Kan mörk materia kasta omkring kometer och koka jorden inifrån? Bonus: dinosauriedöd.

En lite smårolig artikel dök upp för ett par månader sedan, där en forskare sökte samband mellan mörk materia i galaxens plan och omvälvande geologiska händelser på jorden. Annars hade den kanske gått obemärkt förbi, men den kom i mediernas fokus när Science lyfte frågan ”Did dark matter kill the dinosaurs?”. Nu har detta bubblat hela vägen till UNT (artikeln verkar dock inte finnas online), och jag känner att jag måste titta lite närmare på det här. Hur solid grund står de här idéerna på, egentligen?

(I resten av den här artikeln förutsätter jag att läsaren är bekant med begreppet mörk materia. Läs annars här och här.)

Själva grundtanken är intressant och spännande: den mörka materian i vår galax kan vara samlad i själva galaxplanet. Solsystemet rör sig i en svängande bana kring galaxens centrum, och är ömsom ovanför och ömsom nedanför själva mitten av galaxens skiva. När vi passerar galaxplanet skulle det kunna vara så att ansamlingar av mörk materia påverkar vårt solsystem och till exempel får fler kometer att komma nära och kanske kollidera med jorden. Men vad mera är, artikelförfattaren Michael R. Rampino för också fram hypotesen att mörk materia-partiklar kan komma in i jorden och växelverka med materian och hetta upp den, så att det blir fler och våldsammare vulkanutbrott vid de här tiderna. Det är den här sista delen jag är mest undrande till, och det har att göra med att jag själv har jobbat med att söka efter tecken på att mörk materia har ansamlats i jordens inre under solsystemets existens. Det var visserligen några år sedan jag höll på med detta, så jag är inte helt uppdaterad, men jag minns att jag var ganska övertygad om att det inte finns någon större mängd mörk materia i vår planet.

Jag gillar det centrala tankespåret, för det är typiskt fantasieggande, men kände mig långt ifrån övertygad när jag första gången skummade artikeln. Framför allt undrar jag vad det bygger på för antaganden om den mörka materian, för beräkningar av hur den borde uppföra sig är ganska modellberoende.

Så jag börjar från början och tar en närmare titt på hela resonemanget.

Det hela hänger på att det finns någon form av periodicitet i större utdöenden, som kan länkas till de tillfällen då solsystemet korsat galaxplanet. Artikelförfattaren, biologen och geologen Michael R. Rampino, inleder med att förklara hur det faktiskt inte alls är etablerat att det finns någon sådan periodicitet. Han motiverar det vidare resonemanget att det finns både periodiska och icke-periodiska skeenden som kan vara svåra att separera från varandra så därför kanske det finns något periodiskt där ändå.

Han lutar sig tungt på en nyare artikel av Randall och Reece: ”Dark Matter as a Trigger for Periodic Comet Impacts”. (Abstract börjar händelsevis med ”Although statistical evidence is not overwhelming”, så det är på den nivån det är.) Det här är en seriös artikel, av tunga namn i fältet, så det är inget trams. Den är i sin tur baserad på en idé om att mörk matera kan utgöras av flera olika sorters partiklar. Huvuddelen av dem har de egenskaper vi brukar förvänta oss av mörk materia-partiklar: de växelverkar väldigt lite, och bildar en i stort sett sfärisk ”halo” kring vår galax. För att samlas till en skiva skulle det behövas någon mekanism som gör det lättare för partiklarna att göra sig av med energi. Randall och Reece tänker sig alltså att en vis andel av den mörka materian skulle bestå av just en sådan sorts partiklar, som kan sända ut en del energi i form av ”mörka fotoner” (jag vet inte riktigt vad det är) och så bilda en tunn och ganska kompakt skiva mitt i den vanliga skivan av stjärnor, gas och stoft.

Utifrån sina antaganden om den mörka materians dubbla natur gör de beräkningar som visar att en sådan skiva av mörk materia i vår galax kan rubba Oort-molnet och få kometer att fara mot det inre solsystemet. De tänker sig att den här modellen kan testas inom ett par år med hjälp av Gaia-satellitens observationer av stjärnors rörelser, så snart lär vi veta om det ligger något i detta eller inte. Min uppfattning är dock att Rampino behandlar detta med en koncentrerad mörk materia-skiva som en mer etablerad modell än det kanske egentligen är.

Sedan går han vidare till det där med möjligheten att mörk materia kan ansamlas inuti jorden och höja temperaturen i dess inre. Det här resonemanget hänger också delvis på att den mörka materian skulle vara ojämt fördelad, och att jorden ibland skulle passera genom mycket täta ansamlingar, tätare än de flesta modeller förmodligen medger. De nyare referenser Rampino lutar sig mot är Mack, Beacom & Bertone (2007) och Adler (2009). De utgår från lite olika versioner av mörk materia.

Mack, Beacom & Bertone räknar på hur det skulle bli om den mörka materian skulle växelverka starkare än man oftast antar. De kommer fram till att starkt växelverkande mörk materia skulle värma upp jorden, och därför kan vi utesluta att den mörka materian faktiskt växelverkar så starkt. Det verkar inte vara så Rampino läser deras artikel, så antingen är det något jag inte förstår eller också har han missat poängen lite. Vad gäller Adler bygger han vidare på detta med antagandet att mörk materia-partiklar inte annihilerar (förintar) varandra när de stöter ihop. I så fall kan vi inte utesluta att det finns mer mörk materia, som vi trots det inte hittills sett, för då värmer de inte upp planeter lika effektivt. (Mitt projekt gick ut på att tita efter neutriner som kommer ut från jorden efter att mörk materia annihileras i jordens inre. Jag kunde inte upptäcka något, som kunde uppfångas av den detektor jag jobbade med.)

Jag kollade lite på vad den svenska experten på sånt här, Joakim Edsjö, har skrivit på senare år. Då fann jag att Edsjö och Peter påpekar en brist i bland annat Adlers beräkningar av hur det skulle kunna finnas mycket förhöjda koncentrationer av mörk materia i solsystemet: de tar inte hänsyn till att partiklar inte bara kan fångas in av växelverkningar med materia nära oss, utan också kastas iväg. Utan att ta med det blir resultatet alldeles för höga värden på mörk materia-tätheten, oavsett vilken typ av partiklar man räknar med.

Så jag ser inte riktigt någon stark anledning att tro att mörk materia triggar vulkanutbrott. Kastar omkring en eller annan komet, kanske, men det där med upphettning av jordens inre verkar lite svårare att få till. (Med viss reservation för att jag inte har läst Adler jättenoga, men han verkar också ha använt avsaknaden av ett stort värmeöverskott för att ge en gräns för hur mycket mörk materia det kan finnas i planeterna. Men han har ett intressant resonemang om skillnaden mellan Uranus och de andra gasjättarna.)

Min kritik av Rampinos artikel kan alltså sammanfattas med att jag tycker att han kunde ha varit tydligare med att redovisa vilka modeller och antaganden för den mörka materian som krävs för att komma fram till de scenarier han diskuterar. Fast det här kanske egentligen inte är så konstigt — Michael R. Rampino är professor i biologi med bakgrund i geologi. Han kan det där med dinosaurier och vulkanutbrott, men hans bakgrund ser inte så solid ut inom partiklar och astropartikelfysik.

Om åka

Fysiker, sf-fantast, allmän entusiast.
Det här inlägget postades i Mörk materia och har märkts med etiketterna , , , . Bokmärk permalänken.

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s