NASA:s Lunar Trailblazer och dess uppdrag runt vår måne

 

Bild https://www.nasa.gov  Solljuset blänker i NASA:s Lunar Trailblazer när den diskmaskinsstora rymdfarkosten kretsar runt månen i en konstnärs koncept. Sondens uppdrag är att hitta vatten på månen  vilket slags vatten det är och hur det förändras över tid och uppställa bättre kartor än nuvarande över var vatten finns på månens yta. Bild Lockheed Martin Space.

En av de största upptäckterna på månen under de senaste decennierna är att månens yta innehåller mycket vatten men inte mycket är känt om vattnet. För att undersöka detta kommer Lunar Trailblazer att försöka finna var vattnet finns, vilken form det har (vilket slag av vatten), hur mycket som finns och hur det förändras över tid.

För att uppnå målet har rymdfarkosten till hjälp två vetenskapliga instrument: High-resolution Volatiles and Minerals Moon Mapper (HVM (HVM)3) och den infraröda multispektrala kameran Lunar Thermal Mapper (LTM). NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien tillhandahöll HVM3 LTM och den byggdes av University of Oxford och finansierades av UK Space Agency.

HVM (HVM)3 kommer att detektera och kartlägga de spektrala våglängderna av reflekterat solljus från mineraler och de olika formerna av vatten på månens yta. LTM-instrumentet kommer att kartlägga mineraler och termiska egenskaper i samma landskap. Lunar Trailblazers omloppsbana gör att den kan se in i kratrarna vid månens sydpol med hjälp av HVM3 instrumentet.

Det som gör dessa kratrar så spännande är att här finns köldhål som kanske inte har fått direkt solljus på miljarder år vilket innebär att här kan finnas fruset vatten. The HVM3 Spektrometern är utformad för att använda svagt reflekterat ljus från kratrarnas väggar för att se ner i botten även i permanent skuggade områden i kratrarna. Om Lunar Trailblazer hittar betydande mängder is vid kratrarnas bas kan dessa platser pekas ut som en vattenresurs för framtida månutforskare.

Lunar Trailblazer leds av Principal Investigator Bethany Ehlmann vid Caltech i Pasadena, Kalifornien. Caltech leder uppdragets vetenskapliga undersökningar och Caltechs IPAC leder uppdragets verksamhet vilket inkluderar planering, schemaläggning och sekvensering av alla av rymdfarkostens aktiviteter. 

NASA JPL förvaltar Lunar Trailblazer och tillhandahåller systemteknik, uppdragsförsäkring, HVM3 instrument, uppdragsdesign och navigering. JPL förvaltas av Caltech för NASA. Lockheed Martin Space tillhandahöll rymdfarkosten, integrerade flygsystemet och stöder verksamheten enligt kontrakt med Caltech. University of Oxford och utvecklade och tillhandahöll LTM-instrumentet, finansierat av UK Space Agency. Lunar Trailblazer, som är en del av NASA:s Lunar Discovery Exploration Program, förvaltas av NASA:s Planetary Mission Program Office vid Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama, för myndighetens Science Mission Directorate i Washington.

Ny teori om Mars roströda färg

 

Bild  https://www.esa.int  Hur Mars blev röd.

En ny analys av observationsdata från rymdfarkoster i kombination med nya laboratorietekniker visar att Mars röda färg bäst matchas av järnoxider som innehåller vatten, så kallad ferrihydrit. 

Ferrihydrit bildas vanligtvis snabbt vid närvaro av kallt vatten och måste därför ha bildats när Mars fortfarande hade flytande vatten på sin yta. Ferrihydriten har behållit sin vattniga signatur trots att den har malts ner och spridits runt om på planeten sedan den bildades.

– Vi försökte skapa en kopia av marsdamm i laboratorimiljö med hjälp av olika typer av järnoxid. Vi fann att ferrihydrit blandad med basalt, en vulkanisk bergart, bäst passar in på de mineraler som hittats av rovers på Mars, beskriver huvudförfattaren  till en ny studie Adomas Valantinas, postdoktor vid Brown University i USA, tidigare vid universitetet i Bern i Schweiz i sitt arbete med ESA:s TGO-data (Trace Gas Orbiter).

