Bookmark and Share

VATTEN I RYMDEN

För att det ska finnas liv som vi känner det, så måste det finnas vatten­. Därför är sökandet efter vatten på avlägsna planeter ett viktigt steg i jakten på eventuellt utomjordiskt liv.
Och vatten finns det gott om. Lite varstans i universum svävar stora vattenmoln och ansamlingar­ av is­klumpar omkring. Nu har astronomer dessutom hittat vatten på en avlägsen planet, och även i ett solsystem som håller på att bildas.

Is och gas Kalla gas- och stoftmoln i rymden där solsystem som vårt eget föds och växer upp är fulla av vatten. Det mesta av vattnet i dessa moln är emellertid fruset och resten är i gasform. För att vattnet ska kunna bli flytande måste det först hamna på en planet som har det som krävs. Bild: Nasa, ESA och The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Is och gas Kalla gas- och stoftmoln i rymden där solsystem som vårt eget föds och växer upp är fulla av vatten. Det mesta av vattnet i dessa moln är emellertid fruset och resten är i gasform. För att vattnet ska kunna bli flytande måste det först hamna på en planet som har det som krävs. Bild: Nasa, ESA och The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Att det finns vatten i rymden är ingen nyhet. Astronomerna har sett vatten i någon form kring diverse stjärnor och vatten har till och med siktats i tomrummet mellan stjärnorna.

Tillgången på väte och syre, de beståndsdelar som vanligt vatten består av, är det inget fel på. Väte är det vanligaste ämnet i universum och syre tillverkas i stjärnor och sprids sedan genom supernovaexplosioner. När de två möts, vilket exempelvis sker i de gas- och stoftmoln där stjärnor föds, resulterar det i stora mängder vatten.

Vatten i fria rymden kan emellertid inte anta flytande form, utan återfinns bara i form av antingen is eller gas. Det beror på att tryck- och temperaturförhållandena i rymden är helt fel. För att hitta flytande vatten krävs det att det hör hemma på en planet med gynnsamma förhållanden.

Rymdburet vatten går att hitta i såväl varma regioner, där omgivningen värms upp av närliggande stjärnor, som i kalla moln långt ifrån närmaste stjärna. Skillnaden är bara att vattnet i de kallare områdena nästan uteslutande är fruset.

Att vatten är vanligt förekommande även i kalla moln är viktigt eftersom det är här mindre stjärnor som solen och därmed solsystem liknande vårt eget med tiden kommer att ta form. Med andra ord verkar det som om de förutsättningar som ledde till att liv uppstod på jorden kan finnas lite överallt.

Något som aldrig tidigare observerats är emellertid hur ett solsystem­ under­ konstruktion fylls på med vatten­, vilket Nasas rymdteleskop Spitzer nu lyckats med.

Nyligen hittade Spitzer-teleskopet dessutom vatten i form av vattenånga på en het gasplanet i ett avlägset solsystem.

Nya pusselbitar

Även om vi vetat att det finns vatten i de moln ur vilka solsystem föds har man aldrig förut kunnat observera hur detta vatten strömmar till i ett nytt solsystem och hur vattnet slut­ligen letar sig fram till kometer, gasjättar och jordliknande planeter.

Astronomerna har kunnat dra en del slutsatser om hur det går till, bland annat genom att titta på vårt eget solsystem. Vi har exempelvis länge varit ganska säkra på att mycket av jordens vatten fördes hit från solsystemets yttre regioner via isfyllda asteroider och kometer, och att kometerna än idag bär på det överblivna vatten som inte landade på jorden eller någon av de övriga planeterna. Men många detaljer­ är fortfarande oklara.

Nu har vi emellertid fått några fler pusselbitar att leka med. Med Spitzer-teleskopets hjälp har amerikanska astronomer nämligen fått en unik inblick i hur vattentillförseln fungerar i ett ungt solsystem där planeter är i full fart att bildas.

