Nya rön om lavavärldar

 

En lavaplanet är en planet med en yta som mestadels eller helt täcks av flytande lava.

Nästan 50% av alla steniga exoplaneter som upptäckts visar sig kunna upprätthålla magma på sin yta, troligen för att dessa planeter är så nära sina stjärnor att de kretsar runt dessa på mindre än 10 dagar. Att vara så nära gör att planeten bombarderas av hårt solväder och tvingar upp ytans temperatur vilket gör dessa planeter nästan helt omöjliga för liv som vi känner det.

I en ny studie, har forskare visat att  lavahaven på dessa världar har ett stort inflytande på de observerade egenskaperna hos heta steniga superjordar såsom deras storlek och evolution.

Studien publicerades i The Astrophysical Journal i vilken visades att på grund av lavans extremt komprimerbara natur kan magmahav orsaka lavarika planeter utan atmosfärer och ha en större densitet  än stenplaneter av liknande storlek samt påverka strukturen av deras mantlar, det inre skikt som omger en planets kärna.

Lavavärldar är inte mycket studerade då det är en svår uppgift att karakterisera lavaplaneternas grundläggande funktion, beskriver Kiersten Boley, huvudförfattare till studien och doktorand i astronomi vid Ohio State University. Lavavärldar är udda men mycket intressanta, skriver Boley, vars forskning kretsar kring att förstå vad som gör exoplaneter unika och hur justering av dessas element eller  temperatur kan förändra dem över tid.

En av de mest kända av dessa mystiska heta världar är 55 Cancri e, en exoplanet cirka 41 ljusår från oss som forskare beskriver som platsen med både en glittrande himmel och med lavahav.

Att undersöka hur sammansättningen av magmahav bidrar till utvecklingen av  planeter till exempel hur länge de förblir i flytande form och av vilka skäl de så småningom svalnar kan ge ledtrådar till jordens egen historia, beskriver Boley.

"När planeter initialt bildas, särskilt stenplaneter går de igenom ett magmahavsstadium innan de svalnar, påpekar Boley. Så lavavärldar kan ge oss en inblick i vad som kan ha hänt utvecklingsmässigt på jorden.

För en mer utförlig redogörelse av denna forskning följ denna länk från Ohio state university.

Studien stöddes av National Science Foundation. Andra medförfattare är Wendy Panero, Joseph Schulze, Romy Martinez och Ji Wang, alla från Ohio State, samt Cayman Unterborn från Southwest Research Institute.

Bild vikipedia en konstnärs intryck av en annan lavavärld CoRoT-7b en exoplanet som kretsar kring stjärnan CoRoT-7 i stjärnbilden enhörningen, 489 ljusår från jorden. CoRoT-7b är sannolikt en lava-exoplanet.

AI (artificiell intelligens) kan ge svaret på om det funnits liv på Mars.

 

I tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences beskriver ett team av sju medlemmar från skilda institutioner att med 90% noggrannhet med hjälp av AI (artificiell intelligens) skilja deras artificiella intelligensbaserade metod mot moderna och gamla biologiska prover  av abiotiskt (icke-levande faktorer som har inverkan på ett ekosystem) ursprung.

Denna rutinanalysmetod har potential att revolutionera sökandet efter utomjordiskt liv och fördjupa vår förståelse för både ursprunget och kemin i det tidigaste livet på jorden, beskriver Dr. Hazen vid Carnegie Institution for Science | Earth and Planets Laboratory  Washington. Det öppnar vägen till att använda smarta sensorer på robotstyrda rymdfarkoster, landare och rovers på planeter för att söka efter tecken efter liv redan innan prover sänds till jorden.

Det nya testet kan även avslöja gamla stenars historia på jorden och möjligen de prover som redan samlats in av Mars Curiosity rover's Sample Analysis at Mars (Sam) instrument.

Men då måste man justera vår metod för att matcha SAM: s protokoll, men det är möjligt att vi redan har den data som behövs för att avgöra om det finns molekyler av organiskt slag i Mars biosfär.

Sökandet efter utomjordiskt liv är fortfarande en av de mest lockande vetenskaperna i modern vetenskap, beskriver huvudförfattaren till studien Jim Cleaves från Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science, Washington, DC.

Möjligheterna i denna nya forskning är många men koncentreras på först och främst  tre områden. För det första på om eller på vilken djup nivå skiljer sig biokemi från abiotisk kemi. För det andra kan vi titta på Marsjorden för undersöka denna med syftet att hitta spår av forntida liv. För det tredje är det troligt att denna nya metod kan skilja alternativa biosfärer från jordens i framtida astrobiologiska uppdrag.

