Avkoda rymdstenar med AI: Meteoritgenombrottet

Artificiell intelligens (AI) omvandlar hur vi gör saker, inte bara på jorden utan också i rymden.

Genom att användas för uppgifter som sträcker sig från autonom rymdfarkostnavigering och dataanalys till optimering av resursutnyttjande och stöd för vetenskapliga upptäckter, möjliggör tekniken mer effektiva, autonoma och insiktsfulla rymdmissioner.

Till exempel har NASA utforskat AI:s kraft i många år. Från autonoma rovers på Mars till AI-förstärkta initiativ för att hitta nya exoplaneter, har myndigheten utnyttjat denna teknik för att förbättra sin förståelse av rymden.

Nyligen visade den amerikanska federala myndigheten hur AI kan hjälpa omloppsbanefarkoster att samla mer riktad data. AI gjorde det möjligt för en satellit för första gången att förutse sin bana, bearbeta och bedöma bilder med AI, och bestämma var ett instrument skulle riktas, vilket inte ens tog två minuter eller någon mänsklig inblandning.

“Idén är att få rymdfarkosten att agera mer som en människa: Istället för att bara se data, tänker den på vad datan visar och hur man ska svara,” sade Steve Chien, teknisk fellow inom AI vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory (JPL) och huvudutredare för Dynamic Targeting-projektet.

För några år sedan lanserade Elon Musks SpaceX också en satellit utrustad med AI för att möjliggöra att rymdfarkosten deltar i djuprymdsmissioner.

Mitt i detta har forskare avtäckt meteoritens hemligheter med hjälp av denna teknik. Detta specifika material utmanar värmeflödesreglerna genom att fungera både som kristall och glas.

Med hjälp av AI kunde forskarna avslöja mineralens förmåga att bibehålla konstant värmeledningsförmåga, ett stort genombrott som kan revolutionera materialvetenskap genom att förändra värmehantering i teknik och industri. Det kan också hjälpa till att minska de enorma koldioxidutsläppen vid stålproduktion. 

Hur AI låser upp meteoriternas hemligheter

Meteoroider är de ljusblixtar du ibland ser som sveper över himlen.

Dessa rymdstenar kan vara så små som dammkorn eller så stora som små asteroider. De flesta är fragment av större kroppar som har brutits sönder. Vissa kommer från asteroider, andra från kometer, och några få kommer till och med från månen, Mars eller andra planeter.

De kallas meteoroider medan de fortfarande är i rymden. När de träder in i atmosfären på jorden eller någon annan planet och överlever passagen, kallas de meteor.

När de går in i atmosfären gör de det med hög hastighet, och när trycket överstiger objektets styrka sönderfaller det, vilket får det att brinna upp och ge en ljus flamma, därav namnet “svepande stjärnor”. När de är särskilt ljusa kallas de “eldklot”.

Dessa meteor kan verka som en sällsynt företeelse, men enligt NASA:s uppskattningar faller cirka 48,5 ton av sådant material på jorden varje dag.

Eftersom de är en del av rymden kan dessa stenar ge värdefulla insikter om sammansättningen, bildandet och historien för asteroider, planeter och vårt solsystem. 

En meteoritt består av olika material, inklusive sten, metall eller en kombination av båda.

Dessa meteoriter studeras av forskare i detalj med olika tekniker såsom fotografiska och teleskopiska observationer, radardetektion, mikroskopi, spektroskopi, magnetometri och andra.

På senare tid används AI också för att förstå rymdmeteoriter genom att automatisera deras upptäckt med drönarbilder, förbättra klassificeringen av deras typer genom maskininlärning, identifiera potentiella nedslagsplatser och till och med avslöja sammansättningen av material inom meteoriter. 

Genom att analysera enorma datamängder och känna igen mönster som människor kan missa, förbättrar AI effektiviteten och noggrannheten i meteorittforskning, vilket i sin tur ger kritiska insikter om livets ursprung. 

