Överraskande egenskap på planeter som saknar atmosfär

 

Bild wikipedia. Bild tagen av sonden Dawn på asteroiden Vesta den 17 juli 2011.

Vesta är den fjärde asteroiden som upptäcktes. Den finns i asteroidbältet mellan Jupiter och Mars och är den näst största asteroiden där och har måtten 578×560×458 kilometer. Störst asteroid är Ceres.

En forskare från Southwest Research Institute Dr. Michael J. Poston  i samarbetade med ett team vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory har gjort en studie i att försöka förklara förekomsten av mystiska flödesfunktioner på ytorna av himlakroppar utan atmosfär genom att studera asteroiderna Vesta och Ceres vilka nyligen utforskats under NASA Dawn-uppdraget, eller Jupiters måne Europa, som snart kommer att utforskas i detalj av NASA Europa Clipper samarbeten som  inkluderar forskare vid  SwRI:s (Southwest Research Institute, Environmental, Social & Governance San Antonio, Texas, United States). 

I en ny artikel publicerad i The Planetary Science Journal, beskriver dess huvudförfattare, SwRI:s Dr. Michael J. Poston och ett team av forskare hur förhållanden efter nedslag, till exempel från ett meteoroitnedslag kan resultera i flytande saltlösningar som tillfälligt flyter längs med ytan men tillräckligt länge för att fastna i raviner och deponeras på väggarna i nybildade kratrar.

"Vi ville undersöka vår tidigare föreslagna idé om att is under ytan på en värld utan atmosfär skulle kunna slungas ut och smälta av ett nedslag och sedan flyta längs med väggarna i nedslagskratern och bilda distinkta ytegenskaper", beskriver projektledaren Dr. Jennifer Scully Forskningsinstitut i La Cañada Flintridge, Kalifornien (JPL). 

Teamet ville förstå hur länge vätskan potentiellt kan flöda innan den fryser igen eftersom de flesta vätskor förlorar stabilitet under starka vakuumförhållanden.

I artikeln, "Experimental Examination of Brine and Water Lifetimes after Impact on Airless Worlds", beskrivs teamets resultat efter att ha simulerat det tryck som isen på Vesta, en av de största asteroiderna i vårt solsystem upplever efter ett meteoroitnedslag och hur lång tid det tar för vätskan som frigörs från underjorden att frysa igen.

Teamet modifierade en testkammare vid Jet Propulsion Laboratory för att snabbt testa att minska trycket ett vätskeprov för att simulera det dramatiska tryckfallet när den tillfälliga atmosfären som skapas efter en kollision med en atmosfärfri kropp som Vesta försvinner. Enligt Poston var tryckfallet så snabbt att testvätskor omedelbart och dramatiskt expanderade och sprutade ut material från provbehållarna.

"Genom våra simulerade effekter fann vi att rent vattnet frös för snabbt i vakuum för att åstadkomma en meningsfull förändring, medan salt- och vattenblandningar eller saltlösningar förblev flytande och flödande i minst en timme", beskriver Poston. "Detta är tillräckligt för att saltlösningen ska kunna destabilisera sluttningar på kraterväggar på steniga kroppar, orsaka erosion och jordskred och potentiellt bilda andra unika geologiska egenskaper som man vet finns på isiga månar."

Dessa fynd kan också hjälpa till att förklara ursprunget till vissa observerade egenskaper på avlägsna kroppar, som de släta slätterna på månen Europa och den distinkta "spindel"-funktionen i dess Manannán-krater eller de olika ravinerna och solfjäderformade avlagringarna av skräp på Mars. Studien kan också bidra till att bygga ett starkare argument för förekomsten av underjordiskt vatten på till synes ogästvänliga platser i solsystemet.

"Om resultaten är konsekventa i dessa torra och luftlösa eller tunna atmosfärer visar det att vatten existerade på dessa världar under den senaste tiden, vilket tyder på att vatten fortfarande kan komma fram från meteoritnedslag", beskriver Poston. "Det kan fortfarande finnas vatten där ute att hitta."