Stjärnfabrik Nebulosan NGC 1333 är en stjärnfabrik som producerar nya solsystem på löpande band. Ett av de senaste tillskotten är solsystemet IRAS 4B, som fortfarande är under konstruktion. När Spitzer-teleskopet nyligen inspekterade det växande solsystemet fann astronomerna att det är genomvått. Vattenånga faller nämligen ner över systemet från det isfyllda moln som det en gång skapades ur. Upptäckten har skänkt ny insikt i hur vatten tillförs till ett ungt solsystem. Bild: Nasa/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA

Stjärnfabrik Nebulosan NGC 1333 är en stjärnfabrik som producerar nya solsystem på löpande band. Ett av de senaste tillskotten är solsystemet IRAS 4B, som fortfarande är under konstruktion. När Spitzer-teleskopet nyligen inspekterade det växande solsystemet fann astronomerna att det är genomvått. Vattenånga faller nämligen ner över systemet från det isfyllda moln som det en gång skapades ur. Upptäckten har skänkt ny insikt i hur vatten tillförs till ett ungt solsystem. Bild: Nasa/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA

Rymdregn

När Spitzer-teleskopet riktades mot ett blivande solsystem med det otympliga namnet NGC 1333-IRAS 4B upptäckte man snart att det innehöll tillräckligt med vattenånga för att fylla jordens alla hav fem gånger om. Vattenångan strilar ner från det moln som solsystemet föddes ur och piskar den stoftskiva som samlats kring den gryende stjärnan. Eftersom det är i just denna stoftskiva som planeter kommer att växa fram utgör fyndet vår första titt på hur vatten, källan till liv, påbörjar den resa vars slutmål mycket väl skulle kunna vara en planet liknande vår egen.

– För första gången ser vi vatten levereras till det område där planeter med största sannolikhet kommer att ta form, säger Dan Watson vid University of Rochester i USA, huvudansvarig för den forskningsrapport som avslöjar upptäckten av det ångfyllda solsystemet.

Solsystemet NGC 1333-IRAS 4B håller fortfarande på att växa till sig som bäst inuti en kokong bestående av kall gas och stoft. Mitt inne i den kalla kokongen vilar stjärnembryot, omgivet av en uppvärmd skiva full av det råmaterial som kommer att bli till planeter. Enligt de nya uppgifterna från Spitzer-teleskopet faller vatten, i frusen form, från den kalla miljön i kokongen och in mot den nytända stjärnan. När den fallande isen träffar den varma stoftskivan förångas den och regnar ner i form av vattenånga. Vattnet kommer emellertid inte att förbli i denna form.

– På jorden anlände vatten i form av isiga asteroider och kometer. Vatten finns också mest som is i de täta moln som bildar stjärnor. Nu har vi sett att vatten som faller som is från det moln som omsluter ett ungt solsystem till dess disk faktiskt förångas vid ankomsten­. Denna vattenånga kommer senare att frysa till igen i asteroider­ och kometer, kommenterar Dan Watson.

Vatten i rymden ser alltså ut att gå från is till ånga då det forslas in i ett solsystem och blir därefter till is igen när det samlas i asteroider och kometer­, för att slutligen anta flytande form om det har turen att dimpa ner på en planet med de rätta förutsättningarna.

Vatten som redskap

Det vi ser hända i solsystemet NGC 1333-IRAS 4B påminner förmodligen mycket om hur det gick till då vårt eget solsystem började växa fram.

Förutom de ledtrådar astronomerna fått om hur vatten söker sig in i ett solsystem är Spitzer-teleskopets studie ett viktigt verktyg även i jakten på andra länge eftersökta detaljer om hur planeter blir till. Genom att följa vad som händer med vattnet är det nämligen möjligt att också lära sig ett och annat om själva stoftskivan, något som kan komma att bli användbart även i framtida studier.

– Vatten är lättare att upptäcka än andra molekyler, så vi kan använda det för att sondera fler splitternya stoftskivor och studera deras fysik och kemi. Det kommer att lära oss mängder om hur planeter formas, menar Dan Watson.

I det här fallet lyckades Watson och hans kollegor exempelvis beräkna stoftskivans densitet, som visade sig vara minst 10 miljarder vätemolekyler­ per kubikcentimeter. De räknade också fram att stoftskivans radie är större än medelavståndet mellan jorden och Pluto och att temperaturen i skivan ligger på minus 103 grader Celsius.

Det låter kanske inte som att stoftskivan är så speciellt varm. Men jämfört med temperaturen i ett kallt moln i rymden, som inte ligger många grader över den absoluta nollpunkten, så är det rena bastun.