Till exempel, forskning¹ från sent förra året bevis för flytande vatten på Mars för 742 miljoner år sedan med hjälp av en meteoritt.

Alltså slog en asteroid Mars för elva miljoner år sedan och skickade bitar av den röda planeten genom rymden. En av dessa bitar kraschade på jorden och gav oss en meteoritt som kan spåras direkt till Mars. 

Den fick namnet Lafayette-meteoriten, och vid undersökning fann forskarna att den på Mars interagerade med vatten. Nyligen fastställde ett internationellt samarbete av forskare åldern på mineralerna i meteoriten som bildades när det fanns flytande vatten. 

“Vi kan identifiera meteoriter genom att studera vilka mineraler som finns i dem och relationerna mellan dessa mineraler inuti meteoriten.”

– Författande Marissa Tremblay, biträdande professor vid avdelningen för jord-, atmosfär- och planetvetenskap (EAPS) vid Purdue University

Hon noterade vidare att meteoriter tenderar att vara tätare än jordens berg, är magnetiska och innehåller metall. Att hitta meteoriter är dock inte så enkelt. 

Chansen att hitta en är faktiskt mycket liten. Som ett resultat har forskare använt AI tillsammans med drönare för att göra upptäckten. 

År 2022 återvann forskare från Curtin University i Australien en meteoritt, en som följde en ellips mellan banorna för Jupiter och Venus, i den avlägsna australiensiska vildmarken med hjälp av maskininlärning och två drönare.

Tekniken gör det möjligt för meteorittjägare att utföra repetitiva uppgifter utan att tappa uppmärksamheten. Faktum är att maskinerna lär sig hantera falska positiva resultat genom upprepning. 

“Den heliga graalen för meteorittjakt just nu är en drönare som kan rutnäta ett geografiskt område, titta på marken och hitta meteoriter med AI.”

– Mike Hankey, The American Meteor Society

Universitetets skola för jord- och planetvetenskap, tillsammans med Parisobservatoriet, International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) och andra institutioner, samarbetade samtidigt för att lösa gåtan med kolrika asteroider, som, trots att de är vanliga i rymden, utgör mindre än 5 % av de meteoriter som når jorden.

Denna studie², som har avtäckt det långvariga mysteriet inom rymdforskning, publicerades i år. För detta analyserade forskarna nästan 8 500 meteoroid- och meteorithändelser.

Vad studien har upptäckt är att solen och jordens atmosfär fungerar som enorma filter som förstör kolhaltiga meteoroider innan de når marken. Sådana meteoriter är viktiga eftersom de innehåller aminosyror, organiska molekyler och vatten.

Även om det redan var känt att kolrikt material inte överlever atmosfärens inträde, visade forskningen att många meteoroider “inte ens kommer så långt”, utan sönderfaller när de passerar nära solen. 

“De som överlever att bli upphettade i rymden har större sannolikhet att också klara jordens atmosfär.”

– Medförfattare Dr. Hadrien Devillepoix, Curtin’s Space Science and Technology Centre och Curtin Institute of Radio Astronomy (CIRA)

Dessutom fann den att meteoroider bildade genom tidvattenstörningar är särskilt sköra och nästan aldrig överlever atmosfärens inträde. Enligt Parisobservatoriets Dr. Patrick Shober:

“Denna upptäckt kan påverka framtida asteroiduppdrag, riskbedömningar av nedslag och till och med teorier om hur jorden fick sitt vatten och organiska föreningar för att möjliggöra livets början.”

Samtidigt använde en studie från tidigare i år AI för att finna att “Marsquake”, en av de huvudsakliga krafterna som formar planetens yta, orsakas av seismisk aktivitet från meteoroidnedslag.

Forskarteamet från University of Bern och Imperial College London utnyttjade AI för att identifiera nya nedslag i tiotusentals omloppsbanebilder från december 2018 till 2022 och korsrefererade dem sedan mot seismiska data. Det hjälpte forskarna att hitta 123 nya kratrar att korsreferera, och av dem var 49 ett potentiellt samband med jordbävningar.