"Mars är fortfarande den röda planeten. Det är bara  vår förståelse av varför Mars är röd som förändrats. Den stora implikationen är att eftersom ferrihydrit bara kan ha bildats när vatten fortfarande fanns kvar på ytan, rostade Mars tidigare än vi tidigare trott. Dessutom förblir ferrihydriten stabil under nuvarande förhållanden på Mars.

Andra studier har också föreslagit att ferrihydrit kan finnas i marsdamm, men Adomas och kollegor har tillhandahållit det första omfattande beviset genom den unika kombinationen av data och nya laboratorieexperiment.

De skapade en replika av marsdamm med hjälp av en avancerad kvarnmaskin för att uppnå den realistiska dammkornsstorleken som motsvarar 1/100 av ett människohår. De analyserade sedan sina prover med samma teknik som rymdfarkoster i omloppsbana runt Mars upptäckt för att göra en direkt jämförelse och slutligen identifierade de ferrihydrit som den bästa matchningen.

– Den här studien är resultatet av kompletterande dataset från ett flertal internationella uppdrag som utforskar Mars från omloppsbanan och på marknivå, beskriver Colin Wilson, ESA:s forskare vid projektet TGO och Mars Express. Studien namn är "Detection of ferrihydrite in Martian red dust records ancient cold and wet conditions on Mars" av A. Valantinas et al och publiceras idagarna i Nature Communications.

Hubbleteleskopet upptäcker en stjärna som inte hör hemma i galaxen UGC 5460.

 

Bild https://science.nasa.gov  Spiralgalaxen UGC 5460 lyser i den här bilden från NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble. UGC 5460 ligger cirka 60 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Stora björn. ESA/Hubble och NASA, W. Jacobson-Galán, A. Filippenko, J. Mauerhan

UGC 5460 finns cirka 60 miljoner ljusår bort i riktning mot stjärnbilden Stora björn (Stora Karlavagnen). Bilden (se ovan) kombinerar fyra olika våglängder av ljus för att visa UGC 5460:s centrala stavformation av stjärnor, slingrande spiralarmar och ljusblå stjärnhopar. I det övre vänstra hörnet finns också ett mycket närmare objekt: en stjärna bara 577 ljusår bort som finns i vår egen galax (vintergatan).

I UGC 5460 har nyligen skett två supernovor vilka fått beteckningarna SN 2011ht och SN 2015as. Det är på grund av dessa två stjärnexplosioner som Hubble riktade in sig på den här galaxen och samlade in data till tre observationsprogram som syftar till att studera olika typer av supernovor.

SN 2015as var en supernova som slutade som en kollaps en omvälvande explosion som inträffar när kärnan i en stjärna som är mycket mer massiv än vår sol får slut på bränsle och kollapsar under sin egen gravitation, vilket initierar en återhämtning av material utanför kärnan. Hubble-observationer av SN 2015as kommer att hjälpa forskare att förstå vad som händer när den expanderande chockvågen från en supernova kolliderar med gasen som omger den exploderade stjärnan.

SN 2011ht kan också ha varit en supernova som kollapsade i kärnan. Men kan också varit en falsk supernova  som kallas en lysande blå variabel. Ljusstarka blå variabler är sällsynta stjärnor som får utbrott som är så stora att de  liknar supernovor. Avgörande är att ljusstarka blå variabler kommer ut ur dessa utbrott oskadda medan stjärnor som blir supernovor inte gör det. Hubbleteleskopet kommer att söka efter vad SN 2011ht var för slags explosion i dag vet vi inte detta.

Troligt ursprung till objekt som svävar fritt i galaxer och nebulosor

 

Bild https://english.cas.cn  Bilden visar det inre av Orionnebulosan och Trapezium Clustert   fotograferat av James Webb Space Telescope. Ett en miljon år gammalt stjärnbildningsområde innehållande tusentals unga stjärnor och hundratals objekt med planetmassor som svävar fritt i nebulosan och inte i omloppsbana runt stjärnor (som i ett solsystem). (Foto: NASA, ESA, CSA /M. McCaughrean, S. Pearson)

En banbrytande studie publicerad i Science Advances kastar nytt ljus över ursprunget till fritt svävande Planetary-Mass Objects (PMO). Objekt med massa mellan stjärna och planet (inte att förväxla med så kallade skurkplaneter fritt svävande planeter mellan galaxer och solsystem) .

