Mikroorganismer blir de sista härskarna på jorden

I sökandet efter liv på andra planeter kan man få viktiga ledtrådar genom att studera livet på jorden och hur det utvecklas över tid. New Scientist rapporterar att forskare vid University of St Andrews i Storbritannien har skapat en modell för jordens utveckling de kommande miljarderna år. Merparten liv på jorden upphör "redan" om ca 1,8 miljarder år när solen så sakteliga börjar utvecklas till en röd jätte. Forskarna vid St Andrews tror dock att liv i form av encelliga mikroorganismer, mikrober, kan överleva i ytterligare en miljard år i små fickor under jord. Dessa fickor kan bestå av isolerade pölar med salt och hett vatten. Om modellen stämmer ger det hopp om att finna enkla livsformer också på andra himlakroppar i vårt solsystem och på planeter och månar kring andra stjärnor.

Stor ansamling av bakterier (Bildkälla: Wikipedia)

Liv på jorden tros ha utvecklats för ca 3,8 miljarder år sedan. I ca 2,5 miljarder år handlade det om encelliga organismer. De första flercelliga organismerna tros ha uppkommit så sent som för ca 1,2 miljarder år sedan och de första mer avancerade organismerna, enkla djur, för 530 miljoner år sedan. Mikroorganismer kan överleva i mycket extrema miljöer. Det finns organismer som lever i det 90-gradiga vattnet i Yellowstone nationalpark!

Den modell som forskarna vid St Andrews utvecklat visar, liksom andra liknande modeller, att när solen åldras så värms jorden upp och växter och djur utrotas successivt allteftersom värmen stiger. Vattnet i oceanerna förångas vilket kan skapa en accelerande växthuseffekt. När vattnet försvinner påverkas också plattektoniken på jorden. Jordskorpans plattor blir av med sitt "smörjmedel" vilket ökar friktionen mellan plattorna. Det i sin tur påverkar den s.k kolcykeln och kan medföra att halten koldioxid i atmosfären minskar. Växter får allt svårare att överleva och i och med att de dör minskar syreproduktionen. Så småningom blir syrenivåerna så låga att djur inte kan överleva. Små vattensamlingar kan bli kvar i grottor och under jord på hög altitud där det inte är fullt så varmt. I dessa vattensamlingar skulle mikroorganismer alltså kunna överleva så länge som en miljard år!

Liv på en jordliknande planet skulle alltså i allt väsentligt handla om mikroorganismer, dels under en planets första 2-3 miljarder år, dels under de sista miljarderna år. Endast en kort period har vi förutsättningar för mer komplext liv. Åtminstone om planeterna kretsar kring solliknande stjärnor med en relativt begränsad livslängd. Livscykeln på en planet går från enkla livsformer till mer komplexa livsformer för att sedan i slutskedet återgå till enkla livsformer. Ska man hitta mer komplext liv på en exoplanet gäller att ha rätt timing, dvs upptäcka planeten när den är i exakt rätt fas av sin utveckling. Flertalet planeter i den beboeliga zonen kring solliknande stjärnor är sannolikt i en fas där de antingen ännu inte hunnit utveckla komplext liv eller i en fas där de upphört att vara beboeliga för annat än encelliga mikroorganismer. Endast en liten minoritet av dessa planeter skulle kunna vara i precis rätt fas och haft tillräckligt med tid för att utveckla flercelliga organismer av olika slag.

Forskningsrapporten från forskarna vid St Andrews, med titeln "Last life on earth: microbes will rule the far future", finns att läsa på Arxiv.

Rymdteleskopet Gaia kan upptäcka mängder med exoplaneter

Antalet upptäckta exoplaneter ökar stadigt. Så här långt är det dock mest heta Jupiterstora planeter som identifierats. Trots avancerade rymdteleskop och allt större och kraftfullare teleskop på jorden är det fortfarande svårt att få syn på en jordkopia kring en annan stjärna. Med jordkopia menar jag en planet som är ungefär av jordens storlek och som kretsar på ungefär samma avstånd från en stjärna som liknar vår sol. Planeten ska också ha en atmosfär och ett magnetfält. Detta är vad forskarna kallar för exoplanetforskningens "Holy Grail".

