysik.

Fysiker har utarbetat ett antal experiment för att testa de 24 konstanterna. Ett test involverar precisa atomklockor. Driften av en atomklocka beror på styrkan hos den elektromagnetiska interaktionen, elektronens massa och protonens spinn. Att jämföra atomklockor på olika platser eller observera samma atomklocka under långa perioder kan avslöja om någon av dessa konstanter förändras beroende av tid och rum..

Ett annat test gäller från urangruvan Oklo i Gabon (i Västafrika). För två miljarder år sedan fungerade platsen som en naturlig kärnreaktor under några miljoner år. Om någon av de grundläggande konstanterna var annorlunda då skulle produkterna från den radioaktiva processen, som existerar idag, vara annorlunda än förväntat. Testresultatet från detta om det är gjort har jag inte hittat (min anm.).

Om man ser i större skalor har astronomer studerat ljuset från kvasarer,  ultraluminösa objekt och som drivs av svarta hål och som finns miljarder ljusår från oss. Ljuset från dessa kvasarer har färdats enormt långt innan det nått oss och passerat på sin väg genom otaliga gasmoln som absorberat en del av dess sken. Om grundläggande konstanter var olika på skilda platser i  universum, skulle den absorptionen förändras och kvasarer i en riktning skulle se subtilt annorlunda ut än kvasarer i andra riktningar. 

I de allra största skalorna kan fysiker använda Big Bang själv som ett laboratorium. De kan använda vår kunskap om kärnfysik för att förutsäga överflödet av väte och helium som producerades under de första minuterna av Big Bang. Och de kan använda plasmafysik för att förutsäga egenskaperna hos det ljus som avgavs när vårt universum kyldes från ett plasmatillstånd till en neutral gas när universum var 380000 år gammalt. Om de grundläggande konstanterna var annorlunda för länge sedan, skulle det visa sig som en obalans mellan teori och observation.

I dessa experiment med flera har ingen någonsin observerat någon variation i de grundläggande konstanterna. Vi kan inte helt utesluta det, men vi kan sätta otroligt stränga gränser för deras eventuella förändringar. Vi vet till exempel att den fina strukturkonstanten, som mäter styrkan i den elektromagnetiska interaktionen, är densamma i hela universum till 1 del per miljard.

Medan fysiker fortsätter att söka efter en ny teori för att ersätta standardmodellen och den allmänna relativitetsteorin, verkar det som om konstanterna vi känner och använder är här för att stanna just nu. Tills vi förstår varför de behövs och visar.

Bild från https://news.azpm.org/  

Bilden är tagen av James Webb teleskopet.

Upptäckt. En planet som går samma öde till mötes som Jorden kommer att göra en gång

 

Katastrofen sker framför ögonen på oss för gasjätten Kepler-1658b som finns 2600 ljusår bort från oss. Dess massa är 5,88 Jupiters och den tar 3,8 dagar på sig för en runda runt sin sol Kepler-1658.

Det är första gången astronomer identifierat en planet som är på väg mot en katastrofal kollision med sin sol vilket potentiellt ger en inblick i hur jorden sista tid blir. Den tid då vår sol gjort slut på sitt bränsle och sväller upp och slukar jorden som en röd jättestjärna för att sedan krympa ihop till en vit dvärg.

 Studien  publicerades nyligen av ett team av mestadels USA-baserade forskare i The Astrophysical Journal Letters och beskriver här att de hoppas att den dömda exoplaneten Kepler-1658b kan hjälpa till att belysa hur världar dör då deras stjärnor (sol) blir äldre. I detta fall är händelsekedjan en annan se nedan.

Fast dess storlek kretsar den runt sin sol på ett avstånd av en åttondel av avståndet mellan vår sol och Merkurius något som gör att den är mycket varmare än Jupiter är i vårt eget solsystem.

Kepler-1658bs bana som tar ca tre dagar minskas med cirka 131 millisekunder om året enligt studien.

"Om den fortsätter att närma sig sin stjärna i den observerade hastigheten kommer planeten att kollidera med sin stjärna på mindre än tre miljoner år", enligt Shreyas Vissapragada, postdoktor vid Harvard – Smithsonian Center for Astrophysics och som är studiens huvudförfattare.