Under ledning av Dr. Dang Hongping vid Shanghai Astronomical Observatory of the Chinese Academy of Sciences, använde ett internationellt team av astronomer avancerade datorsimuleringar för att avslöja en bildningsprocess för dessa objekt. Forskningen tyder på att PMO:er kan bildas direkt genom våldsamma interaktioner mellan cirkumstellära skivor i unga stjärnhopar (Cirkumstellära skivor är skivor av gas och stoft runt stjärnor ur vilka planeter bildas).

 PMO:er är kosmiska nomader som driver fritt genom rymden obundna till någon stjärna. Massan hos dessa objekt är mindre än 13 gånger Jupiters. De observeras ofta i unga stjärnhopar som Trapeziumhopen i Orions stjärnbild. Även om deras existens är väldokumenterad har deras ursprung länge förbryllat forskare.  Med hjälp av högupplösta hydrodynamiska simuleringar har forskarna återskapat närkontakt mellan två cirkumstellära skivor av roterande ringformat av gas och stoft som omger unga stjärnor. När dessa skivor kolliderar med hastigheter på 2–3 km/s på ett avstånd på 300–400 astronomiska enheter (AU ett AU är avståndet jorden-solen), sträcker och komprimerar deras gravitationella interaktioner gas till långsträckta "tidvattenbroar".  "PMO:er passar inte in i befintliga kategorier av stjärnor eller planeter", beskriver Dr. DENG, författare till studien. Våra simuleringar visar att de sannolikt bildas genom en helt annan process.

En process som är knuten till den kaotiska dynamiken i unga stjärnhopar, beskriver han. Dessa tidvattenbroar kollapsar så småningom till täta filament, som i sin tur fragmenteras till kompakta kärnor. När dessa filament når en kritisk massa producerar de PMO:er med massor som är ungefär tio gånger större än Jupiters.

Simuleringarna visade också att upp till 14 % av PMO:erna bildas i par eller tripletter, med 7-15 AU-separationer vilket förklarar den höga andelen PMO-binärer i vissa kluster. Frekventa diskmöten i täta miljöer som Trapezium Cluster kan generera hundratals PMO:er vilket förklarar det observerade överflödet.

PMO:er är distinkta i sin bildning. Till skillnad från utkastade planeter (skurkplaneter) rör de sig i synk med stjärnorna och tar material från de yttre regionerna av cirkumstellära skivor. 

Detta resulterar i en unik sammansättning med PMO:er som utifrån de metallfattiga utkanterna av dessa skivor där tunga grundämnen är sällsynta. Många PMO:er har också gasskivor upp till 200 AE i diameter, vilket tyder på att det finns potential för att månar eller till och med planeter bildas runt dessa objekt.

"Den här upptäckten omformar delvis hur vi ser på kosmisk mångfald", beskriver medförfattare professor Lucio Mayer från universitetet i ZürichTeamet, som inkluderar forskare från University of Hong Kong, Shanghai Astronomical Observatory, University of California Santa Cruz och University of Zurich vilka planerar ytterligare studier för att utforska den kemiska sammansättningen och diskstrukturerna hos PMO:er.

Gamla havsstränder på Mars

 

Bild https://vcresearch.berkeley.edu  En hypotetisk bild av Mars för 3,6 miljarder år sedan när ett hav kan ha täckt nästan halva planeten. De blå områdena visar djupet på havet som är fyllt till strandlinjen i det gamla, nu försvunna havet, kallat Deuteronilus. Den orange stjärnan indikerar landningsplatsen för den kinesiska rovern Zhurong. Den gula stjärnan är platsen för NASA:s Perseverance-rover, som landade några månader före Zhurong. Illustratör Robert Citron.

Bevisen på att det finns strandlinjer på Mars kommer från den kinesiska rovern  Zhurong som landade på Mars 2021. Rovern upptäckte dessa underjordiska strandavlagringar i ett område som tros ha varit platsen för ett forntida hav vilket stärker påståendet att Mars för länge sedan hade stora mängder vatten.