Vad krävs då för att hitta en jordkopia? Mer kraftfulla teleskop! Så enkelt är det faktiskt och ett flertal stora teleskopbyggen pågår runt om i världen. Några riktigt stora teleskop är än så länge i planeringsstadiet och kan vara operativa först i början av 2020-talet. Det pågår också ett flertal intressanta rymdsonds- och rymdteleskopprojekt. Ett av dessa projekt är Gaia.

(Bildkälla: ESA)

Lustigt nog så är syftet med Gaia inte primärt att söka efter exoplaneter. Eventuella upptäckter av exoplaneter blir snarare en bieffekt av Gaias egentliga uppdrag, som är att studera en miljard stjärnor i vår del av Vintergatan. Denna enorma mängd med stjärnor ska dessutom observeras uppemot 70 gånger under de fem år som Gaia ska verka. Stjärnors position, avstånd, rörelser och eventuella variationer i ljusstyrka ska kartläggas. Eftersom exoplaneter "rubbar" stjärnors normala rörelser och dessutom kan förmörka stjärnor vid passager över solskivan kommer Gaia att kunna mäta dessa varaitioner och därmed indikera att det kan röra sig om exoplaneter. Inledningsvis kan vi därför få en mycket stor mängd exoplanetkandidater som kräver ytterligare utforskning för att man ska kunna säkerställa att det verkligen är planeter. Det är här som ett rymdteleskop som Gaia och teleskopen på jorden kan samverka.

Gaia planeras sändas upp i slutet av 2013. Exoplanetforskarna är hoppfulla om att Gaia t o m kan överträffa Keplerteleskopet i antalet fynd. En målbild som anges på ESA:s websida är att 15.000 planeter ska upptäckas! Det bästa med Gaia är också att forskarna kommer att kunna beräkna planetmassor och omloppsbanors lutning mer exakt. Man tror att teleskopet kommer att upptäcka en mängd Jupiterstora planeter och sannolikt också en hel del Saturnusstora planeter. Möjligen kan också någon jordstor planet upptäckas. Gaia kan dessutom studera Keplerstjärnor och bättre beräkna dessa stjärnors storlek. Det bidrar till att ge ökad kunskap om de planeter som Keplerteleskopet upptäckt. Kanske upptäcker man då att någon av planeterna faktiskt är mer lik jorden än vad man tidigare trott.

Imorgon, den 5 november 2012, börjar en konferens i Turin, Italien just kring Gaia och exoplaneter. Ett tema på konferensen är att belysa vilka synergieffekter som kan uppnås genom observationer med Gaia och observationer från andra rymdteleskop och från observatorier på jorden m.m.

Curiosity undersöker hur Mars atmosfär förändrats

En av Curisitys många uppdrag är att undersöka hur Mars atmosfär blev vad det är idag, en tunn hinna kring planeten som till mer än 95% består av koldioxid. Forskare tror att atmosfären för några miljarder år sedan var betydligt tjockare vilket bidrog till att värma upp planeten. Curiosity har ett litet minilaboratorium inbyggt i fordonet som bl a kan analysera Marsluften. Bilden nedan visar resultatet av Curiositys mätningar.

(Bildkälla: NASA)

De första analyserna visar att Mars tycks ha genomgått en fysisk process där tyngre isotoper av vissa grundämnen bibehållits i atmosfären i hög grad medan lättare isotoper av ämnena i de övre atmosfärlagren förlorats ut i rymden.

Curiosity har också letat efter metan på Mars. De första analyserna visar att halterna av detta ämne är så låga att man kan ifrågasätta om det finns metan överhuvudtaget. Åtminstone i Galekratern där Curiosity befinner sig. Förekomsten av metan anses viktig om man ska finna liv på en himlakropp.

De här analyserna kan ses som de första atmosfäranalyserna på plats på Mars. Rymdsonden MAVEN kommer att göra mer utförliga studier av Marsatmosfären när den anländer till Mars 2014. MAVEN, som står för Mars Atmosphere and Volatile Evolution, har just atmosfärstudier som sitt huvuduppdrag.

