Asteroiden Bennu och dess historia

 

Bild wikipedia på Bennu.

Bennu är en jordnära asteroid som upptäcktes den 11 september 1999 vid Lincoln Near-Earth Asteroid Research i Socorro, New Mexico. OSIRIS-REx  landade på dess yta den 20 oktober 2020 och tog markprover som sedan analyserades på jorden. Bennu består av mer än 200 stenblock som är större än 10 meter i diameter på ytan, varav det största är 58 meter tvärsöver. Stenblocken innehåller ådror av karbonatmineraler med hög albedohalt som tros ha bildats innan asteroiden bildades i  varmvattenkanaler i den mycket större moderkropp från vilken den är en del.

Bennu består av fragment från en större "moderasteroid" som bröts sönder efter att den kolliderat med en annan asteroid, troligen skedde detta i asteroidbältet som finns mellan Mars och Jupiters omloppsbanor. Moderasteroiden bestod av material med olika ursprung från solsystemet och andra stjärnor som smälte samman för mer än 4 miljarder år sedan när vårt solsystem bildades. Denna teori är ämnet för en artikel publicerad i Nature Astronomy under ledning av Barnes och Ann Nguyen tillsammans med Astromaterials Research and Exploration Science Division vid NASA:s Johnson Space Center i Houston.

 Analyser visar att en del av materialen i moderasteroiden klarade olika kemiska processer med värme och vatten och även den energirika kollision som ledde till att Bennu bildades. Men merparten av materian omvandlades i hydrotermiska processer vilket beskrivs i en andra artikel om Bennu, publicerad i Nature Geoscience. 

 I studien fann forskarna att mineraler i moderasteroiden sannolikt bildades, löstes upp och återbildades över tid på grund av interaktioner med vatten.

"Vi tror att Bennus moderasteroid samlade på sig mycket isigt material från det yttre av solsystemet som som sedan smält över tid", beskriver Tom Zega, chef för Kuiper-Arizona Laboratory som ledde studien tillsammans med Tim McCoy, intendent of meteorites at the Smithsonian.

Teamet fann bevis på att silikatmineraler skulle ha reagerat med   flytande vatten vid temperaturer på cirka +25 grader Celsius. Värmen kan antingen ha dröjt sig kvar från själva ackretionsprocessen när Bennus moderasteroid först bildades eller från meteoritnedslag senare i dess historia, möjligen i kombination med sönderfall av radioaktiva grundämnen djupt inne i Bennu. Den instängda värmen kan ha smält isen inuti asteroiden, enligt Zega.

"Vätska i kontakt med ett fast ämne plus värme är allt som behövs för en  kemisk process", beskriver han. "Vattnet reagerade med mineralerna och bildade det vi ser idag från hämtade ytprover där 80 procent av mineralerna innehåller vatten i sitt inre som skapats för miljarder år sedan när solsystemet fortfarande höll på att bildas."

Omvandlingen av Bennus material slutade inte där. I en tredje artikel publicerad i Nature Geoscience, beskrives mikroskopiska kratrar och små stänk av en gång smält sten på ytan på prover från Bennu. Det är tecken på att asteroiden har pepprats av mikrometeoritnedslag. Dessa spår tillsammans med effekterna av solvinden ger "rymdvittring" och uppstår eftersom Bennu inte har en atmosfär som skyddar asteroidens yta. Denna vittring sker mycket snabbare än vad konventionell kunskap vill få det till, enligt studien som leddes av Lindsay Keller vid NASA Johnson och Michelle Thompson vid Purdue University.

Det överblivna materialet från planetbildningen för 4,5 miljarder år är asteroider och ur dess mineral kan man tolka solsystemets historia. Men många av dessa rester kan skilja sig från vad meteoriter som hittats på jorden visar eftersom olika typer av meteorer (fragment av asteroider) kan brinna upp mer eller mindre i atmosfären och aldrig nå marken med allt vad de innehöll.

De två skilda slag av asteroider som finns kan ha samma ursprung

 

Bild https://www.ipac.caltech.edu/ En  animationen som  visar hur en asteroid kan se ut under olika faser beroende på dess position i förhållande till solen, liknande hur månen har faser. Fotograf: Caltech/IPAC/K. Miller.

