2020
November
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Überschwemmungen auf dem Mars

Oberflächenwasser oder gar Regenwolken sucht man heute auf dem Mars vergebens. In der Frühzeit des Planeten sah es aber noch anders aus. Vor 4 Milliarden Jahren könnte sich eine Art Sintflut über den Roten Planeten ergossen haben, wie ein gemeinsames Projekt von Wissenschaftlern der Jackson State University, Cornell, dem Jet Propulsion Laboratory und der University of Hawaii zeigt. Es basiert auf Daten, die vom Curiosity Rover der NASA gesammelt wurden, der auf dem Mars u.a. den Gale-Krater untersuchte.

In der in Scientific Reports veröffentlichten Arbeit beschreiben die Forscher, wie eine Megaflut – wahrscheinlich ausgelöst durch die Hitze eines Meteoriteneinschlags, der auf der Marsoberfläche gespeichertes Kohlendioxid-Eis freisetzte – gigantische Wellen verursachte, was den Wissenschaftlern auf der Erde vertraute geologische Strukturen verraten. „Wir identifizierten die Megafluten zum ersten Mal anhand detaillierter sedimentologischer Daten“, sagt Mitautor Alberto G. Fairén, ein Astrobiologe. „Ablagerungen, die von Megafluten hinterlassen werden, waren zuvor noch nicht mit Orbiterdaten identifiziert worden“.

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Wie das Universum sich aufheizt

Kurz nach dem Urknall, in der Planck-Ära, war das Universum etwa 1032 Kelvin heiß. Danach dehnte es sich schnell aus und kühlte sich dabei ab, weil sich die Energie über einen immer größeren Raum verteilte. Im Großen und Ganzen sollte sich dieser Prozess eigentlich fortsetzen, solange das Universum expandiert – ein Ende der Ausdehnung ist bisher nicht abzusehen, im Gegenteil.

Aber es gibt einen Prozess, der dieser Abkühlung entgegenwirkt – zumindest temporär. Er ist gut nachvollziehbar. Wenn 10.000 Leute aus einem Fußballstadion nach Hause gehen, kühlt sich die Stimmung zunächst mit der sinkenden Menschendichte ab. Wenn sich jedoch einige Fans zusammenfinden, feiern oder randalieren, dann wird es wieder heißer. Die Strukturbildung ist auch beim Kosmos für die Erwärmung verantwortlich. Wenn Gasmassen sich mit Halos Dunkler Materie zu Galaxien ballen, heizen sich ihre Teilchen auf.

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Woher die Geysire auf Europa kommen könnten

Es gibt mehrere Welten – in der Regel Monde – im Sonnensystem, bei denen sich abzeichnet, dass in den Ozeanen unterhalb ihrer Kruste lebensfreundliche Bedingungen existieren könnten. Ob das wirklich der Fall ist, werden wir erst wissen, wenn wir uns durch das Eis gebohrt und nachgesehen haben (wie es in Enceladus geschieht). Eine neue Arbeit von Forschern der Stanford University, der University of Arizona, der University of Texas und des Jet Propulsion Laboratory der NASA schmälert die Hoffnungen nun etwas. Wie die Forscher darin zeigen, könnten einige Eruptionen nicht aus den Tiefen der Ozeane stammen, sondern aus Wassertaschen, die in der Eisschale Europas eingebettet sind.

Anhand von Bildern, die von der NASA-Raumsonde Galileo gesammelt wurden, entwickelten die Forscher ein Modell, um zu erklären, wie eine Kombination aus Einfrieren und Druckausübung zu einem Kryovulkanausbruch oder einem Wasserausbruch führen könnte. Die Ergebnisse, die am 10. November in Geophysical Research Letters veröffentlicht wurden, haben Auswirkungen auf die Bewohnbarkeit des darunter liegenden Ozeans – und könnten Geysire auf anderen Eiskörpern im Sonnensystem erklären. Wenn die Dampffahnen nämlich aus der eisigen Schale des Mondes stammen, könnten sie weniger lebensfreundlich sein, weil es schwieriger ist, die nötige chemische Energie zu erhalten, die das Leben dort antreiben müsste. In diesem Fall verringern sich auch die Chancen, die Bewohnbarkeit vom Weltraum aus festzustellen.

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Warum sich Gehirn und Kosmos strukturell ähnlich sind

Das menschliche Gehirn hat ein Volumen von gut einem Liter (Mann: 1,27 l, Frau: 1,13 l), also einem Kubikdezimeter oder 0,001 Kubikmeter. Das Universum hingegen besitzt ein Volumen von 2,3 Millionen Milliarden Trillionen Kubiklichtjahren. Ganz offensichtlich ein riesiger Unterschied, der bei über 30 Größenordnungen liegt. Aber trotzdem haben beide Strukturen, das Netz von Galaxien, das das Universum durchzieht, und das neuronale Netzwerk im Gehirn, überraschende Gemeinsamkeiten, wie Franco Vazza (Astrophysiker an der Universität Bologna) und Alberto Feletti (Neurochirurg an der Universität Verona) in einer in Frontiers of Physics veröffentlichten Arbeit feststellen.

Das menschliche Gehirn arbeitet mit Hilfe eines ausgedehnten neuronalen Netzwerks, von dem man annimmt, dass es etwa 69 Milliarden Neuronen enthält. Auf der anderen Seite kann das beobachtbare Universum auf ein kosmisches Netz von mindestens 100 Milliarden Galaxien zählen. In beiden Systemen setzen sich nur 30 Prozent der Masse aus Galaxien und Neuronen zusammen. Ebenfalls in beiden Systemen ordnen sich die Elemente, Neuronen bzw. Galaxien, in langen Fäden oder Knoten zwischen den Fäden an. Schließlich bestehen in beiden Systemen 70 Prozent der Massen- und Energieverteilung aus Komponenten, die eine scheinbar passive Rolle spielen: Wasser hat diese Rolle im Gehirn, Dunkle Energie hingegen im beobachtbaren Universum.

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Wo es Felsen in Magmaozeane regnet und Überschallwinde wüten

Nicht alle Gesteinswelten ähneln der Erde oder dem Mars. Wenn ein Gesteinsplanet das Pech hat, zu dicht um seinen Stern zu kreisen, wird er zu einer Extremwelt. So wie der etwa 200 Lichtjahre von der Erde entfernte Planet K2-141b, der für einen Umlauf um seinen Stern K2-141 nur knapp 7 Stunden braucht und von diesem nur etwa 1 Million Kilometer entfernt orbitiert (Erde-Sonne: 150 Millionen Kilometer). Wissenschaftler der McGill University, der York University und des Indian Institute of Science Education haben in einer in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichten Studie analysiert, wie der Wetterzyklus dieses Planeten aussehen könnte. Verdunstung und Niederschlag von Gestein, Überschallwinde, die mit über 5000 km/h wüten, und ein Magma-Ozean in 100 Kilometern Tiefe gehören zu ihren Schlussfolgerungen.

„Die Studie ist die erste, die Vorhersagen über die Wetterbedingungen auf K2-141b macht, die mit Teleskopen der nächsten Generation wie dem James Webb Space Telescope aus Hunderten von Lichtjahren Entfernung erkannt werden können“, sagt Hauptautor Giang Nguyen, ein Doktorand an der York University. Bei der Analyse des Beleuchtungsmusters des Exoplaneten entdeckte das Team, dass etwa zwei Drittel von K2-141b ständigem Tageslicht ausgesetzt sind – also mehr als die jeweils von Sonne beleuchtete Hemisphäre, wie wir es auf der Erde gewohnt sind.

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