Den innovativa analysmetoden bygger inte bara på att identifiera en specifik molekyl eller grupp av föreningar i ett prov. Istället visade forskarna att AI (artificiell intelligens)  kan skilja på biotiska från abiotiska prover genom att upptäcka subtila skillnader inom ett provs molekylära mönster som avslöjas genom pyrolysgaskromatografianalys (som separerar och identifierar ett provs komponentdelar), följt av masspektrometri (som bestämmer molekylvikterna för dessa komponenter).

För mer och utförligare dokumentation om detta intressanta forskningsområde se denna länk. 

Bild vikipedia tagen av Curiosity's på stenblock på mars efter att ha korsat sanddynen "Dingo Gap.

Efter Big Bang verkar en manual ha startat upp av steg för steg

 

Ett forskarlag från Danmark och Australien har använt James Webb Space Telescopes för se miljarder ljusår tillbaks till tiden strax efter Big Bang tiden då de första galaxerna bildades.

Studiens medförfattare astrofysiker docent Claudia Lagos, vid University of Western Australia nod av International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR), beskriver i studien att de fann att galaxer under mer än 12 miljarder år följt samma uppsättning av regler när det gäller bildandet av stjärnor liksom i massa och kemisk sammansättning. Men tidigare var galaxerna annorlunda uppbyggda.

Det var som om galaxerna hade en manual som de följde men förvånansvärt nog verkar denna kosmiska manual ha genomgått en dramatisk förändring under universums barndom, beskriver Lagos.

Den mest överraskande upptäckten var att de första galaxerna producerade mycket färre tunga grundämnen än vad vi skulle ha förutspått baserat på vad vi vet från galaxer som bildades senare.

Deras kemiska möjligheter var ungefär fyra gånger lägre än förväntat, baserat på det grundläggande metallicitetsförhållandet som observerats i senare galaxer. Lagos beskriver att resultaten utmanade tidigare idéer om hur galaxer utvecklades i det tidiga universum vilket tyder på att galaxer tidigt var nära kopplade till rymden runt dem och påverkade av det kosmiska grannskapet.

Det som är mest förvånande är att de tidiga galaxerna kontinuerligt fick ny, orörd gas från sin omgivning, ett gasinflöde som spädde ut de få tunga elementen inuti galaxerna vilket gjorde dessa mindre koncentrerade, beskriver docent Lagos.

Upptäckten utmanar befintliga teorier om galaxers utveckling och väcker frågor om de mekanismer som skedde under universums tidiga år vilket öppnar dörren för ytterligare utforskning om de kosmiska processer som påverkade utvecklingen av de tidiga galaxerna.

Mycket finns säker att upptäcka och förstå om universums början. Men vätgas mfl lätta grundämnen fanns det gott om i det universum som uppstod direkt efter BigBang och som då var betydligt mindre än det nuvarande då expansionen bara var i sin början. Vi vet även att de tunga grundämnena uppkom först vid de första supernovorna. Något som är anledningen till att stjärnorna som sedan kom till hade betydligt tyngre grundämnen. 

Fråga av vikt är istället vad var BigBang reaktionen av, på eller i?

Resultaten av studien publicerades i Nature Astronomy.

Bild vikipedia illustration av Big Bang-teorin, den rådande modellen av ursprunget och expansionen av rumtiden och allt som den innehåller. I detta diagram ökar tiden från vänster till höger och en dimension av rymden är undertryckt, så vid varje given tidpunkt representeras universum av ett skivformat "segment" av diagrammet.

NASAs rymdteleskop SPHEREx i svalt förvar.

 

SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) är ett framtida rymdobservatorium avsett för undersökningar av nära det infraröda ljuset som ska utföra en kartläggning av hela himlen för att mäta i det nära infraröda spektra från cirka 450 miljoner galaxer. Spektrat skapas av instrument som bryter isär ljus i en regnbåge av våglängder och avslöjar nya detaljer om ett kosmiskt objekts sammansättning och avstånd exempelvis. Observatoriet ska enligt plan sändas upp under 2025.

NASAs rymdteleskop SPHEREx har varit instoppat i en specialbyggd kammare till och från under de senaste två månaderna och där genomgått tester för att förberedas för sitt tvååriga uppdrag i rymden.

För att förbereda SPHEREx har forskare och ingenjörer vid Caltech och Jet Propulsion Laboratory (JPL), som förvaltas av Caltech för NASA nu varit upptagna med att testa SPHEREx detektorer och optik i ett källarlaboratorium vid Caltechs Cahill Center for Astronomy and Astrophysics.

Dessa tester kräver simulering av rymdens extremt kalla vakuum därför anlitade SPHEREx-teamet kollegor vid Korean Astronomy and Space Science Institute (KASI) för att bygga en specialiserad kammare för detta ändamål. En stor kammare där teleskopet kyls ner till cirka minus 200 grader Celsius.