Ett bergigt Marslandskap i nya rymdsondsbilder

Med så stort fokus på Curiosity glömmer man lätt bort att vi även har ett par rymdsonder som kretsar runt Mars. Emellanåt skickar dom fina bilder. Häromdagen skickade t.ex ESA:s rymdsond Mars Express ett antal bilder som visar ett bergigt Marslandskap. Bilden är bearbetad med hjälp av dator så att terrängen visas i perspektiv.

(Bildkälla: ESA)

Bilden är tagen i ett område som heter Nereidum Montes. Forskarna tror att det är ett område som formats av glaciärer och flytande vatten Stora sanddyner har skapats av Marsvinden.

Curiosity har tagit ett tjusigt självporträtt

Curiosity har, i brist på annan sysselsättning antar jag, tagit lite bilder på sig själv med kameran som sitter på robotarmen. Genom ett fotomontage bestående av 55 bilder har man skapat en bild som ser ut att vara tagen av en Marsmänniska! Själva robotarmen har trollats bort och syns inte i bilden. Man ser lite av det kuperade landskapet i bakgrunden också. Tjusigt!

(Bildkälla: NASA)

Hur viktigt är asteroidbältet mellan Mars och Jupiter för livet på jorden?

Exoplanetsökandet börjar alltmer fokusera på att försöka hitta en planet som liknar jorden och som skulle kunna ha förutsättningar att hysa liv. Det krävs att många olika faktorer stämmer för att liv ska uppstå och bestå över tid. Jag har skrivit en hel del om detta tidigare här i bloggen (se under rubriken Exoplaneter HÄR), eller klicka på fliken Exoplaneter. Nu presenteras ytterligare en aspekt som kan vara en avgörande faktor för förekomsten av liv på jorden; asteroidbältet mellan Mars och Jupiter. ScienceDaily har en intressant artikel om detta idag på sin websida.

Asteroidbältet, med rätt placering, storlek och massa och som gravitationellt påverkas av en stor planet, Jupiter, kan vara av allra största betydelse för att mer komplexa livsformer kunnat utvecklas. Man kan ju tycka att en stor mängd asteroider relativt nära en planet snarare skulle vara ett hot mot allt vad liv heter, men det kan istället vara så att de genom en lagom mängd kollisioner med planeten för med sig en sammansättning av ämnen som blir "livets byggstenar" samt vatten. Det kan också ha tvingat tidiga och primitiva organismer att anpassa sig till nya förhållanden och på så sätt satt fart på utvecklingen mot mer komplext liv.

Olika typer av asteroidbälten (Bildkälla: NASA/ESA)

Forskarna som presenterar studien anser att den typen av asteroidbälte vi har i vårt solsystem mellan Mars och Jupiter kan vara mycket ovanligt i andra planetsystem. Det krävs en Jupiterliknande planet på rätt avstånd från stjärnan för att skapa och vidmakthålla den typen av bälten med en mängd små himlakroppar. Forskarna tror att  att när Jupiter bildades blev en del materia över. Jupiters påverkan gjorde dock att denna materia inte kunde klumpa ihop sig till en egen liten planet utan objekten snarare kolliderade med varandra och bröts sönder i en blandning av större och mindre stenblock. Nu bidrar Jupiter till att hålla objekten i schack och har därmed en stabiliserande inverkan på asteroidbältet. Forskningsstudien presenteras idag  i "Monthly notices of the Royal Astronomical Society".

I många av de planetsystem som upptäckts har Jupiterstora planeter sannolikt migrerat inåt i planetsystemet. Om det då har funnits motsvarande asteroidbälten i dessa system så har de slagits sönder av denna rörelse. Samtidigt måste en Jupiterstor planet hamna på rätt avstånd från asteroidbältet för att inte dessa ska löpa amok och bombardera andra planeter. Ett kraftigt "asteroidregn" över en planet innebär att liv aldrig uppstår.

Jupiterstora planeter måste vara på utsidan av det som forskarna kallar "snölinjen". Denna linje är gränsen där vattenis konstant är i fryst tillstånd. Solens/stjärnans värme räcker inte för att smälta isen. Efter att ha studerat 520 Jupiterstora planeter som hittills upptäckts visar det sig att endast 19 av dem är utanför denna snölinje. Många av planeterna har sannolikt bildats utanför snölinjen men sedan rört sig allt närmare stjärnan. Forskarnas slutsats är därför att vi bör leta efter jordstora planeter i planetsystem som har Jupiterstora planeter utanför denna snölinje. Om forskarna har rätt så innebär detta en stor minskning av antalet presumtiva jordkopior.