Svårfunnet vatten Den jordliknande planeten Gliese 581c, som i april 2007 upptäcktes av den schweiziske astronomen Stephane Udry med kollegor, är den första stenplanet vi hittat som tros ha rätt temperatur för att kunna ha flytande vatten. Det är emellertid omöjligt att i dagsläget uttala sig om huruvida det verkligen finns vatten på planeten. Gliese 581c passerar inte framför sin stjärna på det sätt som gasjätten HD 189733b gör. Det är i fallet med Gliese 581c därför inte möjligt att använda sig av samma metod som astronomerna utnyttjade för att hitta vatten på den senare planeten. Men om fler planeter som Gliese 581c påträffas är det inte omöjligt att någon av dem smyger sig in framför sin stjärna. Kanske skulle det i så fall kunna gå att bekräfta förekomsten av vatten. Bild: ESO

Svårfunnet vatten Den jordliknande planeten Gliese 581c, som i april 2007 upptäcktes av den schweiziske astronomen Stephane Udry med kollegor, är den första stenplanet vi hittat som tros ha rätt temperatur för att kunna ha flytande vatten. Det är emellertid omöjligt att i dagsläget uttala sig om huruvida det verkligen finns vatten på planeten. Gliese 581c passerar inte framför sin stjärna på det sätt som gasjätten HD 189733b gör. Det är i fallet med Gliese 581c därför inte möjligt att använda sig av samma metod som astronomerna utnyttjade för att hitta vatten på den senare planeten. Men om fler planeter som Gliese 581c påträffas är det inte omöjligt att någon av dem smyger sig in framför sin stjärna. Kanske skulle det i så fall kunna gå att bekräfta förekomsten av vatten. Bild: ESO

En på 30

I den studie där det unika, våta solsystemet påträffades ingick 30 av de yngsta stjärnembryon vi känner till. Alla undersöktes med hjälp av Spitzers infraröda spektrograf, ett instrument som dissekerar den infraröda strålning som teleskopet samlar in och utläser­ de avtryck som olika molekyler­ lämnar efter sig.

Av de 30 nyblivna stjärnorna var det bara en, nämligen NGC 1333-IRAS 4B, vars ljus tydligt bar på den signatur som betyder att man funnit vatten­ånga. Vattenångan syns klart och tydligt tack vare att det frusna vattnet då det träffar stoftskivan och förvandlas till ånga värms upp hastigt, vilket får ångan att lysa i infrarött ljus.

Men frågan är varför bara ett av 30 stjärnembryon uppvisade tecken på vatten? En viktig anledning är troligtvis att just detta solsystem råkar vara vänt på precis rätt sätt för att låta Spitzer-teleskopet kika in i dess inre. Dessutom är den våta fas i en stjärnas liv som NGC 1333-IRAS 4B befinner sig i kortlivad och därmed svår att få en glimt av.

– Vi har fångat en unik fas i en ung stjärnas utveckling, då livets stoff rör sig dynamiskt in i en omgivning där planeter skulle kunna bildas, säger Michael Werner, projektansvarig forskare för Spitzer-teleskopet på Nasas­ Jet Propulsion Laboratory i Kalifornien i USA.

Het Jupiter

Bara en dryg månad innan fyndet av vattenånga i solsystemet NGC 1333-IRAS 4B offentliggjordes, så stod Spitzer-teleskopet för en annan fantastisk upptäckt. Upptäckten i fråga var vatten på en planet utanför vårt eget solsystem. Trots att vattnet befinner sig på en planet rör det sig emellertid även i det här fallet om vattenånga och inte flytande vatten. Men händelsen markerade ändå första gången som vatten i någon form hittats på en planet i ett annat solsystem.