För mer om detta arbete se denna länk från CaliforniaInstitute of Technology. 

Bild vikipedia av en konstnärs koncept av SPHEREx.

Webb upptäckte kol på månen Europas yta vilket ger än mer trolighet för liv i månens hav.

 

Europa är Jupiters fjärde största måne i storlek och är täckt av is. Tidigare forskning har visat att under  isen finns vatten. Ett saltvattenhav med stenig havsbotten. Planetforskare hade dock inte bekräftat om havet innehåller de mineral som behövs för liv ex kol.

Med hjälp av data från NASA:s rymdteleskop James Webb har nu astronomer identifierat koldioxid i en specifik region av Europas isyta. Analysen indikerar att detta kol sannolikt har sitt ursprung från havet under isen och inte av meteoriter eller andra externa källor. Upptäckten ger trolighet till att det kan finnas liv i månens hav.

Livets kemiska mångfald är stort. Men enligt vår förförståelse är allt liv vi känner till baserat på kol. Att förstå kemin i Europas hav kommer att hjälpa oss att avgöra om det är fientligt mot liv som vi känner det eller inte, skriver Geronimo Villanueva från NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, huvudförfattare till en av två oberoende artiklar som beskriver resultatet av studien.

NASA planerar att sända upp sin Europa Clipper rymdfarkost i oktober 2024. Denna kommer att utföra dussintals nära förbiflygningar av Europa för att undersöka om där finns förhållanden som är lämpligt för liv,.

Webbteleskopet upptäckte att det på Europas yta är koldioxid vanligast i en region som heter Tara Regio - ett geologiskt ungt område. Isen på ytan här har störts och det har sannolikt skett ett utbyte av material mellan det underjordiska havet och den isiga ytan. Forskare diskuterar nu hur mycket Europas hav har kontakt med ytan.

Båda forskarlagen identifierade koldioxiden med hjälp av data från den integrerade fältenheten i Webbs Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec). Detta instrument ger spektra i en upplösning av 320 x 320 kilometer av ytan på Europa vilket gör det möjligt för astronomer att bestämma var specifika mineraler finns. Koldioxid är dock inte stabilt på Europas yta.

Ovan observationer tog bara några minuter av James Webbs teleskopets observatorietid, beskriver Heidi Hammel från Association of Universities for Research in Astronomy, en tvärvetenskaplig forskare vid Webbteleskopet som leder Webbs Cycle 1 Guaranteed Time Observations of the solar system. Men även  denna korta tid räckte för att ge  stor vetenskap. Detta arbete ger en första antydan om all den fantastiska solsystemvetenskap vi kommer att kan göra med hjälp av Webbteleskopet.

Villanuevas team letade även efter bevis på vattenplymer  som bryter ut från Europas yta (gejsrar). Forskare som använder NASA: s rymdteleskop Hubble rapporterade preliminära upptäckter av vattenplymer under 2013, 2016 och 2017. Det har dock varit svårt att hitta definitiva bevis på  om detta fenomen finns.

Webbteleskopet visade inga tecken på sådan aktivitet. Teamet betonar dock att detta inte utesluter plymer.

Det finns alltid en möjlighet att dessa plymer är variabla och att du bara kan se dem under vissa tider. Allt vi kan säga med 100 % säkerhet är att vi inte upptäckte en vattenplym på Europa när vi gjorde dessa observationer med Webb, skriver Hammel.

Webbs resultat kan hjälpa till att ge uppdrag till NASA: s kommande Europa Clipper färd som ska starta i oktober 2024 liksom till ESA:s (Europeiska rymdorganisationens) Jupiter Icy Moons Explorer som är på väg sedan april 2023.  

Bild vikipedia på Europa i äkta färg, med ytan övervägande i vit färg. Fotograferad den 29 september 2022 av rymdfarkosten Juno

Den troligaste förklaringen till att Vintergatan är skev.

 

En enorm osynlig massa kan vara förklaringen till att Vintergatans skiva har en skev och vriden form.

I en ny studie visas att en lutande, feljusterad mörk halo - en stor klump av troligast mörk materia sveper runt om och genomsyrar Vintergatan  är förklaringen till  Vintergatans form. Här visar vi att en mörk halo lutad i samma riktning som stjärnhalo kan inducera en varp (vridning) och flare i den galaktiska skivan med samma amplitud och orientering som en datasimulering visar är förklaringen, beskriver ett team under ledning av astrofysikern Jiwon Jesse Han vid Harvard &; Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Det är svårt att se formen på en galax du befinner dig i. Det är inte bara att skicka ett teleskop ut i den intergalaktiska rymden för att ta ett foto. Det var inte förrän Gaia- rymdteleskop som kartlägger stjärnornas positioner och hastigheter i Vintergatan med hög precision astronomer kunde kartlägga Vintergatan i detalj. 