De nyutvunna data avslöjade att på Mars sker meteoroidnedslag ungefär dubbelt så ofta som tidigare uppskattat.

Detta, noterade professor Tom Pike från Imperial-teamet, visar “kraften i att noggrant granska flera dataset från Mars. Utan de seismiska data skulle vi inte ha vetat var vi skulle leta efter ett nedslag i omloppsbilderna, och utan omloppsbilderna skulle vi inte ha kunnat lokalisera källan till den seismiska energin.”

AI har förändrat spelet för forskare genom att upptäcka ett nedslag i en enda pixel i en lågupplöst omloppskamera som används för daglig väderövervakning. “AI:s kraft och hastighet innebär att vi har kunnat hitta den bildliga nålen i höstacken!” tillade han.

Den maskinalgoritm som spelade en nyckelroll här utvecklades vid JPL, som kan sålla igenom enorma mängder data, såsom bilder. 

AI bekräftar kristall-glas hybrid

Nu har den senaste studien av forskare från Columbia Engineering använt AI för att göra ännu ett fantastiskt upptäckt. De har bekräftat de “hybrida” termiska egenskaperna hos ett rymdmineral, som inte följer de vanliga värmeflödesreglerna. Meteoriten fungerar både som en kristall och ett glas. 

Detta är ett genombrott eftersom värmeledningsförmågorna hos kristaller och glas är helt motsatta. De termiska ledningarna varierar faktiskt kraftigt i båda. The thermal conductivity of materials varies dramatically depending on atomic structure. Here’s how crystalline, glassy, and hybrid materials compare:

Dessa trender spelar en nyckelroll i en rad teknologier, inklusive system för återvinning av spillvärme, miniaturisering och effektivitet i elektroniska enheter samt livslängden för termiska sköldar i rymdapplikationer.

Optimering av prestanda och hållbarhet för material som används i dessa tillämpningar kräver en djup förståelse för hur deras atomstruktur och kemiska sammansättning bestämmer materialets förmåga att leda värme.

Michele Simoncelli, biträdande professor i tillämpad fysik och tillämpad matematik vid Columbia Engineering, använde en förstahandsprincip och kombinerade den med maskininlärning för att identifiera det unika materialet med distinkta termiska egenskaper.

Maskininlärningstekniker gjorde det möjligt för teamet att övervinna de beräkningsmässiga utmaningarna med förstahandsmetoder och simulera atomära egenskaper som påverkar värmeöverföring med kvantnivåns noggrannhet. 

Materialet är det första av sitt slag, som upptäcktes i meteoriter och identifierades på Mars. 

Att förstå den grundläggande fysiken som driver detta speciella beteende kan främja vår förståelse och hjälpa oss att designa material som hanterar värme under extrema temperaturdifferenser.

Nu beror termisk ledning, som är värmeöverföring genom stillast material via fysisk kontakt, på materialets atomstruktur. Således påverkar om ett material är glasigt, med en oordnad, icke-kristallisk struktur, eller kristallint, med ett ordnat gitter av atomer, hur värme flödar på kvantnivå.

I grund och botten ökar den termiska ledningen i glas med stigande temperatur och minskar i kristaller vid uppvärmning.

För att fånga detta motsatta trend i termisk ledningsförmåga i glas och kristaller, härledde Simoncelli, i samarbete med Francesco Mauri från Sapienza University of Rome och Nicola Marzari från Swiss Federal Institute of Technology, en enda ekvation redan 2019.

Noterbart beskriver ekvationen det mellanstegsbeteende hos delvis oordnade material. Detta inkluderar material som används i termiska barriärbeläggningar för värmesköldar, perovskitsolceller och termoelektriska komponenter för att återvinna spillvärme.

Nu, med samma ekvation, undersökte de sambandet mellan atomstruktur och termisk ledningsförmåga i material gjorda av kiseloxid (SiO2).