Vatten på varm planet Det riktigt ångar om den heta gasjätten HD 189733b. Planeten är den första planet utanför vårt solsystem där astronomerna hittat vatten. Men på grund av att planeten ligger så tätt intill sin stjärna är det på tok för varmt för att det ska kunna röra sig om någonting annat än vattenånga. Fyndet kan emellertid ses som ett tecken på att även andra planeter därute är blöta. Bild: Esa - C. Carreau

Vatten på varm planet Det riktigt ångar om den heta gasjätten HD 189733b. Planeten är den första planet utanför vårt solsystem där astronomerna hittat vatten. Men på grund av att planeten ligger så tätt intill sin stjärna är det på tok för varmt för att det ska kunna röra sig om någonting annat än vattenånga. Fyndet kan emellertid ses som ett tecken på att även andra planeter därute är blöta. Bild: Esa - C. Carreau

Planeten, som går under namnet HD 189733b, upptäcktes redan 2005 och är i likhet med en fjärdedel av de planeter som hittills hittats kring andra stjärnor en het gasjätte. Till storleken påminner planeten mycket om Jupiter och den har bara omkring 15 procent större massa. Men till skillnad från Jupiter ligger HD 189733b så extremt nära sin stjärna att den flänger ett helt varv runt stjärnan på bara strax över två jorddygn. När­heten till stjärnan gör också att temperaturen på planeten ligger på nära 1 000 grader Celsius. Avståndet till planeten är cirka 60 ljusår, vilket gör den till den närmaste planet vi känner till som passerar framför och bakom sin stjärna.

Det är just egenskapen att planeten från vårt håll sett korsar framför och försvinner in bakom stjärnan då den far runt i sin bana som gör den speciell­. Det är nämligen det som gjort det möjligt att ta reda på att det finns vatten på planeten, avståndet till trots.

Fjärran himlar
När en planet i ett annat solsystem, en så kallad exoplanet, väl har hittats är det förhållandevis enkelt att sluta sig till vissa av planetens grundläggande egenskaper, så som hur mycket den väger och på vilket avstånd från stjärnan den befinner sig. Det är där­emot betydligt svårare att få fram information om planetens atmosfär och hur det egentligen ser ut på planeten.

De senaste åren har Spitzer-­teleskopet emellertid revolutionerat forskningen kring exoplaneters atmosfär. Genom att direkt observera och analysera infraröd värmestrålning från ett litet antal utvalda planeter har man lyckats ta fram upplysningar om planeterna som tidigare inte gick att komma åt.

En av de planeter som synats närmare är HD 189733b, den planet där vatten nu hittats. Granskningen av planeten ledde bland annat till den första väderkartan över en exo­planet­, som visade sig innehålla en och annan­ överraskning. (Se faktaruta.)

Men som tur är slutade astronomerna inte där. De tog sig också an att analysera vilka ämnen som svävar omkring i den avlägsna planetens atmosfär­.

Vatten i avlägset solsystem Det finns många tecken på att det finns vatten i andra solsystem än vårt eget. Bland annat har man hittat tecken på vattenförekomst i det närbelägna solsystemet CW Leonis. Bild: Nasa

Vatten i avlägset solsystem Det finns många tecken på att det finns vatten i andra solsystem än vårt eget. Bland annat har man hittat tecken på vattenförekomst i det närbelägna solsystemet CW Leonis. Bild: Nasa

I vått och torrt
Astronomerna har länge misstänkt att heta gasjättar i klass med HD 189733b innehåller vatten i form av ånga. Att få fram konkreta bevis för att planeter av det här slaget verkligen är våta har däremot varit knivigt. Men nu ser det alltså ut som att man äntligen lyckats. De data som Spitzer-teleskopet levererat är mer övertygande än någonting som tidigare presenterats.

– Vi är upprymda över att ha identifierat tydliga tecken på vatten på en planet som ligger biljontals kilometer bort, säger Giovanna Tinetti vid Institute d’Astrophysique de Paris i Frankrike. Tinetti är huvudförfattare av den forskningsrapport som meddelar att man stött på vatten på HD 189733b.

I början av 2007 kunde Spitzer-­teleskopet som första teleskop i världen fånga in ljus från två exoplaneter och ur ljuset från varje planet plocka fram det ljusspektrum den utstrålar. En av planeterna var HD 189733b. När planeternas ljusspektra genomsöktes efter spår av vatten såg de emellertid vid det här tillfället ut att vara helt torra. Det torftiga resultatet kom sig troligtvis av att planeternas atmosfär har en struktur som gör det svårt att hitta vatten med denna metod.