För ungefär 4,6 miljarder år sedan bildades solsystemet i en enorm skiva av gas och stoft som svepte runt solen. De asteroider vi ser idag är några av de mest kompletta artefakterna från denna skiva som vi har kvar att observera och kan jämföras med skruv, spillbitar och annat skräp som finns kvar på en byggarbetsplats. Forskare kan studera dessa svävande tidskapslar från solsystemets bildande och undersöka deras sammansättning, form och sammansättning för att dra slutsatser om hur och av vad vårt solsystem bildades.

Asteroider organiseras av forskarna i kategorier baserat på liknande egenskaper och i en nyligen publicerad artikel i The Planetary Science Journal, under ledning av IPAC-forskaren Joe Masiero, visas bevis på att de två olika slag av asteroider som katalogiserats kan ha delat samma  förflutna (IPAC is part of the Division of Physics, Mathematics and Astronomy at Caltech.).

"Asteroider ger oss en möjlighet att se på vad som pågick i det tidiga solsystemet, likt en stillbild av de förhållanden som rådde när de första fasta objekten bildades", beskriver Masiero. Asteroider delas in i olika klasser baserat på det spektrum   från deras yta, betecknat med bokstäver som M, K, C mm. Spektra kan visa närvaron av kol, silikater eller metaller i asteroidens regolit, eller ytsmuts.

I studien har Masiero tittat på asteroider av M- och K-typ. M-typer är rika på metaller, medan K-typer består av silikater och andra material och tros vara kopplade till en uråldrig jättekollision mellan asteroider. Cirka 95 procent av jordskorpan och manteln består av silikater.

Men samma material i asteroider kan se olika ut beroende på asteroidens form, storleken på regoliten (stoft, småsten, stenblock) och asteroidens fasvinkel i förhållande till solen. Ur polarisationsstudierna drar Masiero slutsatsen att både M- och K-typ asteroider delar samma stoftrika yta av troilit, ett järnsulfidmaterial.

Masiero hävdar att bevisen för troilit är ett tecken på att dessa två typer av asteroider  kom från liknande typer av ursprungliga större objekt som senare bröts sönder och resulterade i de asteroider vi ser idag. Troilit är ett sällsynt järnsulfidmineral som finns på jorden men är vanligast i meteoriter. 

De olika övergripande sammansättningarna av asteroiderna kan kopplas till de olika lagren i de stora ursprungliga objekten. På samma sätt som jorden har en kärna, mantel och skorpa gjord av olika material, kan dessa typer av asteroider komma från de olika lagren av en större kropp.

Asteroiden Ceres kan ha haft en energikälla som upprätthållit enkelt liv.

 

Bild wikipedia av Ceres tagen av Dawn, 2015.

Ceres är det största kända objektet i Asteroidbältet mellan Mars och Jupiter. Ceres kan ha ett lager av flytande vatten under isen på dess yta. I januari 2014 upptäcktes utsläpp av vattenånga från flera områden på Ceres.

Ny forskning från NASA visar  att Ceres kan ha haft en varaktig källa till kemisk energi och rätta typerna av molekyler som behövs för att driva vissa mikrobiella ämnesomsättningar. Även om det inte finns några bevis för att mikroorganismer någonsin har existerat på Ceres, stöder upptäckten teorier om att denna spännande dvärgplanet som är den största kroppen i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter, en gång i tiden kan ha haft förhållanden som var lämpliga för att stödja encelliga livsformer.

Vetenskaplig data från NASA:s Dawn-uppdrag som avslutades 2018, har tidigare visat att de ljusa, reflekterande områdena på Ceres yta till största delen består av salter som blivit över från vätska som sipprat upp från underjorden. Senare analyser under  2020 visade att källan till denna vätska var en enorm reservoar av saltlösning eller saltvatten under ytan. I annan forskning avslöjade Dawn-uppdraget också bevis för att Ceres har organiskt material i form av kolmolekyler, essentiellt, men inte tillräckligt på egen hand, för att stödja mikrobiella celler.