Det innebär att likheten med vad som kommer att ske med vår sol inte är helt rätt. Inte heller sker det nu utan 3 miljoner år bort (min anm.). Men jag undrar varför man ännu ej funnit en händelse därute där en sol svällt eller är på väg mot en planet eller slukar en planet just nu. Så ovanligt kan det väl inte vara då det är slutet för flertalet solsystem.

Vissapragada  säger dock att" Jordens slutliga öde är något oklart".

Kan det vara så att solens uppsvällande inte helt stämmer och Jordens försvinner på det viset?

Bild https://phys.org  föreställande en konstnärs koncept av Kepler-1658-systemet. Kepler-1658b upptäcktes av Keplerteleskopet. Upphovsman: Gabriel Perez Diaz / Instituto de Astrofísica de Canarias.

Regolitfyndigheter på Uranus måne, Miranda

 

Regolit ät ordet för ett lager av lös jord som ligger ovan berggrund. Regoliten på jorden består dels av berggrund som vittrat och av växtavlagringar. Regolit finns även på andra planeter, asteroider, månar och andra objekt därute. På Mirandabestår regoliten av en blandning av månens krossade ytlager och meteoriter som krossats på ytan.

Miranda är den minsta och innersta av Uranus fem största månar och har en diameter som är ungefär en sjundedel av vår månes. Den kretsar på ett avstånd av cirka 129850 km från Uranus.

I en studie nyligen publicerad i The Planetary Science Journal beskriver  några  forskare under ledning från Carl Sagan Center vid SETI Institute i Kalifornien det potentiella ursprunget för regolitfyndigheterna på  Miranda. Syftet med studien var att bestämma Mirandas inre struktur framför allt dess inre av värme vilket kan hjälpa till att avgöra om Miranda någonsin hyste  ett inre hav. "Det är osannolikt att Miranda skulle kunnat behålla ett underjordiskt hav till våra dagar på grund av dess lilla storlek", säger Dr. Chloe Beddingfield, forskare vid NASA Ames Research Center.

"Ett kraftigt regolitlager skulle däremot fungera som en isolerande filt och stänga inne värme i Miranda och förbättra livslängden på ett underjordiskt hav under en period. Denna instängda värme skulle också  främja endogen aktivitet under längre period på Miranda.

För studien analyserade forskarna kratrar för att bestämma tjockleken på Mirandas ytregolit. Analyser inkluderade mätning av kraterdjupsdiameterförhållanden, kraterstorleksfrekvensfördelning och den centrala storleken i en specifik krater i detta fall Alonso-kratern. Studiens resultat visade tre potentiella källor för Mirandas kraftiga regolit inkluderat jättestötutkast från dess inre, plymavlagringar (vulkanaktivitet) och ringavlagringar från Uranus. Forskarna säger att de föredrar ringhypotesen grundat på förklaringen till Mirandas blå färg och dess regolits stora rumsliga utsträckning och tjocklek över ytan.

"Om material från Uranus ringar är den primära källan till Mirandas regolit, kan det tyda på att Miranda bildades av ringmaterial och/eller att Miranda migrerade genom ringarna i sin tidiga historia", säger Dr. Beddingfield.

– I de här scenarierna kan Uranus ringar ha varit än tjockare tidigare innan en del av dettas materia hamnade på ex Miranda. Framtida data modelleringsarbete behövs dock för att undersöka denna möjlighet ytterligare. Eftersom Mirandas tjocka isolerande regolit skulle minska värmeförlust och eventuellt förbättra geologisk aktivitet kan regoliten då stödja teorin om den blå koronabildningen", säger Dr. Beddingfield.

" Koronan kan även ha bildats av uppvällande diapirer (uppträngande materia) som bröt Mirandas yta. Kanske ärvde koronan sin polygonala form när dessa diapirer bildades längs redan existerande svaghetsområden i litosfären (yttersta fasta lagret på stenplaneter och månar). Även om förekomsten av Mirandas regolit inte säger oss mycket om de specifika processer som är involverade i koronabildning (energiutstrålning) ger det en känsla av den relativa tidpunkten för händelser och visar att geologisk aktivitet sannolikt inträffat under långa tidsperioder.