Studien finansierades genom ett anslag från NASA:s Discovery Data Analysis Program som en del av ett pågående projekt som leds av Jet Propulsion Laboratory vid California Institute of Technology, Pasadena.

Nu kan man undersöka skillnaden mellan månens nutid och dess förflutna.

 

Bild wikipedia på en grafisk framställning som visar månens  struktur  och de olika lagrens tjocklek.

Prover som samlades in på månens yta av besättningen på Apollo 16 för mer än 50 år sedan har hjälpt forskare att rekonstruera miljarder år av månens historia.

Astronauterna John Young, Charles Duke och Ken Mattingly tog med sig mer än 95 kg mineral från månen tillbaka till jorden efter sitt uppdrag till Descartes högland 1972. Bland dessa prover fanns så kallade regolitbreccias, som bildas när månstoft kallat regolit (damm eller löst material på månytan) – smälts samman till sten av asteroidnedslag. När de väl har smält samman till en sten bevarar dessa breccior den geokemiska sammansättningen av regoliten vid bildningsögonblicket vilken kan analyseras. Månens karakteristiska, kraftigt kraterformade utseende är resultatet av oräkneliga kollisioner med asteroider sedan den bildades för cirka 4,5 miljarder år sedan. Under en så omfattande historia blir frågan om vad som hände och när det hände komplicerad att lösa.

Forskare från Storbritannien och USA, använde sofistikerade analytiska masspektrometritekniker för att analysera sammansättningen av gaser som fångats inuti i mindre ett antal  prover, så kallade jordliknande breccior (Breccia är en fragmentbergart som kan vara en sedimentär, magmatisk eller metamorf bergart. Sedimentära breccior bildas främst i talus och rasbranter i bergig terräng och längs kuster.). Dessa prover,  fanns bland de som togs från  månens yta av Apollo 16-besättningen, hade aldrig tidigare utsatts för masspektrometri.

Dr Mark Nottingham ledde forskningen när han arbetade vid University of Manchester. Han har sedan dess även ingått i University of Glasgow's School of Geographical & Earth Sciences."Månens historia är också jordens historia – historien om asteroidbombningar som etsat sig fast på dess yta och under dess yta kan hjälpa oss att förstå förhållandena i det tidiga solsystemet som formade jorden och månen.

"Till skillnad från jorden är månens historia dock inlåst i geologiska tidskapslar på dess yta, orörda av plattektonik eller erosion vilket gör att vi kan använda banbrytande teknik som masspektrometri för att avslöja dess hemligheter." beskriver Dr Mark Nottingham.

Forskningen kan också hjälpa framtida bemannade månfärder att hitta värdefulla naturresurser för att  bli självförsörjande.

Tidigare forskning har analyserat spåren av ädelgaser i större fragment av Apollo 16 breccia-proverna vilket hjälper forskarna att dela upp proverna i två grupper – "äldre", som är mellan 3,8 och 2,4 miljarder år gamla, och "unga", som bildades för mellan 2,5 och 1,7 miljarder år sedan.

NASA försåg forskarna med 11 månprover för analys. Nio av proverna avslöjade ett brett spektrum av exponeringsåldrar, från 2,5 miljarder år sedan till mindre än en miljard. Detta tyder på att de består av månjord från ett område som har haft en varierad historia av nedslag, där vissa utsatts för solvinden i miljarder år, medan andra muddrades regoliten upp till ytan av yngre nedslag.

Teamet fann också att två av proverna hade mycket lägre koncentrationer av ädelgaser vilket tyder på att de bildades mycket senare och kanske varit utsatta för solvind i mindre än en miljon år.

Forskarlaget föreslår att nedslaget som bildade den närliggande kratern South Ray kan ha varit källan till provet."Det är anmärkningsvärt att tänka på att de prover som Apollo 16 tog med sig för mer än ett halvt sekel sedan fortfarande har hemligheter att avslöja om månens historia och att proverna fortfarande kan hjälpa till att forma hur vi utforskar solsystemet under de kommande decennierna."

Forskare från NASA Goddard Space Flight Centre, Catholic University of America och Birkbeck College, London bidrog till studien och är medförfattare till artikeln som publicerats i tidskriften Meteoritics & Planetary Science, och bygger på analys av en distinkt uppsättning månbreccior som först nu granskats i detalj.

