Hur Mars förlorade sina hav

 

Bild wikipedia. Dessa småkulor av hematit även kallade "blåbär", hittades av roboten Opportunity på Mars. De anses vara bland de starkaste bevisen på att vatten flutit på Mars yta.

Mars hade en gång mycket vatten på sin yta vilket framgår av geologiska fynd på ytan. Forskare vet att under de senaste 3 miljarder åren har en del av detta vatten sjunket djupt ner i Mars yta. Vart resten tog vägen har NASA:s rymdteleskop Hubble och MAVEN (Mars Atmosphere och Volatile Evolution) nu hjälpt till med att undersöka. 

– Det finns bara två ställen dit vattnet kan ha tagit vägen. Det kan ha fruset fast i marken och bildat is eller så kan vattenmolekyler brutits ner till atomer och atomerna kan då försvinna från toppen av atmosfären ut i rymden, beskriver John Clarke, som lett studien vid Center for Space Physics vid Boston University i Massachusetts. – För att förstå hur mycket vatten det fanns och vad som hände med vattnet måste vi förstå hur atomer kan försvinna ut i rymden.

Clarke och hans team kombinerade data från Hubble och MAVEN för att mäta antalet och den nuvarande flykthastigheten för väteatomer som flyr ut i rymden. Denna information gjorde det möjligt att extrapolera flykthastigheten bakåt i tiden för att förstå vattnets historia på Mars. Vattenmolekyler i Mars atmosfär bröts sönder av solljuset till väte- och syreatomer som sedan försvann ut i rymden.

Specifikt mätte teamet väte och deuterium (tungt väte) som är en väteatom med en neutron i sin kärna. Denna neutron ger deuterium dubbelt så stor massa som väte. Då dess massa är större försvinner deuterium mycket långsammare ut i rymden än vanligt väte gör.

Med tiden, när mer väte förlorades än deuterium, byggdes förhållandet mellan deuterium och väte upp i atmosfären. Genom att mäta förhållandet i dag får forskarna en ledtråd till hur mycket vatten som fanns på Mars under den varma, blöta tidsperioden. Genom att studera hur  atomer idag försvinner från atmosfären kan de förstå de processer som gett flykthastigheten under de senaste fyra miljarder åren och därmed extrapolera bakåt i tiden.

Även om de flesta av studiens data kommer från rymdsonden MAVEN är MAVEN inte tillräckligt känslig för att upptäcka deuteriumutsläpp vid alla tidpunkter under marsåret. Till skillnad från jorden kretsar Mars långt från solen i sin elliptiska bana under den långa marsvintern och deuteriumutsläppen är då svaga. Clarke och hans team behövde Hubble-data för att "fylla i tomrummen" och slutföra en årlig cykel för tre marsår (som vart och ett är 687 jorddagar). Hubble tillhandahöll också ytterligare data som går tillbaka till 1991 tiden innan MAVEN anlände till Mars 2014.

Kombinationen av data från dessa uppdrag gav den första helhetsbilden av väteatomer som flyr och flytt från Mars ut i rymden. Genom att studera hur mycket erosion som åstadkommits av vatten på Mars har astronomer beräknat att det en gång fanns tillräckligt mycket vatten för att täcka Mars med ett minst 500 m djupt hav 

Tankarna går osökt till hur så mycket vatten kunde bildas på Mars en gång och att det fanns kvar under en lång tid. Tankarna går även till om samma process kan göra att Jordens vatten en dag försvinner på samma vis. Tanken går också till om Mars en gång hade en mycket större atmosfär bestående av syre. Så mycket att människan kunnat andats den och osökt tänker man även på om det under denna tid fanns djur och växter på Mars.

Webbteleskopet avslöjar en galax som bildar kosmiskt frågetecken

 

Bild https://webbtelescope.org/

Astronomer som nyligen använde NASA:s James Webb Space Telescope blev förvånade över att hitta en avlägsen, röd galax (röd innebär att den är mycket långt från oss miljarder ljusår bort). Galaxen har en förvrängd form och ser ut som ett frågetecken. En specifik, sällan skådad typ av naturlig gravitationslins får galaxen att dyka upp flera gånger. Linsen förstorar även galaxens spiralformade följeslagare (en galax). Gravitationslinsningen  gör det möjligt för astronomer att lokalisera specifika områden där stjärnor bildas i denna följeslagargalax.  Fenomenet såg  med en kombination av infraröda data från Webb och ultravioletta data från NASA:s Hubbleteleskop.

Vi känner bara till tre eller fyra förekomster av liknande gravitationslinskonfigurationer i det observerbara universum vilket gör det här fyndet spännande då det visar kraften hos Webb och tyder på att vi kanske kommer att hitta fler", beskriver astronom Guillaume Desprez vid Saint Mary's University i Halifax, Nova Scotia, som ingår i teamet som presenterade Webb-resultaten.