Tinetti och hennes medarbetare lät sig emellertid inte avskräckas av det nedslående beskedet. De koncentrerade sig istället på att leta efter vatten på annat sätt. Den metod de valde utnyttjar den marginella förmörkelse som sker då HD 189733b glider in framför sin stjärna. Delar av stjärnljuset filtreras under förmörkelsen genom planetens atmosfär och genom att mäta hur ljuset förändras till följd av planetens inblandning är det möjligt att se vad dess atmosfär består av.

Efter att ha undersökt vilka våglängder på stjärnljuset som stoppas av planetens atmosfär fann man att mönstret motsvarar det mönster som orsakas av vattenmolekyler.

– Vatten är den enda molekyl som kan förklara det beteendet, förklarar Tinetti.

Livlös

Det råder alltså inget tvivel om att det finns vatten på HD 189733b, men den minst sagt höga temperaturen på planeten ser till att vattnet omöjligtvis kan vara flytande. Istället är allt vatten som finns på planeten i gasform, det vill säga vattenånga.

Tidigare observationer av planeten tyder på att den har moln. Men eftersom inget av vattnet på planeten är flytande måste det i så fall röra sig om torra moln, som inte innehåller några vattendroppar.

Det eldiga klimatet gör det också ytterst osannolikt att hitta liv på planeten, trots att den är full av vatten, som ju annars är en huvudingrediens. Däremot hoppas astronomerna på att den metod som använts för att hitta vatten på HD 189733b i framtiden även ska kunna användas för att hitta vatten på beboeliga stenplaneter som påminner mer om jorden.

– Att hitta vatten på den här planeten antyder att andra planeter i universum, kanske till och med stenplaneter, också skulle kunna ha vatten, hävdar Tinettis kollega Sean Carey från Nasas Spitzer Science Center vid California Institute of Technology i USA.

FRÅGA ALLT OM VETENSKAP!

Fler nyheter

Dammkornet som ger forskarna gåshud

Nja, så mycket för världen ser inte föremålet på den suddiga bilden ut att vara. Men det tros faktiskt med största sannolikhet vara ett av endast sju hittills påträffade dammpartiklar som tagit sig hit från en plats utanför vårt solsystem, kanske bildade vid en supernovaexplosion för...

Nanoflares hettar upp solens korona

Nanoflares kan vara förklaringen till ett mysterium som ingen hittills kunnat förklara på ett tillfredsställande sätt – nämligen varför solens atmosfär (koronan) är flera hundra gånger hetare än solens yta. Ytan håller en temperatur på cirka 5 700 grader medan koronan är över en,...

14

Data från Nasa-sonden Messenger visar att planeten Merkurius krympt mer än man tidigare trott och att dess diameter minskat med så mycket som 14 kilometer under de senaste fyra miljarder åren.

Planetrotation

Hur vanligt är det att en planet snurrar runt sin egen axel?

Mysteriet med månens baksida löst

Ända sedan 1959, när den obemannade sovjetiska rymdfarkosten Luna 3 skickade hem de första bilderna på månens baksida, har frågan om varför de båda sidorna ser så olika ut förbryllat vetenskapen.Den sida som ständigt är vänd mot oss är full av månhav – kratrar fyllda med...

Flygande tefat till Mars

Nu är det ombytta roller i solsystemet. Gårdagens fantasier om gröna marsianer som kommer till jorden i tefat ersätts nu av jordbor som landar på Mars i tefat.Nasa har under sommaren genomfört tester med tefatsformade ballonger som ska hjälpa till att bromsa ner hastigheten på de kommande...

”Vår bästa chans att kolonisera rymden skulle vara att printa ut människor, organiskt, på en annan planet."

Det sa chefsingenjören på Nasas Curiosity Rover-program, Adam Steltzner­, under en konferens i Washington. Tanken är att man skulle kunna lagra den mänskliga arvsmassan i tåliga och långlivade bakterier som skickas ut i rymden och programmerats till att genom delning och kopiering utvecklas...

Saurons öga

Ibland blir det succé med en gång. När exo-planetjägaren Sphere, ett nytt instrument som installerats på Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope i Chile, för första gången öppnade sitt öga mot stjärnhimlen mötte den ett annat öga.En stoftring runt stjärnan HR 4796A som...

