ASA:s Deep Space Optical Communications-experiment och sonden Psyche

 

Medarbetade i NASA:s Deep Space Optical Communications-experimentet samverkade första gången nyligen med rymdfarkosten Psyches  kommunikationssystem  och lyckades överföra teknisk data till jorden.

NASA:s rymdfarkost Psyche sändes upp 13 oktober 2023 med syftet att undersöka den metallrika asteroiden Psyche som finns i asteroidbältet. Byråns demonstration av Deep Space Optical Communications-tekniken blev lyckad. Även om  farkosten inte förlitar sig enbart på detta slag av kommunikation som innebär optisk kommunikation för att skicka data har den nya tekniken nu visat att den klarar uppgiften. Efter att ha samverkat med Psyches radiofrekvenssändare visade laserkommunikationsdemonstrationen lyckat resultat då en kopia av teknisk data från mer än 226 miljoner kilometer bort från Jorden vilket är 11/2 gånger avståndet mellan jorden och solen blev en succé.

För mer och utförlig information om detta tekniska instrument för framtida datakommunikation se denna länk från NASA. 

I länken ovan ges en inblick i hur rymdfarkoster skulle kunna använda optiskkommunikation i framtiden, vilket möjliggör kommunikation med högre datahastighet av komplex vetenskaplig information samt högupplösta bilder och video till stöd för mänsklighetens nästa stora projekt att sända människor till Mars.

Bild vikipedia (engelska). Illustration av asteroiden Psyche gjord av NASA.

Galaxer utvecklades snabbare än man tidigare ansett.

 

Under ledning av Forskare vid Durham University för Extragalactic Astronomy har ett internationellt forskarlag hittat bevis på att stjärnor i stavformation  bildades i galaxer när universum endast var några miljarder år gammalt. Vi lever själva i en en sådan stavformation i vår Vintergatan.

Stavar är långsträckta remsor av stjärnor som finns i skiv- eller spiralgalaxer som vår Vintergata.

När stjärnstaplar utvecklas reglerar de stjärnbildningen i en galax och trycker in gas i galaxens centrala region. Deras närvaro visar forskarna att galaxerna har gått in i en stadgad, mogen lugnare fas.

Forskargruppen använde i studien James Webb Space Telescope (JWST) för sin upptäckt.

Tidigare studier som gjorts med det mindre kraftfulla rymdteleskopet Hubble har kunnat upptäcka stavbildande galaxer i en ålder av åtta - nio miljarder år (efter BigBang) medan Webbteleskopet kan se betydligt längre ut (och bak i tiden mer än 10 miljarder ljusår  bort till tiden då universum var endast några miljarder år gammalt. Universums ålder beräknas till ca 14 miljarder år.)  i rymden och därmed äldre galaxer. 

Av 357 observerade skivgalaxer såg forskarna att 20 procent av dessa hade stavformationer bestående av stjärnor – tre till fyra gånger fler hittades än vad Hubble observerat. Forskarna beskriver att det faktum att galaxer i det unga universum mognade mycket snabbare (blev till större galaxer) än man trott överraskar.

I det skedet skulle man kunna förvänta sig att universum skulle vara mycket turbulent med många kollisioner mellan galaxer och mycket gas som ännu inte omvandlats till stjärnor, men den senaste forskning tyder på att så inte var fallet.

Detta innebär att forskare kan behöva ompröva sina teorier om galaxernas utveckling i de tidiga stadierna av universums bildande.

Bild https://www.rawpixel.com/ Utsikt över Vintergatan över Cathedral Rock, sett från Cathedral Rock Trailhead på Back O' Beyond Road, Coconino National Park, Sedona, Arizona, 30 april 2017.

En molekyl som inte tidigare hittats i rymden

 

Ny forskning av MIT-professorn Brett McGuires grupp har avslöjat förekomsten av en ej tidigare känd molekyl i rymden.

Zachary T.P. Fried, doktorand i McGuire-gruppen huvudförfattare till en ny publikation (se nedan) arbetade med att lägga pussel bestående av bitar som samlats in från  världen, som bortom MIT (Massachusetts Institute of Technology, i USA) till Frankrike, Florida, Virginia och Köpenhamn, för att uppnå denna nya upptäckt.