Ett Meteoritnedslag för 3,28 miljarder år sedan

 

Bild wikipedia på Mount Everest jordens högsta berg mätt i meter över havet. Berget ligger på gränsen mellan Nepal och Kina i bergskedjan Himalaya och är cirka 8 849 meter högt. Meteoriten vars nedslag kallas S2 som slog ner på Jorden för 3,2 miljarder år sedan var stor som 4 Mount Ewerest berg.

Nadja Drabon är geolog och biträdande professor vid the Department of Earth and Planetary Sciences vid Harvard university. I hennes nya studie i Proceedings of the National Academy of Sciences  besvaras några frågor, i relation till "S2"-meteoritnedslaget för mer än 3 miljarder år sedan, för vilket geologiska bevis finns i Barberton Greenstone-bältet i Sydafrika.

Genom det mödosamma arbetet med att samla in och undersöka stenprover med centimeters mellanrum i sediment och analysera sedimentologin, geokemin och kolisotopsammansättningen visar Drabons team upp den mest övertygande bilden hittills av vad som hände den dag då en meteorit stor som fyra Mount Everests träffade jorden.

S2-meteoriten, som uppskattas ha varit upp till 200 gånger större än den som dödade dinosaurierna för 66 miljoner år sedan utlöste en tsunami som blandade upp havet och spolade ned skräp från land till kustområden. Värmen från nedslaget fick det översta lagret av havet att koka bort, samtidigt som atmosfären värmdes upp. Ett tjockt moln av damm täckte allt och stängde av all fotosyntetisk aktivitet.

Men bakterier klarade sig och efter nedslaget, enligt teamets analys, blev snart bakterielivet lika rikligt som det var innan nedslaget. Med detta kom kraftiga toppar i populationer av encelliga organismer som livnär sig på grundämnena fosfor och järn. Järn rördes troligen upp från havsdjupen till grunt vatten av tsunamin och en ökning av fosfor kom till jorden av meteoriten och genom en ökning av vittring och erosion på landmassorna.

Drabons analys visar att järnmetaboliserande bakterier därmed skulle ha blomstrat i de omedelbara efterdyningarna av nedslaget. Detta skifte mot järngynnande bakterier, hur kortlivade de än är, är en viktig pusselbit som skildrar det tidiga livet på jorden.

Neutronstjärnor kan vara höljda i moln av "axioner

 

Bild wikipedia modellen visar uppbyggnaden av en neutronstjärna.

En neutronstjärna är ett av flera möjliga slut för en stjärna. När en stjärna i slutet av sin existens stöter bort sitt yttre lager inträffar en gravitationskollaps och stjärnans kvarvarande inre delar imploderar. Om stjärnan är så stor att den kvarvarande massan motsvarar 1,4–3 solmassor övergår den i en supernova. Återstoden blir en neutronstjärna som består av tätt packade neutroner och övrigt material av utspridda rester från supernovan.

Axionen är en hypotetisk elementarpartikel med spinn noll, det vill säga den är en boson. För mer om  elementarpatiklar se här 

Ett forskarlag bestående av fysiker från universiteten i Amsterdam, Princeton och Oxford har visat att extremt lätta partiklar, så kallade axioner, kan finnas i stora moln runt neutronstjärnor.  Axioner är också kända som en ledande kandidat för att förklara vad mörk materia består av ett av de största mysterierna inom fysiken. Mycket tyder på att cirka 85 % av materian i vårt universum är "mörkt", vilket helt enkelt betyder att det inte består av någon typ av materia som vi känner till och för närvarande kan observera.

Istället kan man bara indirekt dra slutsatsen att det finns mörk materia genom att något okänt påverkar gravitationen på materia (min misstanke är att det istället är något i gravitation vi inte förstår –kanske strängteorin ska studeras mer).

När axioner utsätts för elektriska och magnetiska fält förväntas de kunna omvandlas till fotoner – ljuspartiklar – och vice versa. Ljus är något vi vet hur man observerar, men som nämnts bör omvandlingsstyrkan vara mycket liten och därför är också mängden ljus som axioner i allmänhet producerar låg. Det vill säga om man inte tar hänsyn till en miljö som innehåller en väldigt massiv mängd axioner och då helst i mycket starka elektromagnetiska fält.