Under sin ettåriga drift, mellan maj 2021 och maj 2022, färdades Zhurong 1,9 kilometer ungefär vinkelrätt mot branter som tros vara gamla strandlinjer bildade 4 miljarder år tillbaks i tiden. Tiden då Mars hade en kraftigare atmosfär och ett varmare klimat. Längs sin väg använde rovern markpenetrerande radar (GPR) för att sondera ner till 80 meter under Mars yta. Detta slags radar används för att upptäcka underjordiska föremål, såsom rör och på Jorden och även oregelbundna egenskaper såsom gränser mellan berglager eller omärkta gravar.

Radarbilderna visade tjocka lager av material längs hela vägen som alla pekade uppåt mot den förmodade strandlinjen i ungefär 15 graders vinkel, nästan identiskt med vinkeln för strandavlagringar på jorden. Avlagringar av denna storlek på jorden skulle ha tagit miljontals år att bilda vilket tyder på att Mars hade hav med våger under en lång period  för att sedimenten skulle fördelas längs en sluttande strandlinje.

Radarn kunde också bestämma storleken på partiklarna i dessa lager. Storleken stämde överens med sand. Ändå liknar avlagringarna inte gamla av vind skapta sanddyner, som är vanliga på Mars.  "Konstruktionerna ser inte heller ut som sanddyner. De ser inte ut som komna från en nedslagskrater. De ser inte ut som lavaflöden.

Det var då vi började tänka på hav, beskriver Michael Manga vid University of California, Berkeley, professor of earth and planetary science. – De här objekten är orienterade parallellt med hur den gamla strandlinjen kan ha varit. De har både rätt orientering och rätt lutning för att stödja idén om att det fanns ett hav under en lång tid som gav den sandliknande stranden.

Forskare från Hai och Zhurong kontaktade Manga  Benjamin Cardenas (som även var medförfattare till studien)   assistant professor of geosciences at The Pennsylvania State University (Penn State) för att få hjälp med att tolka GPR-data, främst på grund av Mangas långa intresse för Mars hav. Manga säger att Rover Penetrating Radar (RoPeR) upptäckte radarreflektioner cirka 10 meter under den nuvarande ytan som visade klassiska indikationer på sluttande sandstränder som kantar ett hav.

"Sanden som finns på dessa stränder kommer från floder som runnit ut i  i havet och bildat stränderna av havets vågor som slog längs stranden", beskriver Manga och noterar att Mars har många egenskaper som ser ut som gamla floder.

I januari 2025 rapporterade andra forskare bevis på krusningar i sedimentära bergarter på botten av Gale-kratern, landningsplatsen för NASA:s Curiosity-rover vilket tyder på att det en gång fanns flytande ej istäckt vatten på Mars yta. Rovern Perseverance har också hittat bevis från ett floddelta i Jezerokratern, bara 2 400 kilometer från Zhurongs landningsplats. Båda dessa kratrar tros ha varit sjöar, inte hav.

Det har hänt mycket längs stränderna, så det är alltid en utmaning att veta hur de senaste 3,5 miljarder åren av erosion på Mars kan ha förändrat eller helt raderat ut bevisen på hav. Men här finns en mycket unik datamängd som visar på hav och sandstrand enligt forskarna.

Manga är medförfattare till artikeln om Zhurong-mätningarna som publicerades den 24 februari i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences. Medförfattare till artikeln är  Hai Liu, Guangzhou University, China denne var huvudförfattare för dennes kollegor vid Guangzhou University, Jianhui Li, Xu Meng, Diwen Duan och Haijing Lu; Jinhai Zhang, Bin Zhou och Guangyou Fang från den kinesiska vetenskapsakademin i Peking; Fengshou Zhang från Tongji University i Shanghai; och Derek Elsworth från Penn State. Fang, som arbetar vid Aerospace Information Research Institute, utvecklade Rover Penetrating Radar för Tianwen-1.

Det kinesiska teamet stöddes av Natural Science Foundation of China och Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation. Manga stöddes av Earth4D-programmet vid Canadian Institute for Advanced Research.

Hubbleteleskopets nya bilder Tarantelnebulosan

 

Bild https://www.nasa.gov NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble avslöjar moln av gas och stoft nära Tarantelnebulosan som ligger i Stora Magellanska molnet cirka 160 000 ljusår bort. ESA/Hubble och NASA, C. Murray.