Astronomer använde båda teleskopen i observationen av galaxhopen MACS-J0417.5-1154 Gravitationslinsfenomenet fungerar som ett förstoringsglas som får den massiva hopen  att förvränga rumtiden. Det gör det möjligt för astronomer att se ökad detaljrikedom i mycket avlägsna galaxer bakom hopen. Men samma gravitationseffekt som förstorar galaxerna orsakas också förvrängning som fär galaxer långt därute att ses utsmetade över skyn i bågform och till och med att dyka upp flera gånger (som om de kopierades). Dessa optiska illusioner i rymden kallas gravitationslinser.

"Att veta när, var och hur stjärnbildning sker i galaxer är avgörande för att förstå hur galaxer har utvecklats under universums historia", beskriver astronomen Vicente Estrada-Carpenter vid Saint Mary's University som använde både Hubbles ultravioletta och Webbs infraröda data för att undersöka var nya stjärnor bildas i galaxerna. Resultaten visar att stjärnbildning är utbredd i båda. Spektrala data bekräftade också att den nyupptäckta stoftrika galaxen ligger på samma avstånd som den spiralgalax som är vänd mot oss.

– Båda galaxerna i frågetecknet (som de ser ut som på bilden)visar aktiv stjärnbildning i flera kompakta områden, troligen ett resultat av att gas från de två galaxerna kolliderar, beskriver Estrada-Carpenter. Men ingen av galaxernas form verkar vara alltför störd, så vi ser förmodligen en början på deras interaktion med varandra.

– Galaxerna, är miljarder ljusår bort och ses under en tid då stjärnbildningen var som störst och liknar i storlek den massa som Vintergatan skulle ha haft vid den tiden. Webb gör det möjligt att här  studera hur de tidiga skeendena i vår egen galax skulle ha sett ut, beskriver Sawicki.

Webb-bilderna och spektrat i denna forskning kom från den kanadensiska NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS). Forskningsrapporten är publicerad i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society.

Ett kraftigt asteroidnedslag försköt axeln på solsystemets största måne Ganymedes

 

Bild wikipedia Jupiters måne Ganymedes fotograferad av rymdsonden Galileo i juni 1996. Månen är även den största månen i vårt solsystem.

För cirka 4 miljarder år sedan slog en asteroid ner på Jupiters måne Ganymedes. Nu beskriver planetolog HIRATA Naoyuki vid Kobe University att Ganymedes axel har försköts vid nedslaget. Asteroiden som slog ner var cirka 20 gånger större än den som avslutade dinosauriernas tidsålder på jorden. Nedslaget på Ganymedes  orsakade ett av de största nedslagen historiskt i vårt solsystem . 

I tidskriften Scientific Reports har Naoyuki nyligen publicerat en studie där det beskrivs att asteroiden troligen hade en diameter på cirka 300 kilometer, cirka 20 gånger större än den som slog ner på jorden för 65 miljoner år sedan och avslutade dinosauriernas tidsålder. Kratern på Ganymedes skapade en  krater mellan 1 400 och 1600 kilometer i diameter.

Enligt planetolog Naoyukis datasimuleringar skulle endast ett nedslag av denna storlek göra det troligt att förändringen i fördelningen av massa skulle kunna få månens rotationsaxel att förskjutas till sin nuvarande position. Detta resultat gäller oavsett var på ytan kollisionen hade inträffat.

Hade nedslaget som skedde på Ganymedes istället skett på Jorden hade troligen resultatet blivit en än större utrotning av faunan kanske även däggdjuren och våra föregångare utrotats då.

Hubbleteleskopet zoomar in i galaxen Andromedas rosenröda slingor

 

Bild https://science.nasa.gov Forskare såg nyligen med hjälp av Hubbleteleskopet in i  Andromedas spiralarmar med syftet att analysera samlingen av stjärnhopar som är dolda i dessa. NASA, ESA, M. Boyer (Space Telescope Science Institute) och J. Dalcanton (University of Washington); Bildbehandling: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

Stjärnhopar lyser upp det interstellära mediet (gasen mellan stjärnorna) i Andromedagalaxen vilken finns cirka 2,5 miljoner ljusår bort. Andromedagalaxen är Vintergatans närmast liggande större galax och en gång i en avlägsen framtid blir dessa galaxer en enda. Andromedia är på kollisionskurs mot oss eller tvärtom hur man vill se det. Denna sammanslagning sker om ca 2-4 miljarder år.  

Andromeda är likt Vintergatan en spiralgalax. Andromedas slingrande armar är en av dess mest anmärkningsvärda kännetecken. NASA:s rymdteleskop Hubble zoomade in dessa för att ta en närmare titt på en av dessa armar den i nordost och avslöjade då att delar i denna bestod av joniserad gas. Områden med gas –är vanliga i spiralgalaxer och oregelbundna galaxer och tyder ofta på att nya stjärnor bildas där.