Närvaron av vatten och kolmolekyler är två viktiga bitar för liv. De nya upptäckterna av detta erbjuder en tredje: en långvarig källa till kemisk energi i Ceres forntida förflutna som kunde ha gjort det möjligt för mikroorganismer att överleva (om de funnits här).

 Detta resultat betyder inte att Ceres hade liv utan snarare att det sannolikt fanns "ingrediens" tillgängligt för liv om det skulle ha uppstått på Ceres. Det är osannolikt att den Ceres vi känner till idag har livsformer. I dag  är Ceres svalare, med mer is och mindre vatten än tidigare epoker. Det finns för närvarande inte tillräckligt med värme från radioaktivt sönderfall i Ceres för att hindra vatten från att frysa och den vätska som finns kvar har blivit en koncentrerad saltlösning.

Perioden då Ceres med största sannolikhet skulle ha varit möjlig för enkelt liv var mellan en halv miljard och 2 miljarder år efter att den bildades (eller för cirka 2,5 miljarder till 4 miljarder år sedan), när dess steniga kärna nådde sin högsta temperatur. Det var då varma vätskor kunde ha kommit in i Ceres underjordiska vatten.

Dvärgplaneten har inte heller fördelen av dagens inre uppvärmning som genereras av trycket och dragkraften från att kretsa runt en stor planet. Något som Saturnus måne Enceladus och Jupiters måne Europa har. Så Ceres största potential för livsmöjlig bränsle energi fanns i det förflutna.

Ny måne upptäckt runt Uranus

 

Bild https://science.nasa.gov/ Astronomer har med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope upptäckt en ny måne i omloppsbana runt Uranus i bilder tagna med Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera). Bilden visar månen, med beteckningen S/2025 U1, samt 13 av de 28 andra kända månarna som kretsar runt planeten. (Den lilla månen Cordelia kretsar precis innanför den yttersta ringen, men syns inte i dessa vyer på grund av bländning från ringarna.) På grund av de drastiska skillnaderna i ljusstyrka är bilden en sammansättning av tre olika behandlingar av data, vilket gör att betraktaren kan se detaljer i planetatmosfären, de omgivande ringarna och de kretsande månarna. Datan togs med NIRCams bredbandiga F150W2-filter som sänder infraröda våglängder från cirka 1,0 till 2,4 mikron. NASA, ESA, CSA, STScI, M. El Moutamid (SwRI), M. Hedman (University of Idaho)

Med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope har ett team under ledning från Southwest Research Institute (SwRI)  bekräftat fyndet av en tidigare okänd måne i omloppsbana runt Uranus vilket utökar Uranus kända månantal till 29. Upptäckten gjordes den 2 februari 2025.

"Det här objektet upptäcktes i en serie av 10st 40-minuters långexponerade bildtagningar  av Near-Infrared Camera (NIRCam)", beskriver Maryame El Moutamid, en av de ledande forskarna vid SwRI:s Solar System Science and Exploration Division baserad i Boulder, Colorado. "Det är en liten måne men en betydande upptäckt. En måne som inte NASA:s rymdfarkost Voyager 2 upptäckte under sin förbiflygning 1976."Den nyupptäckta månen uppskattas vara 10 kilometer i diameter, förutsatt att den har en liknande spegling (albedo) som Uranus andra små månar. Den lilla storleken gjorde den troligen osynlig för Voyager 2 och andra teleskop beskriver El Moutamid .

"Ingen annan planet har så många små inre månar som Uranus, och deras komplexa inbördes relationer med ringarna antyder en kaotisk historia som suddar ut gränsen mellan ett ringsystem och ett system av månar", beskriver Matthew Tiscareno vid SETI-institutet i Mountain View, Kalifornien, som ingick i forskargruppen.

"Månen finns cirka 56 000 kilometer från Uranus centrum och kretsar kring planetens ekvatorialplan mellan Ofelias omloppsbanor (som ligger precis utanför Uranus huvudringsystem) och Bianca", beskriver El Moutamid. "Dess nästan cirkulära omloppsbana tyder på att den kan ha bildats nära sin nuvarande plats."