Rymdteleskop Hubble har tagit nya bilder på virvlande moln av gas och stoft nära Tarantelnebulosan. Tarantelnebulosan finns i en av Vintergatans satellitgalaxer Stora Magellanska molnet som finns cirka 160 000 ljusår bort mot stjärnbilderna Svärdfisken och Taffelberget på södra stjärnhimlen. Stora Magellanska molnet innehåller  det mest produktiva stjärnbildningsområdet i det närliggande universum och här finns de massivaste stjärnorna vi känner till.

Tarantelnebulosan är ett färgglatt gasmoln som innehåller stoff i strimmiga rankor och mörka dammsamlingar. Kosmiskt stoft (damm) består ofta av kol eller  molekyler som kallas silikater innehållande kisel och syre. Bilden ovan var en del av ett observationsprogram som syftar till att karakterisera egenskaperna i kosmiskt stoft i det Stora Magellanska molnet och andra närliggande galaxer.

Stoft spelar flera viktiga roller i universum. Även om enskilda stoftkorn är otroligt små, mycket mindre än bredden på ett enda mänskligt hårstrå klumpar stoftkorn i de protoplanetära skivor som finns runt unga stjärnor ihop sig för att bilda större korn och så småningom planeter. Stoft kyler även ner gasmoln så att här kan ske kondensation till nya stjärnor. 

Stoft spelar även en roll i skapandet av nya molekyler i den interstellära rymden så enskilda atomer hittar varandra och binds samman till ex järn i rymden mellan galaxerna.

En del stjärnor kan ha bildats i fluffiga molekylmoln i det tidiga universum

 

Bild https://www.kyushu-u.ac.jp/en  Molekylmoln i Lilla magellanska molnet. En infraröd bild av Lilla magellanska molnet observerad av Europeiska rymdorganisationen ESA:s (ESA) rymdobservatorium Herschel. Cirklar visar de positioner som observerats av ALMA-teleskopet, med motsvarande förstorade bild av det observerade molekylmolnet från radiovågor som sänds  från kolmonoxid. De förstorade bilderna inramade i gult indikerar trådliknande strukturer. Bilderna i den blå ramen indikerar fluffiga former. (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tokuda et al., ESA/Herschel)

Forskare från Kyushu University i samarbete med Osaka Metropolitan University har upptäckt att vissa stjärnor verkar ha bildats i "fluffiga" molekylmoln i det tidiga universum.

Forskarlagets observationer fokuserades på Lilla magellanska molnet (SMC), en dvärggalax till Vintergatan i en miljö lik det tidiga universums. Med hjälp av radioteleskopet ALMA i Chile fann de att ungefär 40 procent av de observerade molekylmolnen i SMC hade en "fluffig" form, i kontrast till den trådliknande struktur som är typiska för molekylmoln i Vintergatan. 

Upptäckten tyder på att miljön, särskilt förekomsten av tunga grundämnen kan spela en avgörande roll för att upprätthålla den trådliknande strukturen från vilken planetsystem kan formas. Stjärnor uppkommer i rymden där det finns gas och stoftmoln. Dessa molekylmoln kan sträcka sig över hundratals ljusår och ge upphov till tusentals stjärnor. Även om mycket är känt om en stjärnas livscykel är dess tillblivelse fortfarande inte helt förstådd.

Lilla Magellanska molnet innehåller endast omkring en femtedel av de tunga grundämnen som finns i Vintergatan vilket gör galaxen till en idealisk galax för att studera den kosmiska miljön i det tidiga universum. Att observera molekylmoln inom SMC var dock en utmaning på grund av avståndet och dessas låga metallicitet.

Forskarna observerade molekylmoln inuti SMC med hjälp av ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). De fann att vissa moln uppvisade en trådliknande struktur medan andra var fluffiga.

Denna skillnad i form tillskrevs temperaturvariationer i molnen. Studien tyder på att en tillräcklig tillgång på tunga grundämnen spelar en avgörande roll för att upprätthålla den trådliknande strukturen något som kan vara avgörande för bildandet av planetsystem. Framtida forskning kommer att jämföra  resultaten med observationer av molekylmoln i miljöer med många tunga grundämnen som i Vintergatan för att få ytterligare insikter om bildandet och utvecklingen av molekylmoln och av universum.

Upptäcktens resultat publicerades i The Astrophysical Journal och utmanar förståelsen av stjärnors tillblivelse beroende på plats (molekylmolns struktur) och kan omforma vår förståelse av stjärnbildning i grunden.