Känd som kiseldioxid, är silicon dioxide en naturligt förekommande kemisk förening bestående av kisel och syre, två av de mest förekommande elementen på jorden. Det är en av huvudkomponenterna i sand.

Forskarna förutsåg att “tridymite”-formen av kiseldioxid skulle visa tecken på ett kristall-glas-material med en termisk ledningsförmåga som inte förändras med temperatur.

Tridymite är en högtemperaturkristallform av kiseldioxid som förekommer främst i vulkaniska bergarter och bildas under hög temperatur och lågt tryck. Den finns också i meteoriter.

Det ovanliga termiska transportbeteendet hos Tridymite fick ett team av experimentella forskare ledda av Daniele Fournier, Massimiliano Marangolo och Etienne Balan från Sorbonne University i Paris att genomföra tester på ett prov av kiseldioxid-tridymite erhållet från en meteorit som landade i Tyskland för trehundra år sedan.

Experimenten bekräftade forskarnas förutsägelser med mätningar.

Meteorisk tridymite har bekräftats ha en atomstruktur som ligger mellan den ordnade kristallen och det oordnade glaset. Dessutom fann de att dess termiska ledningsförmåga förblir konstant mellan 80 K och 380 K, det temperaturintervall som är experimentellt tillgängligt.

Vid vidare analys förutsåg teamet att materialet kan bildas genom termisk åldrande i eldfasta tegelstenar, som fungerar som termisk barriär i ugnar för stålproduktion.

Det mångsidiga, hållbara och multifunktionella stålet är ett av de mest avgörande materialen i det moderna samhället, som stödjer olika industrier och infrastruktur. Dock är stålproduktion en koldioxidintensiv process, där 1 kg stål släpper ut cirka 1,3 kg CO₂.

Med nästan 1 miljard ton stål som produceras varje år är den ansvarig för stora CO₂-utsläpp, så mycket att den står för cirka 7 % av koldioxidutsläppen i USA.

Som studien noterade bestäms effektiviteten och den miljömässiga påverkan i stor utsträckning av hur värme hanteras i ugnar, särskilt genom den termiska ledningsförmågan hos eldfasta material som kan tåla extrema temperaturer.

Således kan material härledda från tridymite möjliggöra mer effektiv kontroll av den intensiva värmen i stålproduktionen. Genom att använda studiens resultat kan ledningsförmågan hos eldfasta material ökas, vilket i sin tur minskar brinntiden för ugnar och därmed minskar stålindustrins koldioxidavtryck.

Utöver detta utforskar Simoncellis grupp vid Columbia att använda samma mekanismer som bestämmer värmeflödet i hybrida kristall-glas-material för att förstå beteendet hos andra excitationer i fasta ämnen, såsom spinnbärande magnoner och laddningsbärande elektroner.

Dessa koncept hjälper till med framväxande och energieffektiva teknologier, inklusive spintroniska enheter, bärbara enheter och neuromorfisk databehandling.

För detta arbetar forskningsteamet med att formulera förstahandsprinciper för att förutsäga experimentella observerbara, utveckla AI-simuleringstekniker för kvantitativt exakta förutsägelser av materialegenskaper, och tillämpa dem för att upptäcka och designa material som kan lösa ingenjörs- och industriproblem.

Investera i AI-rymdforskning

När det gäller rymdutforskning utmärker sig Lockheed Martin Corporation (LMT ) för att vara en stor entreprenör för NASA och försvarsdepartementet. Företaget designar AI-baserade satellitsystem och planetära sonder för att stödja uppdrag som Marsutforskning.

Det globala flyg- och försvarsföretaget har ett börsvärde på 101,23 miljarder dollar, med aktier som för närvarande handlas till 433,60 $, ned 11 % år‑till‑datum. Det har en EPS (TTM) på 23,15 och ett P/E (TTM) på 18,73. Lockheed betalar en utdelningsavkastning på 3,04 %.