I artikeln betonas att det krävs uppföljningsstudier för att bättre förstå de potentiella möjligheterna och inte bara dra slutsatsen att koncentrera på Uranus ringfyndigheter som förklaring på Mirandas tjocka regolit.

Mirandas regolit kan förklaras även av andra processer än ansamling av ringmaterial inklusive materialavsättning på grund av plymaktivitet i tidig historia eller avsättning av utkast av inre matera så kallat jättepåverkan, förklarade Dr. Beddingfield.

Bild vikipedia. Voyager 2 bild av Mirandas trasiga terräng. Verona Rupes, som tros vara de högsta klipporna i vårt solsystem ses längst ner till höger på Miranda och beräknas ha en höjd av ca 20 km.

Manganoxid på Mars kan ha uppkommit utan syre.

 

NASA: s Mars-rover hittade manganoxid i markprov i Gale- och Endeavour-kratrarna på Mars under 2014. En upptäckt som gjorde att  forskare föreslog att Mars en gång kan ha haft mer av syre i sin atmosfär.

De utgick ur sin förförståelse som säger att dessa mineraler krävde rikligt med vatten och starkt oxiderande förhållanden för att bildas. Förförståelsen utgick här från jordens geologiska skeenden vilket överfört till Mars indikerade att Mars hade upplevt periodiska ökningar av atmosfäriskt syre i sitt förflutna  innan nivån över tid  sjönk till dagens låga nivå.

Men en nyligen avslutad experimentell studie från Washington University i St. Louis förstärker inte denna uppfattning. Istället upptäckte forskarna att under Mars-liknande förhållanden kan manganoxider lätt bildas utan atmosfäriskt syre. Med hjälp av kinetisk modellering visade forskarna att manganoxidation inte var möjlig i den koldioxidrika atmosfär som antas funnits på den forntida Mars.

"Länken mellan manganoxider och syre lider av en rad grundläggande geokemiska problem", beskriver Jeffrey Catalano, professor inom earth and planetary sciences in Arts & Sciences och författare i studien som publicerades den 22 december i Nature Geoscience. Catalano är fakultetsstipendiat vid McDonnell Center for the Space Sciences. Huvudförfattaren till studien Kaushik Mitra, numera postdoktoral forskningsassistent vid Stony Brook University slutförde arbetet som en del av sin forskarutbildning vid Washington University.

Mars i sig är en planet rik på halogenelementen klor och brom jämfört med vad jorden är. "Halogener förekommer på Mars i former som skiljer sig från de på jorden och finns i mycket större mängd. Vi gissade att de är viktiga för mangans utveckling", sa Catalano. Forskarna fann att halogener omvandlade mangan upplöst i vatten till manganoxidmineraler tusentals till miljontals gånger snabbare än om det skett med syre. De svagt sura förhållanden som forskare tror fanns på ytan i Mars förflutna producerar bromat manganoxidmineraler snabbare än någon annan tillgänglig oxidant. Under många av dessa förhållanden är syre helt oförmöget att bilda manganoxider.

"Oxidation kräver därför inte inblandning av syre per definition", enligt Mitra. Tidigare föreslogs att livskraftiga oxidanter på Mars behövde syre eller hade uppstått genom UV-fotooxidation. Ett påstående som kunde förklara Mars röda färg. När det gäller mangan hade vi helt enkelt inte ett livskraftigt alternativ till syre som kunde förklara manganoxider inte förrän nu.

De nya resultaten förändrar grundläggande tolkningar av den tidiga Mars livsvänlighet vilket nu blir en viktig källa för pågående forskning från NASA och European Space Agency.

Men bara för att det sannolikt inte fanns något atmosfäriskt syre tidigare finns det ingen särskild anledning att tro att det inte fanns något liv, sa forskarna.

"Det finns flera livsformer även på jorden som inte kräver syre för att överleva", säger Mitra. "Jag tänker inte på detta som ett" bakslag "för livsmöjlig miljö - bara att det förmodligen inte fanns några syrebaserade livsformer."

Däremot kan extremofila organismer  överleva i en halogenrik miljö - som de saltälskande encelliga organismerna och bakterierna som trivs i Great Salt Lake och Döda havet på jorden – skulle också klara sig bra på Mars.

Bild vikipedia på då Curiositys robotarm visar sin borr på Mars i februari 2013