Dessutom är månen mindre och mycket ljussvagare än den minsta av de tidigare kända inre månarna, vilket gör det troligt att ännu mer komplexitet återstår att upptäcka. Månen är den 14:e medlemmen i det intrikata systemet av små månar som kretsar innanför de största månarna Miranda, Ariel, Umbriel, Titania och Oberon. (Alla Uranus månar är uppkallade efter karaktärer från Shakespeare och Alexander Pope.) Då bör denna måne få ett namn från samma författares verk.

Ett namn på den nyfunna månen måste dock först godkännas av Internationella astronomiska unionen (IAU), den ledande myndigheten när det gäller att tilldela officiella namn och beteckningar till astronomiska objekt

Magnetism i vatten ger syre på mer än ett vis för framtida astronauter

 

Bild https://warwick.ac.uk/ Professor Katerina Brinkert, hedersprofessor vid University of Warwick och professor i Human Space Exploration Technologies och chef för ZARM, beskriver: "Vi kunde bevisa att vi inte behöver centrifuger eller några mekaniska rörliga delar för att separera det producerade vätet och syret från den flytande elektrolyten. Vi behöver inte ens extra kraft. Istället är det ett helt passivt system som kräver lite underhåll."

Det vanliga sättet att producera syre i rymden är genom vattenelektrolys, en process som delar upp vatten i väte och syre med hjälp av elektroder nedsänkta i en elektrolyt. I omloppsbanans tyngdlöshet svävar dock inte gasbubblor uppåt. Istället tenderar de att fastna på elektroderna och förbli svävande i vätskan, vilket kräver ett komplext, skrymmande och strömkrävande vätskehanteringssystem för uppdelningen som är opraktiskt för långvariga uppdrag eftersom varje kilo utrustning i rymden och varje producerad watt är en kostnad.

Det internationella teamet  forskare från University of Warwick, Georgia Institute of Technology och ZARM kan nu visa att en enkel lösning till magnetfält som kan stödja separationen av gasbubblor från elektroder i en mikrogravitationsmiljö. Lösningen skapades vid Bremen Drop Tower utan skrymmande utrustning. Professor Katerina Brinkert, hedersprofessor vid University of Warwick och professor i Human Space Exploration Technologies  chef för ZARM, beskriver: "Vi kunde visa att vi inte behöver centrifuger eller några mekaniska rörliga delar för att separera det producerade vätet och syret från den flytande elektrolyten. Vi behöver inte ens extra kraft. Istället är det ett helt passivt system som kräver lite underhåll."

Dr. Álvaro Romero-Calvo, biträdande professor, Georgia Institute of Technology beskriver: "Vårt team kunde visa att magnetiska krafter kan styra elektrokemiska bubbelflöden i mikrogravitation vilket avviker från den senaste tekniken inom låggravitationsvätskemekanik och möjliggör framtida arkitekturer för bemannade rymdfärder."

Med hjälp av vanliga permanentmagneter utvecklade forskargruppen ett passivt fasseparationssystem som trycker bort bubblorna från elektroderna och samlar in dem på utsedda platser.

För att uppnå detta genombrott utvecklade teamet två kompletterande metoder för att möjliggöra insamling av syrebubblor från elektroden. Den första drar nytta av hur vatten naturligt reagerar på magnetism i mikrogravitation och leder gasbubblor mot uppsamlingsplatser.

Den andra metoden använder magnetohydrodynamiska krafter, som uppstår från interaktionen mellan magnetfält och elektriska strömmar som genereras av elektrolys. Detta skapar en snurrande rörelse i vätskan som separerar gasbubblor från vatten genom konvektiva effekter vilket uppnår fasseparation som mekaniska centrifuger som används på ISS, men med hjälp av magnetiska krafter istället för mekanisk rotation.