Detta fick forskarna att börja fundera på neutronstjärnor, de tätast kända objekten i  universum. Dessa objekt har massor som liknar solens men har komprimerats till stjärnor som är 12 till 15 kilometer stora. Sådana extrema densiteter skapar en extrem miljö med enorma magnetfält, miljarder gånger starkare än något vi har på jorden.

Ny forskning har visat att om axioner existerar, gör dessa magnetfält i neutronstjärnor det möjligt att massproducera axioner nära  ytan (om dessa teoretiska  axioner existerar i verkligheten). Även om inga axionmoln hittills har observerats vet vi med de nya studieresultaten mycket exakt vad vi ska leta efter och var vilket gör en grundlig sökning efter axioner  mer möjlig att genomförbara.

Även om huvudpunkten på sökandet efter axionmoln", är huvudintresset öppnar arbetet också upp flera nya teoretiska vägar att utforska beskriver forskarna vilka beskriver sitt arbete som. ”Axion Clouds around Neutron Stars, Dion Noordhuis, Anirudh Prabhu”, författare Christoph Weniger, Samuel J. Witte, Physical Review X 14, 041015 (2024).

Den olösta frågan om det finns liv eller spår av liv under isen på Mars ska besvaras

 

Bild https://www.jpl.nasa.gov/ Det vita som syns i denna ravin på Mars tros vara  is av vatten med stort damminnehåll. Forskare tror att den här typen av is kan vara en intressant plats att leta efter mikrobiellt liv i  på Mars. Bilden visar en del av en region som heter Dao Vallis, Källa: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona.

Även om liv på Mars aldrig har hittats, föreslås i en ny NASA-studie att mikrober kan finnas under fruset vatten på planetens yta.

Genom datormodellering har studiens författare visat att mängden solljus som kan tränga in i isen skulle vara tillräcklig för att fotosyntesen ska ske i grunda bassänger av smältvatten under isens yta. Liknande vattensamlingar som bildas under is på jorden har visat sig krylla av liv i form av alger, svampar och mikroskopiska cyanobakterier som alla får sin energi genom fotosyntesen.

På Mars finns två sorters is: fruset vatten och frusen koldioxid. Troligast är det under is av vatten som man kan hitta ev liv.

"Om vi försöker hitta liv var som helst i universum idag, är isen på Mars förmodligen en av de mest tillgängliga platserna att leta på", beskriver Aditya Khuller vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien i en ny artikeln som publiceradts i Nature Communications Earth & Environment. 

Artikeln i vilken Aditya Khuller är huvudförfattare visas hur Khuller och  hans kollegor är intresserade av is av vatten som till stora delar bildats av snö blandat med damm som fallit på Mars yta under en rad istider på Mars under den senaste miljonen år. Den uråldriga snön har sedan dess stelnat till is och innehåller  fullt av dammkorn.

Vad det framtida studiet av  dessa vattensamlingar som antas finnas under isen kommer att visa vet vi ännu inte. Men jämför vi samma slags vattensamlingar under is på jorden ser det något positivt ut. Men personligen är jag tveksam till något fynd av liv från nu eller då.

Mysteriet med den ensamma bruna dvärgstjärnan Gliese 229 B löst

 

Bild https://www.caltech.edu Illustrationen visar det bruna stjärnparet Gliese 229 Ba och Gliese 229 Bb. Gliese 229 B, som upptäcktes 1995 var den första bekräftade bruna dvärgen någonsin, men fram tills nu har astronomer trott att de observerat ett enda objekt och inte två. Nya observationer från Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope i Chile avslöjar nu att klotet är två bruna dvärgar som kretsar tätt runt varandra var 12:e dag (vilket indikeras av de orange och blå banlinjerna), med en separation som bara är 16 gånger större än avståndet mellan jorden och månen. Det bruna dvärgparet kretsar runt en kall M-dvärgstjärna vart 250:e år. Upphovsman: K. Miller, R. Hurt (Caltech/IPAC)