– Vår grupp försöker förstå vilka molekyler som finns i områden i rymden där stjärnor och solsystem så småningom kommer att ta form. ---Vi gör detta genom att titta på molekylernas rotationsspektra, de unika ljusmönster som avges när de tumlar runt i rymden beskriver Fried.

För att upptäcka nya molekyler i rymden måste man först ha en idé om vilken molekyl man ska leta efter och sedan spela in dennas spektrum i labbet här på jorden och därefter leta efter detta spektrum i rymden med hjälp av teleskop. För att göra detta har McGuire-gruppen nyligen börjat använda maskininlärning för att få förslag på bra målmolekyler att söka efter.

År 2023 föreslog en av dessa maskininlärningsmodeller att forskarna borde rikta in sig på en molekyl som kallas 2-metoxietanol. 

För att kunna detektera denna molekyl med hjälp av observationer med radioteleskop behövde gruppen först mäta och analysera dess rotationsspektrum på jorden. Forskarna kombinerade experiment från University of Lille i Frankrike, New College of Florida (Sarasota, Florida) och McGuire-laboratoriet vid MIT för att söka detta spektrum över ett bredbandsområde av frekvenser som sträcker sig från mikrovågor till submillimetervågfrekvenser  (cirka 8 till 500 gigahertz).

De data som samlades in i dessa mätningar gjorde det möjligt att söka efter molekylen med hjälp av ALMA-observationer (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array i Chile) mot två separata stjärnbildningsområden: NGC 6334I och IRAS 16293-2422B. Medlemmar i McGuire-gruppen analyserade dessa teleskopobservationer tillsammans med forskare vid National Radio Astronomy Observatory (Charlottesville, Virginia) och Köpenhamns universitet, Danmark.

"I slutändan observerade vi 25 rotationslinjer av 2-metoxietanol som stämde överens med den molekylära signalen som observerades från NGC 6334I (ett område i Cat’s Paw Nebula) matchade här vilket resulterade i en säker detektion av 2-metoxietanol från denna källa", beskriver Fried. Än mer om detta projekts resultat kan man läsa om här från Massachusetts Institute of Technology.

Forskarlagets artikel heter "Rotational Spectrum and First Interstellar Detection of 2-Methoxyethanol Using ALMA Observations of NGC 6334I" publiceras den 12 april i tidskriften The Astrophysical Journal Letters.

Bild vikipedia av uppbyggnaden av 2-Metoxietanol.

Galaktiska föroreningar från en explosion

 

En grupp av internationella forskare har studerat galaxen NGC 4383 (som finns i riktning mot stjärnbilden Jungfrun 74 miljoner ljusår bort) i den närliggande Virgohopen och avslöjat ett gasutflöde som är så stort att det skulle ta 20 000 år för ljuset att färdas från den ena sidan till den andra.

Detta gasutflöde är resultatet av extremt kraftiga stjärnexplosioner (supernovor) i galaxens centrala delar som kastat ut enorma mängder väte och tyngre grundämnen. Massan av utslungad gas motsvarar över 50 miljoner solar beräknat på  vår sols massa. Studiens huvudförfattare Dr Adam Watts, från University of Western Australia-noden vid International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), beskriver att mycket lite är känt om utflödenas fysik och egenskaper eftersom utflöden var mycket svåra att upptäcka och därmed är svåra att analysera.

– Den utkastade gasen är ganska rik på tunga grundämnen vilket ger oss en unik bild av den komplexa processen av en blandning av väte och metaller i den utströmmande gasen. I det här fallet kan vi hittills detektera syre, kväve, svavel mfl kemiska grundämnen.

Gasutflöden är avgörande för att reglera hur snabbt och hur länge det i galaxer kan bildas stjärnor. Gasen som kastas ur dessa explosioner (supernovor) förorenar utrymmet mellan stjärnorna i en galax och även mellan galaxer och kan sväva i det intergalaktiska mediet för evigt. ICRAR-forskarna (International Centre for Radio Astronomy Research) professorerna Barbara Catinella och Luca Cortese, medförfattare till studien och en av ledarna för MAUVE-instrumenet, beskriver: "Vi designade MAUVE för att undersöka hur fysiska processer som gasutflöden kan stoppa stjärnbildningen i galaxer."

