Data från NASA-rymdfarkostens resa till Jupiter tyder på att Mars kan fälla damm i det interplanetära rymden.

Titta upp mot natthimlen strax före gryningen, eller efter skymningen, och du kanske ser en svag ljuspelare som sträcker sig upp från horisonten. Det självlysande skenet är zodiakalens ljus, eller solljus som reflekteras mot jorden av ett moln av små dammpartiklar som kretsar runt solen. Astronomer har länge trott att dammet förs in i det inre solsystemet av några av asteroid- och kometfamiljerna som vågar sig in på långt håll.

Men nu, ett team av Juno-forskare hävdar att Mars kan vara boven. De publicerade sitt fynd i en tidning den 9 mars i Journal of Geophysical Research:Planeter . Ett instrument ombord på rymdfarkosten Juno upptäckte slumpmässigt dammpartiklar som smällde in i rymdfarkosten under dess resa från jorden till Jupiter. Nedslagen gav viktiga ledtrådar till dammets ursprung och omloppsbana, lösa några mystiska varianter av zodiakalens ljus.

Även om deras upptäckt har stora konsekvenser, de vetenskapsmän som tillbringade åratal med att studera kosmiskt skräp satte sig inte för att göra det. "Jag trodde aldrig att vi skulle leta efter interplanetärt damm, sa John Leif Jørgensen, professor vid Danmarks Tekniske Universitet.

Jørgensen designade de fyra stjärnspårarna som ingår i Junos magnetometerundersökning. Dessa inbyggda kameror tar bilder av himlen varje kvarts sekund för att bestämma Junos orientering i rymden genom att känna igen stjärnmönster i dess bilder - en ingenjörsuppgift som är avgörande för magnetometerns noggrannhet.

Men Jørgensen hoppades att hans kameror också kunde få syn på en oupptäckt asteroid. Så han programmerade en kamera för att rapportera saker som dök upp i flera på varandra följande bilder men som inte fanns i katalogen över kända himmelska föremål.

Han förväntade sig inte att se mycket:Nästan alla objekt på himlen finns med i stjärnkatalogen. Så när kameran började stråla ner tusentals bilder av oidentifierbara föremål – ränder som sedan på mystiskt sätt försvann – blev Jørgensen och hans kollegor förbryllade. "Vi tittade på bilderna och sa, "Vad kan det här vara?" sa han.

Jørgensen och hans team ansåg många rimliga och några osannolika orsaker. Det fanns en nervös möjlighet att stjärnkameran hade fångat en läckande bränsletank på Juno. "Vi trodde, "Något är verkligen fel, "" sa Jørgensen. "Bilderna såg ut som om någon skakade en dammig duk ut genom deras fönster."

Det var inte förrän forskarna beräknade den skenbara storleken och hastigheten på objekten i bilderna som de äntligen insåg något:dammkorn hade krossat Juno vid ungefär 10, 000 miles (eller 16, 000 kilometer) per timme, flisa av submillimeterbitar av rymdfarkoster. "Även om vi pratar om föremål med bara en liten massa, de slår ett eländigt slag, sa Jack Connerney, Junos magnetometerutredningsledare och uppdragets biträdande huvudutredare, som är baserad på NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Som det blev, sprayen av skräp kom från Junos expansiva solpaneler – den största och mest känsliga oavsiktliga dammdetektor som någonsin byggts.

"Varje skräp som vi spårade registrerar effekten av en interplanetär dammpartikel, tillåter oss att sammanställa en fördelning av damm längs Junos väg, " sa Connerney. Juno sköt upp 2011. Efter en rymdmanöver i asteroidbältet 2012, den återvände till det inre solsystemet för en gravitationshjälp på jorden 2013, som katapulterade rymdfarkosten mot Jupiter.

Connerney och Jørgensen märkte att majoriteten av dammpåverkan registrerades mellan jorden och asteroidbältet, med luckor i fördelningen relaterade till påverkan av Jupiters gravitation. Enligt forskarna, detta var en radikal uppenbarelse. Före nu, forskare har inte kunnat mäta fördelningen av dessa dammpartiklar i rymden. Dedikerade dammdetektorer har haft begränsade uppsamlingsområden och därmed begränsad känslighet för en gles population av damm. De räknar mestadels de rikligare och mycket mindre dammpartiklarna från det interstellära rymden. I jämförelse, Junos expansiva solpaneler har 1, 000 gånger större uppsamlingsyta än de flesta dammdetektorer.

Juno-forskare fastställde att dammmolnet slutar på jorden eftersom jordens gravitation suger upp allt damm som kommer nära den. "Det är dammet vi ser som zodiakalens ljus, sa Jørgensen.

När det gäller ytterkanten, cirka 2 astronomiska enheter (AU) från solen (1 AU är avståndet mellan jorden och solen), den slutar strax bortom Mars. Vid det tillfället, forskarna rapporterar, påverkan av Jupiters gravitation fungerar som en barriär, förhindrar dammpartiklar från att passera från det inre solsystemet till djupa rymden. Samma fenomen, känd som orbital resonans, fungerar också åt andra hållet, där det blockerar damm som har sitt ursprung i rymden från att passera in i det inre solsystemet.

Tyngdkraftsbarriärens djupgående inverkan indikerar att dammpartiklarna befinner sig i en nästan cirkulär bana runt solen, sa Jørgensen. "Och det enda objekt vi känner till i nästan cirkulär bana runt 2 AU är Mars, så den naturliga tanken är att Mars är en källa till detta damm, " han sa.

"Dammfördelningen som vi mäter bättre överensstämmer med variationen av zodiakalljus som har observerats, " sa Connerney. Forskarna utvecklade en datormodell för att förutsäga ljuset som reflekteras av dammmolnet, sprids genom gravitationsinteraktion med Jupiter som sprider dammet till en tjockare skiva. Spridningen beror endast på två kvantiteter:dammets lutning mot ekliptikan och dess orbitala excentricitet. När forskarna kopplade in Mars orbitala element, fördelningen förutspådde exakt den avslöjande signaturen för variationen av zodiakalljus nära ekliptikan. "Det är, från min synvinkel, en bekräftelse på att vi vet exakt hur dessa partiklar kretsar i vårt solsystem, " Connerney sa, "och var de kommer från."

Även om det finns goda bevis nu för att Mars, den dammigaste planeten vi känner till, är källan till zodiakalens ljus, Jørgensen och hans kollegor kan ännu inte förklara hur dammet kunde ha undkommit Mars gravitations grepp. De hoppas att andra forskare ska hjälpa dem.

Sålänge, forskarna noterar att att hitta den verkliga fördelningen och densiteten av dammpartiklar i solsystemet kommer att hjälpa ingenjörer att designa rymdfarkostmaterial som bättre kan motstå dammpåverkan. Att känna till den exakta fördelningen av damm kan också styra utformningen av flygvägar för framtida rymdfarkoster för att undvika den högsta koncentrationen av partiklar. Små partiklar som rör sig med så höga hastigheter kan skära upp till 1, 000 gånger sin massa från en rymdfarkost.

Junos solpaneler klarade sig från skada eftersom solcellerna är väl skyddade mot stötar på baksidan - eller mörka - sidan av arrayen av stödstrukturen.