Hundratals artiklar har skrivits om den först upptäckta bruna dvärgen, Gliese 229 B, sedan den upptäcktes av Caltech-forskare vid institutets Palomarobservatorium 1995. Men ett mysterium har kvarstått om detta klot. Det är för litet för den massa som den visat sig innehålla. Bruna dvärgar är lättare än stjärnor men tyngre än gasjättar som Jupiter. Astronomer hade uppmätt massan hos Gliese 229 B till ungefär 70 gånger mer än Jupiters och då borde ett objekt med den massan lysa starkare än vad teleskopen observerade.

Nu har ett internationellt team av astronomer under Caltechs ledning äntligen löst mysteriet: Den bruna dvärgen är i själva verket ett par tätt sammansvetsade bruna dvärgar, som har  ungefär 38 och 34 gånger mer massa än Jupiter och som tar ett varv runt varandra på 12:e dagar. De observerade ljusstyrkenivåerna för paret matchar vad som förväntas för två små svagt lysande bruna dvärgar med denna massa.

– Upptäckten att Gliese 229 B är dubbelstjärna löser inte bara den spänning som  observerats mellan dess massa och ljusstyrka fördjupar också avsevärt vår förståelse av bruna dvärgar som är av storleken mellan stjärnor och jätteplaneter, beskriver Mawet, som är senior forskare vid JPL, som drivs av Caltech för NASA.

En brun dvärgstjärna är en misslyckad stjärnbildning. Ovan Bruna dvärg ansågs först som en enda brun dvärg. Men det har även misstänkts att den hade sällskap med en röd dvärgstjärna. Först nu har vi sanningen då den visade sig vara två bruna dvärgstjärnor i nära sammanhang med varandra. Idag kallas inte denna som man trodde ensamma bruna dvärg Gliese 229 B utan Gliese 229 Ba och dess kamrat Gliese 229 Bb. 

Fullmånen påverkar djungelns djurliv

 

Bild på en pakas. Dessa är mindre aktiva när det är fullmåne. Bilden tagen av en naturkamera. Foto: TEAM - Nätverket för bedömning och övervakning av tropisk ekologi

En ny studie med automatiska viltkameror på tre kontinenter gav ny kunskap om hur månens faser påverkar beteendet hos tropiska skogsdäggdjur. Hälften av de studerade arterna ändrade sin aktivitetsnivå och tidpunkter för aktivitet eller både ock vid fullmåne.

I studien medverkade ett internationellt forskarlag vilka analyserat 2,1 miljoner bilder från viltkameror från 17 skyddade skogar på tre kontinenter. Bilderna av de vilda djuren samlades in av Tropical Ecology Assessment and Monitoring Network.

Totalt registrerades 86 nattaktiva däggdjursarter. Tolv arter visade starkt undvikande av månsken under natten (till aktivitet), medan endast 3 arter uppvisade en stark attraktion till månsken (till ökad aktivitet).

– Det var de här 86 arterna som reagerade mest, beskriver professor Richard Bischof, professor vid Norges miljö- och biovetenskapliga universitet (NMBU).

Antingen genom att ändra sina nattliga vanor, ändra deras allmänna aktivitetsnivå eller både ock.

Totalt registrerades 86 däggdjursarter. Tolv arter visade starkt undvikande av månsken under natten, medan endast 3 arter uppvisade en stark attraktion till månsken.. 

Resultaten tyder på att även på några av de mörkaste platserna på jorden – marken i tropiska skogar - kan månens faser påverka djurens beteende. Denna påverkan kan bli ännu mer uttalad i förstörda och fragmenterade skogar.

– Föreställ dig att du leker kurragömma i ett mörkt rum och sedan tänder någon ett ljus, Ljuset, även om det är svagt kan göra det lättare för dig att hitta rätt i rummet. Men om det är du som gömmer dig blir du plötsligt mycket lättare att hitta, beskriver, Bischof.

På samma sätt förändrar extra ljus förutsättningarna för rovdjur och deras bytesdjur som lever i tropiska skogar. Men här handlar det om att ätas eller äta beroende på djurart.