 ICRAR är ett samarbete mellan Curtin University och University of Western Australia, med finansieringsstöd från delstatsregeringen i Western Australia. Centrets huvudkontor lfinns vid UWA och har forskningsnoder vid både UWA och Curtin University.

Upptäckten av gasflödet ovan publiceras i dagarna i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Bild https://www.icrar.org/outflows/ Gas (i rött, upptill och nedtill) kastas ut från den närbelägna galaxen NGC 4383. Upphovsman: Watts et al, 2024

Venus är viktig att studera i sökandet efter liv i universum

 

Venus yta är tillräckligt varm för att bly ska smälta, lavasprutande vulkaner och puffiga moln av svavelsyra gör att Venus är omöjlig att leva på. Men ger ändå viktiga lärdomar om potentialen för liv på andra planeter hävdas i en ny artikel i tidskriften Nature Astronomy.

Även om den har en tryckkokarliknande atmosfär som omedelbart skulle krossa  en människa finns likheter mellan jorden och Venus. De har ungefär samma massa och radie. Med tanke på närheten till Venus är det naturligt att undra varför jorden blev så annorlunda (eller Venus).

Många forskare antar att solinstrålningsflödet, den mängd energi som Venus får från solen, orsakade en skenande växthuseffekt som förstörde planeten som möjlig för liv.

– Om man betraktar den solenergi som jorden tar emot till värdet 100 procent så samlar Venus in 191 procent. Många anser att det är därför Venus blev annorlunda, beskriver Kane. Venus har ingen måne vilket är det som är en anledning till att  jorden fick  hav och månen påverkade även mängden vatten här.

Förutom några av de kända skillnaderna (mellan Venus och Jorden) kan flera NASA-uppdrag till Venus hjälpa till att reda ut och finna några av de okända (som säkert finns). Forskarna vet inte storleken på Venus kärna (Citerat från vikipedia: Jordens kärna är den innersta delen av jordens inre och består huvudsakligen av järn, nickel, svavel och krom. Jordens kärna skapar värmeenergi och magnetism genom bland annat sin rotation och bidrar till jordens täthet) eller  hur Venus fick sin nuvarande relativt långsamma rotationshastighet ( Det tar längre tid för Venus att rotera en gång på sin axel än att fullborda sin bana runt solen. Det tar 243 jorddagar att rotera en gång – den längsta rotationen av någon planet i solsystemet men 224,7 jorddagar för att fullborda ett varv runt solen.), hur dess magnetfält förändrats över tid eller något om kemin i det undre av atmosfären.

En stenplanets inre påverkar också dess atmosfär. Så är fallet för jorden, där vår atmosfär till stor del är resultatet av vulkanisk utgasning.

NASA har planer för dubbla uppdrag till Venus planerade i slutet av detta decennium, och Kane hjälper till i båda. DAVINCI-uppdraget kommer att undersöka den syrafyllda atmosfären för att mäta ädelgaser och andra kemiska grundämnen.

– DAVINCI kommer att mäta atmosfären hela vägen från toppen till botten. Det kommer att hjälpa oss att bygga nya klimatmodeller och förutsäga den här typen av atmosfärer på andra håll, inklusive på jordens framtid eftersom vi fortsätter att öka mängden CO2, beskriver Kane. 

VERITAS-uppdraget, som leds av NASA:s Jet Propulsion Laboratory, kommer inte att landa med en sond på ytan, men göra det möjligt för forskare att skapa detaljerade 3D-landskapsrekonstruktioner som avslöjar om planeten har aktiv plattektonik (rörelser i jordskorpan även kallat kontinentaldrift) och aktiva vulkaner.

"För närvarande är våra kartor över Venus ofullständiga. Det är stor skillnad på hur aktiv ytan är i dag jämfört med hur den kan ha förändrats genom tiderna. Vi behöver båda typerna av information, beskriver Kane.