Runt utkanten av galaxen har astronomer hittat kraftfulla, ackumulerande bevis av en varp och flare. Men det har länge varit oklart vad som kan ha orsakat detta. Den ledande förklaringen är en interaktion (sammanstötning)  antingen för länge sedan eller pågående, med en annan galax.

Ingen av dessa förklaringar förklaringar har dock förklarat både varpen och flare enligt Han och dennes kollegor, astronomen Charlie Conroy och astrofysikern Lars Henquist, båda vid CfA.

2022  gjorde dock ett team under ledning av Han och Conroy en intressant upptäckt. Halon av stjärnor runt galaxen - det diffusa klotet av gas och stjärnor där den galaktiska skivan roterar - är inte symmetrisk.

Forskarna föreslog då att Vintergatans mörka gloria även den lutar. Denna som anses vara en  massa bestående av mörk materia  sveper runt de flesta galaxer, en osynlig massa som genom gravitation interagerar med normal materia i universum.

Forskarna genomförde några datasimuleringar och datamodelleringar för att undersöka om de kunde reproducera den observerade formen på Vintergatan och dess varp och flare utifrån denna mörka materia som ansågs finnas där och ge de effekter man såg. .

De skapade en modell av galaxen där den mörka halon lutade 25 grader i förhållande till Vintergatans skiva och beräknade stjärnornas och gasens banor under en period av 5 miljarder år. De fann att när klumpen av mörk materia lutar, förvrängs och blossar galaxens utkanter precis som vi ser i Gaia-observationerna av Vintergatan.

Men det innebär inte att galaktisk interaktion inte är eller har varit inblandad. Det är faktiskt troligt, säger laget. Men deras resultat tyder på att interaktionen (påverkandet av en annan galax) i så fall är förbi inte pågående. Deras simulering visade att en kollision med en annan galax kan luta den mörka glorian avsevärt och att den galaktiska skivans varp sker snabbt – inom en bana efter den mörka halolutningen.

Studien har publicerats i Nature Astronomy.

Bild vikipedia Vintergatsbandet i riktning mot stjärnbilden Skytten.

Det kan finnas liv uppbyggt av en kemi olikt oss därute

 

Om det finns liv på en planet där ute kanske det inte ser ut eller är uppbyggt av kol som livsformer på jorden. Detta beroende på att det finns så många kemiska ingredienser i universum och många sätt att blanda dem. Det som skapat liv på Jorden har ju konstruerat otaliga olikartade livsformer i form av djur och växter men med grunden utifrån kol. Kisel anses även vara en möjlig grundkälla för att uppbygga livsformer. Men uppbyggt utifrån kisel blir det en helt annorlunda livsvärld där liv är långsamt på alla sätt man kan tänka sig. Men  även andra förslag finns.

Ett team under ledning av forskare vid University of Wisconsin-Madison har skrivet en bok där man redogör för hundratals kemiska recept som potentielt kan ge upphov till liv. Processen att gå från grundläggande kemiska ingredienser till de komplexa cyklerna av cellmetabolism och reproduktion som definierar liv, beskrivs forskarna. Liv kräver inte bara en enkel början utan också upprepning.

Livets ursprung är en något-från-ingenting-process, beskriver Betül Kaçar som är en astrobiolog som med stöd från NASA och UW-Madison professor i bakteriologi vilka arbetat med projektet. Livet handlar om kemi och förhållanden som kan generera ett självreproducerande reaktionsmönster.

Kemiska reaktioner som producerar molekyler som ger samma reaktion om och om igen kallas autokatalytiska reaktion. I en ny studie publicerad 18 september i Journal of the American Chemical Society sammanställde Zhen Peng, en postdoktoral forskare i Kaçar-laboratoriet med medarbetare 270 kombinationer av molekyler - som involverade atomer från alla grupper och serier över det periodiska systemet - med potential för långvarig autokatalys. Vi kommer aldrig definitivt att veta vad som exakt hände på jorden för att generera liv. Vi har ingen tidsmaskin, skriver Kaçar. Men i ett provrör kan vi skapa flera planetariska förhållanden för att förstå hur dynamiken för att upprätthålla liv kan utvecklas. 

Att uppehålla liv och reproducera detta  är inte samma sak som att skapa det första livet.

Forskningen finansierades delvis av bidrag från NASA Astrobiology Program (80NSSC22K0546), John Templeton Foundation (62578 och 61926), Research Corporation for Science Advancement (28788) och Australian Research Council (DP210102133 och FT220100757).

Bild flickr.com