Forskare vid Goddard Space Flight Center Maryland, undersökte Andromedas spiralarmar med hjälp av Hubbles Advanced Camera for Surveys (ACS) och Wide Field Camera 3 (WFC3) för att analysera samlingen av stjärnor som ligger dolda i dessa armar. Med ACS och WFC3:s breda spektrala täckning kunde Hubble kika in i gasen och observera ett urval av de stjärnor som finns där. Studien sträckte sig över ett stort antal stjärnor, vilket inte bara gav en tydlig bild av Andromedas stjärnhistoria och mångfald utan också gav mer kunskap om stjärnors bildning och utveckling överlag. Genom att undersöka dessa stjärnor i vårt lokala kosmiska grannskap kan forskare bättre förstå mer om de som finns i galaxer i det mer avlägsna universum.

De krossade sten för och fick insikt om att inget kan förutses

 

Bild från Hopkins Extreme Materials Institute.

Med hjälp av en ny teknik och avancerade datorsimuleringar avslöjade en forskargrupp att material kan bete sig på oväntade sätt när de träffas i höga hastigheter.

"Vår studie visar att olika delar av ett och samma material och till och med olika sandkorn kan bete sig på mycket olika vis fast de ingår i samma kollision med något", beskriver forskargruppens ledare Ryan Hurley, docent i maskinteknik vid Johns Hopkins Universitys Whiting School of Engineering och forskare vid Hopkins Extreme Materials Institute (HEMI). "Det vi hittade har potential att ligga till grund för tillämpningar som sträcker sig från asteroidavböjning till industriella processer som tillverkning av surfplattor."

Teamet avfyrade projektiler från en gaskanon med hastigheter upp till  2 km/s in i granulara prover bestående av aluminium och soda lime-glas och observerade provernas beteende under de första mikrosekunderna efter nedslaget. Även om experiment som detta vanligtvis görs på plats vid HEMI på JHU:s campus i Baltimore, ägde just detta rum vid Advanced Photon Source (APS) i Chicago eftersom det krävde användning av en  speciell röntgenanläggning för att visualisera nedslaget.

"Om du går till stranden kan du bara se sanden på ytan, men med röntgen kan du se vad som händer under sanden", beskriver Sohanjit Ghosh, doktorand i maskinteknik och artikelns huvudförfattare. – Vi kombinerade röntgenbilder med numeriska modeller som vi har utvecklat och det gör den tvådimensionella röntgenbilden till en tredimensionell process som ger oss en helhetsbild av vad som händer i tid och rum.

Forskarna fann  förutom att kemiska reaktioner leder värmen som skapas av intensiv kompression  att kornen spricker, smälter och stelnar igen.

"Det är intressant att se hur korn interagerar olika med varandra vid olika anslagshastigheter", beskriver Ghosh. "Vi fann att när man går till högre och högre hastigheter överförs så mycket termisk energi att kornen faktiskt smälter men sedan återbildas."

Teamet observerade att olika metalliska material uppvisar olika sätt att avleda energi vid kollision i hög hastighet. Material som aluminium absorberar energi genom att bilda defekter och plasticitet medan spröda material som soda lime-glas avleder energi genom att spricka och fragmentera.

Forskarna säger att dessa resultat kan ligga till grund för framtida uppdrag som liknar 2022 års DART-uppdrag,där en sond slog ner i en asteroid och ändrade dess bana. 

"Alla asteroider har ett lager av sand, som kallas regolit (en region av småsten, sand och damm som finns ovanpå berggrunden)  som yta och när något kolliderar med ytan är det regoliten som skingrar av anslagsenergin", beskriver Ghosh. "Från kombinationen av sådana modelleringar och experiment kan vi dra slutsatser om hur olika material i olika miljöer och påverkansförhållanden kommer att bete sig."

"Tidsramarna för experimenten var mycket korta några hundra nanosekunder", beskriver Ghosh. – Vi förbereder ett helt experiment i en månad och sedan är det över på några mikrosekunder.

Mohmad Thakur, biträdande forskare vid HEMI, var också medlem i forskargruppen vars arbete beskrivs i Journal of the Mechanics and Physics of Solids.

NASA:s MESSENGER-uppdrag vid Merkurius

 

Bild wikipedia

Messenger var en rymdsond vars syfte var att utforska planeten Merkurius yta och dess svaga magnetfält. När Messenger nådde Merkurius 14 januari 2008 och gick efter några förbiflygningar in i en omloppsbana runt planeten den 18 mars 2011  vilket första gången en rymdfarkost gick in i en omloppsbana runt Merkurius.