Bild vikipedia (engelska) Konstnärs koncept för DAVINCI:s planerade nedstigningsstadier på Venus.

Voyager 1 är kontaktbar igen

 

Voyager 1 är en av två obemannade rymdsonder i Voyagerprogrammet 1;an skickades upp av Nasa den 5 september 1977.  Förutom vetenskapliga instrument har Voyagersonderna utrustats med varsin grammofonskiva: Voyager Golden Record. Dessa innehåller bland annat ljudfiler och bilder som skildrar livet i olika kulturer på Jorden. Att skicka med skivan är en symbolisk handling som kan bli hittad av något intelligent utomjordiskt liv. Farkosterna rör sig med galaktiska mått i ett mycket begränsat område. De är nu långt utanför vårt solsystem här visas i realtid var Voyager 1 just nu befinner sig. 

För första gången sedan november 2023 returnerar Voyager 1 nu åter användbar data om sin hälsa och statusen av sina tekniska system ombord. Nästa steg är att få det möjligt för sonden att börja skicka tillbaka vetenskapliga data igen. Sonden och dess tvilling, Voyager 2, är de enda rymdfarkoster som någonsin flugit i den interstellära rymden (utanför vårt solsystem).

Voyager 1 slutade skicka läsbara vetenskapliga och tekniska data tillbaka till jorden den 14 november 2023, trots att uppdragskontrollanterna kunde se att rymdfarkosten fortfarande tog emot sina kommandon och i övrigt fungerade normalt. I mars bekräftade Voyagers ingenjörsteam vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien att problemet var kopplat till en av farkostens tre datorer ombord, kallad flight data subsystem (FDS). FDS ansvarar för att paketera vetenskaplig och teknisk data innan de skickas till jorden.

Teamet upptäckte att det var ett chip som ansvarar för att lagra en del av FDS-minnet, inklusive att en del av FDS-datorns programkod som inte fungerade. Förlusten av koden gjorde vetenskapliga och tekniska data som kom tillbaka  oanvändbara. Det gick inte att reparera chipet och teamet bestämde sig för att placera den berörda koden någon annanstans i FDS-minnet. Men ingen enskild plats var tillräckligt stor för att rymma kodavsnittet i sin helhet.

De utarbetade då en plan för att dela upp den berörda koden i sektioner och lagra dessa sektioner på olika platser i FDS. För att planen skulle  fungera behövde de också justera dessa kodavsnitt för att till exempel säkerställa att de tillsammans skulle fungera som en helhet. Alla referenser till kodens plats i andra delar av FDS-minnet behövde även då uppdateras.

Teamet började med att peka ut den kod som ansvarar för att paketera rymdfarkostens tekniska data. De skickade den till sin nya plats i FDS minnet den 18 april. En radiosignal tar cirka 22 1/2 timme att nå Voyager 1, som är över 24 miljarder kilometer från jorden och ytterligare 22 1/2 timme för en signal att komma tillbaka till jorden.

Den 20 april såg de att modifieringen fungerade: För första gången på fem månader har man nu kunnat kontrollera rymdfarkostens hälsa och status. Under den närmaste tiden kommer teamet att flytta och justera de andra berörda delarna av FDS-programvaran. Det inkluderar de delar som ska returnera vetenskapliga data.

Vi kan bara berömma att tekniken från 70-talet ännu fungerar och hoppas på att ny data under en mycket lång tid ännu kommer tillbaks till Jorden från båda farkosterna.

Voyager 2 fungerar ännu normalt (sköts upp den 20 augusti 1977). De två Voyager-rymdfarkosterna sköts upp för över 46 år sedan och är de längsta och mest avlägsna rymdfarkosterna i historien. Man kan undra varför Voyager 2 sändes upp före Voyager 1. Troligen kan det vara något som behövde justeras på 1:an i sista stund men att schemat för 2:an likväl kunde hållas. Kan det vara något som inte blev helt bra på 1:an och som nu visade sig?

Bild vikipedia

Varifrån kommer metan på Mars?