Forskarnas resultat är en fyra års gemensam forskning. Álvaro Romero-Calvo från Georgia Tech tog fram den ursprungliga idén och utförde beräkningarna och de numeriska simuleringarna redan 2022. Han fortsatte sedan att utveckla ett system för att spjälka vatten till syre och väte med hjälp av magnetiska effekter. För att bevisa och kvantifiera teorin i elektro- och fotoelektrokemiska uppställningar utvecklade Katharina Brinkerts team vid Warwick (fram till 2024) och sedan ZARM, experiment och enheter som ska utvärderas i mikrogravitation.

Publiceringen av studien finns nu i  en Nature Chemistry –publikation  där teamet av forskare från University of Warwick, Center of Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) vid University of Bremen och Georgia Institute of Technology beskriver den anmärkningsvärt enkla och eleganta lösningen för att göra framtidens syreproduktion lättare, enklare och mer hållbar med hjälp av magnetism.  

Galaxen NGC 45 är svår att se.

 

Den här bilden från NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble zoomar in på de diffusa spiralarmarna i galaxen NGC 45, som finns 22 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Valen.

För bilden användes data från två kompletterande observationsprogram. Det första tog en bred bild av 50 närliggande galaxer och utnyttjade Hubbles förmåga att observera ultraviolett ljus genom synligt ljus till nära infrarött ljus med syftet att studera stjärnbildning i ljussvaga galaxer som denna. Det andra programmet undersökte många av de närliggande galaxerna lik denna och smalnade av på en våglängd av rött ljus som kallas H-alfa. Stjärnbildande nebulosor är kraftfulla producenter av H-alfa-ljus, och flera av dessa områden är synliga som i NGC 45 genom ljust rosa-röda fläckar.

Dessa observationsprogram syftar till att studera stjärnbildning i galaxer av olika storlek, struktur och grad av isolering och av sådana är  NGC 45 är ett särskilt intressant mål. Även om det kan tyckas vara en vanlig spiralgalax är NGC 45 en märklig typ som kallas en galax med låg ytljusstyrka.

Galaxer med låg ljusstyrka på ytan är ljussvagare än själva natthimlen vilket gör dem otroligt svåra att upptäcka. De ser oväntat ljussvaga ut eftersom de har relativt få stjärnor i förhållande till den volym av gas och mörk materia som de innehåller.

Förbättrade solsegel för rymdfarkoster

 

Bild https://www.nottingham.ac.uk/

I en ny studie från University of Nottingham beskrivs en förbättring och användning av bränslefria framdrivningssystem för rymdfarkoster och hur de skulle kunna användas i framtida rymduppdrag.

Transmissiva solsegel styr med hjälp av enbart solljus, inte genom att reflektera det utan genom att böja ljuset i mikroskopiska, brytningsmönster.

Akademiker från tekniska fakulteten och NottSpace-forskargruppen vid University of Nottingham har utvecklat ett nytt optimeringsramverk för att designa och utvärdera dessa brytningsmönster. Resultatet blev avsevärt förbättrad kontroll- och framdrivningseffektivitet. Detta bidrar direkt till utvecklingen av hållbar teknik med låg miljöpåverkan i framtida rymduppdrag vilket minskar beroendet av bränsle ombord och möjliggör längre verksamhet i yttre rymden.

Dr Cappelletti och Dr Pushparaj från NottSpace-forskargruppen, i samarbete med Technical University of Munich, Tyskland, och Kungliga Tekniska högskolan, Sverige har bidragit till en bredare plan för ett planetariskt solskyddssystem. En idé som utforskats som en del av det globala arbetet med geoengineering av solenergi. Det föreslagna solskyddsystemet kan hjälpa till att reflektera och sprida solstrålningen för att minska den globala temperaturen.

Nyligen var Dr Cappelletti från University of Nottingham också inbjuden att presentera detta koncept vid ett FN-evenemang om klimatinnovation där hon talade om potentialen hos solsegelaktiverade planetariska solskydd som en del av framtida strategier för klimatåterhämtningstrategi.

Rapporten "Modelling and numerical optimisation of refractive surface patterns for transmissive solar sails (Acta Astronautica, 2025)" beskriver en ny klass av ultralätta, bränslefria framdrivningssystem för rymdfarkoster och kan läsas här.