Messinger kretsade runt Merkurius i fyra år innan den kraschade ner på ytan i april 2015 och lämnade en ny kraterpå Merkurius Trots yttemperatur på upp till 450 grader Celsius fann MESSENGER bevis på att det finns fruset vatten i kratrar på planetens poler. Den avslöjade också en komplex geologisk historia och bevis på att Merkurius är tektoniskt aktiv – även om den bara verkar ha endast en enda kontinentalplatta – en överraskande upptäckt som gör den till den enda tektoniskt aktiva planeten i solsystemet förutom jorden.

Här fanns även en mycket högre koncentration av flyktiga grundämnen som kalium, natrium och klor än vad forskarna förväntat sig. Här fanns lika mycket som ex på Mars. Merkurius yta är även rik på svavel men fattig på järn vilket tyder på att den bildades från andra källmaterial än de andra inre planeterna (Venus, jorden och Mars).

Här finns ett magnetfält som liknar jordens, men det är förskjutet från planetens radie. Mätningar från MESSENGER visade att Merkurius består av 80 procent kärna – i princip i storlek som jordens kärna i jämförelse är jordens kärna bara 19% av hela jorden. Märkliga "håligheterna" finns på och elektroner som lyser i magnetosfären. Merkurius visade sig vara mycket gåtfullare än väntat.

Tjugo år senare arbetar forskare fortfarande med att bygga en modell som framgångsrikt tar hänsyn till alla de unika faktorer som upptäcktes av MESSENGER och vad det betyder för vårt solsystems historia.

 Carnegie Science blev djupt involverad i MESSENGER-uppdraget 1999 när Sean C. Solomon, som tjänstgjorde som chef vid Carnegie Sciences avdelning för markmagnetism – nu Earth and Planets Laboratory – och har korats till Principal Investigator (P.I.). Som P.I. var Solomon inte bara ansvarig för att uppnå de vetenskapliga målen för uppdraget utan också för att se till att alla milstolpar i tidsplanen, ekonomin och dataleveransen för uppdraget uppfylldes. Solomon skötte allt detta från sitt kontor på Carnegie Sciences campus på Broad Branch Road.  

NASA:s G-IV-plan ska innehålla nästa generations vetenskapliga instrument

 

Bild https://www.nasa.gov I en serie testflygningar flög G-IV-flygplanet över Antelope Valley för att analysera flygplanets prestanda. Testet innefattade  ett nytt radarinstrument som utvecklats inom JPL  NASA:s Airborne Science Program som valt ut Gulfstream-IV-flygplanet till modifiering och som ska drivas av Armstrong Flight Research Center i Edwards, Kalifornien. Planet ska innehålla ny instrumentering ombord till stöd för myndighetens vetenskapliga missionsdirektorat. Testflygningarna började vid NASA Armstrong den 24 juni 2024 NASA/Carla Thomas.

Den 24 juni 2024 svepte ett flygplan från NASA:s Armstrong Flight Research Center i Edwards, Kalifornien. Piloterna genomförde flygningar med en Gulfstream IV (G-IV) för att utvärdera dettas plans hanteringsegenskaper och för att låta piloterna bekanta sig med planet innan det påbörjas strukturella modifieringar. Forskningsplanet ansluter sig till centrets flotta som betjänar NASA:s program för luftburen vetenskap.

G-IV kommer att bära Next Generation AirborneSynthetic Aperture Radar (AIRSAR-NG), som skickar och tar emot mikrovågssignaler för att samla in information om jordens topografiska egenskaper och hur dessa förändras över tid. Målet för teamet på NASA Armstrong är att modifiera G-IV då den ska rymma tre radar.

"AIRSAR-NG kommer att bestå av tre olika radarantenner med syntetisk apertur i ett instrument för att ge ny insyn på jordens yta på ett mer effektivt sätt", beskriver Yunling Lou, forskningsledare för instrumentet vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. Kapaciteten hos det här nya instrumentet kommer att underlätta för ny teknik som tredimensionell avbildning något som kommer att vara användbart vid framtida rymduppdrag.

Med dessa och andra modifieringar som nu görs kommer G-IV också att kunna ta emot en ökad vikt och plats av vetenskapliga instrument vilket kan göra det möjligt för NASA att stödja mer dynamiska luftburna vetenskapliga uppdrag.

"Det här flygplanet kommer att hjälpa Armstrong att fortsätta vår långa historia av att stödja luftburen vetenskap för myndigheten och behålla expertisen för att genomföra framgångsrika vetenskapliga uppdrag i många år framöver", beskriver Franzeska Becker, G-IV-projektledare vid NASA Armstrong.

G-IV överfördes i februari från NASA:s Langley Research Center i Hampton, Virginia, och kommer att genomgå ytterligare modifieringar under överinseende av NASA Armstrongs team. Målet är att berika myndighetens luftburna vetenskapsprogram genom att utrusta flygplanet så att det fungerar som en mer kapabel och mångsidig forskningsplattform.