 

Den kemiska föreningen metan (CH4) är det enklaste kolvätet.  Metan kallas även sumpgas då den bildas vid nedbrytning av organiskt material i syrefattiga miljöer exempelvis i botten av kärr. Ett annat namn är gruvgas efter dess benägenhet att sippra ut i gruvgångar där den sedan riskerar att antändas vilket gör den till ett allvarligt hot mot gruvarbetare - gasexplosioner kostar regelbundet människoliv ännu i våra dagar. Metan är även den växthusgas som (efter koldioxid)  är näst största hotet i uppvärmningen av vår planet.

Den mest överraskande upptäckten från NASA:s Curiosity Mars Rover är att metan sipprar upp ur ytan i Gale-kratern . 

Det är levande varelser som producerar det mesta av metangasen på jorden. Men forskare har inte hittat några säkra tecken på nuvarande eller forntida liv på Mars så troligen är detta inte fallet med metanfyndet på Mars. Ändå har det portabla kemilabbet ombord på Curiosity, känt som SAM, (Sample Analysis at Mars), kontinuerligt hittat spår av metan nära ytan i Gale-kratern. Ingen annan plats har det hittats på (ännu) på Mars. Forskarna antar att den troliga källan är geologiska mekanismer som involverar vatten och sten djupt nere under mars regolit (som är berggrund som vittrat).

SAM har dock funnit att metan beter sig på oväntat vis i Gale-kratern. Det sipprar upp på natten och försvinner under dagen. Den fluktuerar säsongsmässigt och stiger ibland till nivåer som är 40 gånger högre än vanligt. Förvånansvärt nog ackumuleras inte metangasen i atmosfären: ESA:s (European Space Agency) ExoMars Trace Gas Orbiter, som skickades till Mars specifikt för att studera Mars atmosfär har inte upptäckt någon metan i atmosfären.

Metanfyndet håller Mars-forskare sysselsatta med laboratoriearbete och datormodelleringsprojekt som syftar till att förklara varifrån gasen kommer, beter sig svårförklarligt och bara detekteras i Gale-kratern. En forskargrupp från NASA delade nyligen med sig av en intressant teori.

I en artikel i mars i Journal of Geophysical Research: Planets, föreslog gruppen att metan – oavsett hur det produceras – skulle kunna förseglas under stelnat salt som kan bildas i Mars regolit av krossad sten och stoft. När temperaturen sedan stiger under varmare årstider eller tid på dygnet försvagas förseglingen ( frosten), och metangas sipprar ut. Under ledning av Alexander Pavlov, planetforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, föreslår forskarna att gasen också kan explodera ut i små  puffar när tätningar spricker (det stelnade saltet) under trycket av till exempel en rover (månbil) stor som en liten SUV som kör över regoliten. 

Vore ett bra experiment att backa bort bilen och med instrument undersöka om metan likväl sipprar ut i kratern och inte bara under rovern.

Forskarnas hypotes kan hjälpa till att förklara varför metan bara detekteras i Gale-kratern, beskriver Pavlov, med tanke på att det är en av två platser på Mars där en robot rör sig och borrar i ytan. Den andra platsen är Jezero-kratern, där NASA:s Perseverance-rover arbetar, men den rovern inte har något metandetekterande instrument. 

Vore intressant om en undersökning av metan kunde göras där också.

Pavlov beskriver att ursprunget till denna hypotes är ett  experiment som han ledde 2017, som involverade odling av mikroorganismer i en simulerad marsiansk permafrost (frusen jord) med salt inblandat likt mycket av Mars permafrost är.

Pavlov och hans kollegor testade om bakterier som kallas halofiler (organism som trivs i saltrika miljöer), som lever i saltvattensjöar och andra saltrika miljöer på jorden, kunde trivas under liknande förhållanden på Mars.

Resultaten från mikrobodlingen visade sig inte vara entydiga, beskriver han, men forskarna märkte något oväntat: Det översta jordlagret bildade en saltskorpa där salt is förvandlades från ett fast ämne till en gas och lämnade saltet efter sig.

Resultatet kan visa vad som sker på Mars men förklarar inte metanets ursprung.

Bild vikimedia på gale-kratern.