Månen dunstar

Det antas finnas vatten inbäddat i månens berggrund eller till och med i frusen form uppe på ytan om det är tillräckligt kallt, som på polerna. Men räkna inte med att finna det på himlakroppens solbelysta sidor, säger forskare från Georgia Institute of Technology.Efter att i...

Megajord förbluffar forskarna

Astronomer tillkännagav nyligen att de funnit en helt ny typ av planet – gigantiska stenplaneter med en massa 17 gånger jordens. Hittills har bara en sådan himlakropp påträffats, Kepler-10c, men forskarna tror att de kommer att hitta fler.Det märkliga med den är att forskarna inte trodde...

Syreisotoper nya bevis för månens bildande

De flesta stöder teorin om att månen bildades när en annan planet av Mars storlek, kallad Theia, kolliderade med den unga jorden för runt 4,5 miljarder år sedan. Men det har varit svårt att hitta några handfasta bevis för det. Jämförelser av förhållandet mellan bland annat syre-,...

Jupiters röda fläck krymper

Jupiters signum, den röda fläcken, är sig inte lik. Sedan 1930-talet har astronomerna sett hur den blir allt mindre. Sedan 2012 är den inte längre oval utan cirkelrund och har därefter krympt med 930 kilometer om året.Fläcken, som egentligen är en gigantisk virvelstorm, större än vår...

2 000 AU

bort från sin stjärna finns gas-jätten GU Psc b. Det ger den en omloppstid som motsvarar 80 000 jordår.
(En AU är avståndet mellan jorden och solen.)

Skyll blixtovädret på solen

Solvindar med hög hastighet resulterar i fler eller kraftigare åskväder på jorden, hävdar en studie i Environmental Research Letters. Forskarna såg en signifikant ökning i antal blixtar över Europa 40 dagar efter att snabba solvindar nått jordens atmosfär. Den exakta orsaken till detta...

Forskare omvärderar hur stor den beboeliga zonen är

Utomjordiskt liv kan vara vanligare än vi tror

Jakten på planeter kring andra stjärnor bär allt mer frukt och allt tyder på att planeter som jorden, med lagom storlek och på lagom avstånd från sin stjärna för att det ska kunna finnas liv, inte är något ovanligt därute.
Nu vänder dessutom ny forskning upp och ner på gamla föreställningar om var liv kan existera. Och utsikterna för att hitta liv i andra solsystem är ännu ljusare än vad astronomerna tidigare trott.

Dyningarna från big bang

första bevisen för gravitationsvågor

För nästan 100 år sedan lanserade Einstein sin allmänna relativitetsteori. Den förutsade många märkliga saker, en del så märkliga att inte ens Einstein själv trodde på dem. Men genom åren har allt bekräftats experimentellt eller genom mätningar. Bara ett fenomen har gäckat fysikerna – gravitations­vågor.
Men nu har de första bevisen för dessa svängningar i rumtiden kommit­. Och till på köpet bekräftar de ytterligare big bang-­teorin.

Ny himlakropp funnen i solsystemet

Vårt solsystem har blivit större. Ute i Oorts kometmoln har amerikanska astronomer funnit den mest avlägsna himlakropp i omlopp runt solen som hittills observerats.

Supernovas inre kartlagd

Astronomer har länge velat få klarhet i exakt hur det går till när massiva stjärnor exploderar till supernovor. Och nu har de för första gången, med hjälp av NuStar-teleskopet, kunnat kartlägga vad som händer inne i en stjärna under det sista ögonblicket innan den exploderar i en...

Planeter i massor

Kepler-teleskopet har funnit 715 nya planeter som cirklar runt 305 olika stjärnor. Flera solsystem består av flera planeter, vilket får dem att likna vårt eget. Nästan alla de nyupp­täckta planeterna är mindre än Neptunus. Fyra av dem är mindre än 2,5 jorden och har omloppsbanor inom...

Fet och långsam eller tunn och snabb

Varför vissa spiralgalaxer är runda och buktiga och andra är tunna och platta har länge varit en gåta. Men nu kan forskare vid International Centre for Radio Astronomy Research i Perth i Australien ha knäckt nöten. Enligt dem är det helt enkelt galaxens hastighet och massa som avgör...

Sidor