Lockheed Martin Corporation (LMT )

Precis den här veckan meddelade företaget sin nya, mer kapabla och överlevnadsdugliga missilvarningssatellit. Under testningen bevisade Next-Gen OPIR GEO-satelliten sin förmåga att fungera i och tåla de hårda temperaturerna och de våldsamma vibrationsförhållandena.

För Q2 2025 rapporterade den försäljning på 18,2 miljarder dollar, upp från 18,1 miljarder dollar samma kvartal förra året. Dess nettoresultat för kvartalet var 342 miljoner dollar, eller 1,46 $ per aktie. Företaget rapporterade också 1,6 miljarder dollar i programförluster och 169 miljoner dollar i andra kostnader. Detta, enligt Reuters, berodde på “svårigheter med ett klassificerat program i dess Aeronautics-verksamhet och internationella helikopterprogram i dess Sikorsky-enhet.”

Under denna period var kassaflöde från verksamheten 201 miljoner dollar, ett enormt fall från 1,9 miljarder dollar i 2Q24. Samtidigt var fritt kassaflöde -150 miljoner dollar, jämfört med 1,5 miljarder dollar samma kvartal förra året. Lockheed återförde också 1,3 miljarder dollar till aktieägarna genom utdelningar och återköp av aktier. 

Dess VD, Jim Taiclet, noterade att USA och allierade kunder “begär att vi höjer och accelererar många nyckelprogram”, inklusive US Space Force som beställer ytterligare GPS IIIF-satelliter. Han tillade:

“Samtidigt identifierade vår pågående programgranskningsprocess nya utvecklingar som fick oss att omvärdera den finansiella situationen för en uppsättning stora äldre program. Som ett resultat tar vi ett antal kostnader detta kvartal för att hantera dessa nyupptäckta risker.”

Senaste nyheter och utvecklingar för Lockheed Martin Corporation (LMT) aktie

Slutsats

AI:s magi sträcker sig bortom jordens gränser till rymdens djup, och hjälper oss att avslöja dolda mönster i rymdstenar, från Marsquake till exotiska termiska beteenden. Med dessa upptäckter påskyndar AI forskningsframsteg som kommer att förändra vår förståelse av universum såväl som framtiden för material.

Klicka här för att lära dig allt om att investera i artificiell intelligens.

Referenser:

1. Tremblay, M.M., Mark, D.F., Barfod, D.N., Cohen, B.E., Ickert, R.B., Lee, M.R., Tomkinson, T., & Smith, C.L. Datering av nylig vattenaktivitet på Mars. Geochemical Perspectives Letters, 32, publicerad 6 november 2024. https://doi.org/10.7185/geochemlet.2443
2. Shober, P.M., Devillepoix, H.A.R., Vaubaillon, J., et al. Perihelionhistoria och atmosfärisk överlevnad som primära drivkrafter för jordens meteoritrepertoar. Nature Astronomy, 9, 799–812 (juni 2025). https://doi.org/10.1038/s41550-025-02526-6
3. Charalambous, C., Pike, W.T., Fernando, B., Wójcicka, N., Kim, D., Froment, M., Lognonné, P., Woodley, S., Ojha, L., Bickel, V.T., McNeil, J., Collins, G.S., Daubar, I.J., Horleston, A., & Banerdt, B. Nya nedslag på Mars: Avtäcka seismiska propagationsvägar genom en Cerberus Fossae-impaktupptäckt. Geophysical Research Letters, först publicerad 3 februari 2025. https://doi.org/10.1029/2024GL110159
4. Simoncelli, M., Fournier, D., Marangolo, M., Balan, E., Béneut, K., Baptiste, B., Doisneau, B., Marzari, N., & Mauri, F. Temperaturinvariant kristall–glas värmeledning: Från meteoriter till eldfasta material. Proceedings of the National Academy of Sciences, 122(28), e2422763122 (11 juli 2025). https://doi.org/10.1073/pnas.2422763122