Det är fascinerande att se att ju mer man följer exoplanetforskningens utveckling, desto mer komplext tycks det bli att det skapas jordliknande planeter med exakt rätt förutsättningar för att komplexa former av liv ska uppstå. Det verkar krävas en mycket delikat balans mellan himlakropparna i ett planetsystem. Frågan är om inte också de övriga stora planeterna i vårt solsystem har en betydelse i att de balanserar Jupiter?

Asteroiden Vesta tycks vara evigt ung (åtminstone på ytan)

Rymdsonden Dawn lämnade som bekant asteroiden Vesta i september månad för att fortsätta sin färd mot nästa mål; dvärgplaneten Ceres. Under det dryga år som Dawn kretsade kring Vesta samlade rymdsonden in en mycket stor mängd data om denna asteroid. Jag har här i bloggen rapporterat om det mesta kring Dawns observationer (se HÄR), men nu kommer ytterligare fakta. Forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory som studerat data och bilder från Vesta är förvånade över hur asteroidens yta ser ut. Den verkar vara evigt ung och avviker från andra himlakroppar som liksom Vesta saknar atmosfär i solsystemet. Ytskiktet på Vesta tycks röras om kontinueligt och därmed uppvisa en relativt ung yta. Sådana himlakroppar borde efter årmiljarder bli lite mörkare av framförallt järnpartiklar som träffar ytan. Vår egen måne har t.ex blivit mörkare med tiden. Forskningsresultaten presenteras i två rapporter i tidskriften Nature den 1 november 2012.

Asteroiden Vesta är sannolikt en mycket gammal himlakropp, som bildades när vårt solsystem formades. Den är därför intressant att studera för det är lite av en "solsystemets historiebok" vi ser. En gammal himlakropp har förstås blivit föremål för en och annan kollision under årmiljardernas lopp. Forskarna tror att den översta ytmaterian på Vesta är mycket mobil såtillvida att den sprids lätt över asteroidytan efter meteornedslag. Stora områden av Vesta är också mycket kuperad och har emellanåt omfattande jordskrev. Meteornedslag och jordskred bidrar till att hela tiden förnya asteroidens ytskikt. Rymdsonden Dawn har också observerat områden med betydligt mörkare ytskikt. Ett tag trodde man att de var resultat av relativt sen vulkanisk aktivitet på Vesta. Nu tror man snarare att det rör sig om kolrika meteorer som slagit ner på Vesta.

(Bildkälla: NASA)

En uppskattning som görs är att Vesta under de senaste 3,5 miljarderna år träffats av 300 meteorer/asteroider med diametrar på mellan 1 och 10 kilometer. Det skulle förklara alla mörka fläckar. Nedslagen har dessutom rört om i ytmaterian så mycket att Vesta idag har ett lager på 1-2 meter blandad materia över stora delar av asteroidens yta. Meteornedslag och träffar av större asteroider för med sig att materia från olika håll i solsystemet blandas. Alla himlakroppar är föremål för den här processen. Även jorden har under årmiljardernas lopp tillförts materia från annat håll i solsystemet. Sannolikt var det så som "livets byggstenar" och vatten fördes till jorden.

Nu väntar nästa uppdrag för rymdsonden Dawn: att studera den stora dvärgplaneten Ceres, som den når 2015. Ceres var den första asteroid som upptäcktes, redan 1801. I samband med att Pluto 2006 av den Internationella astronomiska unionen degraderades till dvärgplanet omdefinierade man också ett antal andra himlakroppars status, däribland Ceres. Den blev en av idag fem erkända dvärgplaneter (Ceres, Pluto, Haumea, Makemake och Eris). Ceres är det största objektet i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter. Den är dessutom ganska mörk, så lite närmare studier av Ceres kan ge ökad kunskap om "mörk materia". Inte Mörk materia med stort M, men synlig mörk materia! Lite kryptiskt kanske?!