Nog geen “case closed” over de leeftijd van Saturnus’ ringen

In januari dit jaar leek er eindelijk een antwoord op de vraag “hoe oud zijn de ringen van Saturnus?” te zijn. Het antwoord was: ze zijn (op astronomische tijdschaal) jong. Tientallen miljoenen jaren.

Dat baseerden astronomen op gegevens van de Cassini missie, die in 2017 tussen de planeet en de ringen vloog en onderweg onderzoek deed. Ze achterhaalden de massa van de ringen en onderzochten deeltjes die uit de ringen naar Saturnus vielen. De deeltjes bestonden voor 95% uit waterijs en 5% rots, organisch materiaal en metalen. Men kon nu berekenen hoe lang de vrij pure ringen van waterijs bestookt waren met stof en micrometeorieten om die 5% “verontreiniging” op te leveren. En zo kwam men op een leeftijd van enkele tientallen miljoenen jaren. Het is een indirecte meting, maar voor een directe meting zou je monsters van de ringen moeten meenemen. En die hebben we niet.

Maar in een nieuw wetenschappelijk artikel zeggen andere astronomen dat bij die berekening toch iets over het hoofd gezien is. Deze berekening werkt als de stroom van stof constant is en als de ringen al die vervuiling in zich opnemen. Dit nieuwe artikel zegt dat dit niet zo hoeft te zijn. Er zijn allerlei mogelijke processen waarbij rotsblokken in de ringen kunnen werken als een soort lopende band voor stofdeeltjes, waardoor ze niet binnen de normale tijd uit de ringen naar Saturnus “regenen”.

Het artikel vertelt ook dat als je computermodellen laat draaien op een vorming van de ringen 4 miljard jaar geleden, dat je steeds keurig uit komt op de massa en vorm van de huidige ringen. (Die 4 miljard jaar geleden was een tijd waarin halfgevormde planeten allerlei chaos in het zonnestelsel veroorzaakten. Dat zit er dus eigenlijk achter als extra motivatie.)

Met andere woorden: wat betreft de leeftijd van de ringen van Saturnus is het nog geen case closed. Cassini heeft een weelde aan gegevens opgeleverd over Saturnus’ ringen. Nu is de vraag hoe die geinterpreteerd moeten worden. Astronomen zullen binnenkort eens met de koppen bij elkaar moeten gaan om elkaar te overtuigen wat het antwoord is: zijn de ringen jong of oud? De discussie duurt al decennia. Maar nog even geduld dus voor het definitieve antwoord.

Wil je nog meer weten hierover? Astronomy Cast had onlangs een lange discussie hierover:

 

Bronnen:

https://www.europlanet-society.org/age-old-debate-on-saturns-rings-reignited/

https://www.swri.org/press-release/saturn-rings-creation-cassini

 

Jupiter botste mogelijk ooit frontaal met een grote protoplaneet

In 2016 kwam NASA’s Juno satelliet aan bij Jupiter om te onderzoeken hoe de binnenkant van de grootste planeet van ons zonnestelsel er uit ziet. Aan de hand van zwaartekrachtmetingen kwamen we er achter dat Jupiter’s kern niet enkel uit rots en ijs bestaat, maar dat er waterstof en helium door gemengd is. Daardoor krijg je een diffuse afscheiding met de rest van de atmosfeer. Dat was niet verwacht en astronomen zochten naar een verklaring.

Een team van Zwitserse en Chinese astronomen vermoedden dat dit iets te maken had met een inslag die Jupiter ooit te verduren heeft gehad. Dus ze besloten tienduizenden computersimulaties te draaien van inslagen met objecten van uiteenlopende grootten. Ze testten daarbij verschillende soorten impacten: van schampshotten tot frontale botsingen. Daarna keken ze wat voor resultaat dit opleverde. Niet alleen voor de kern van Jupiter, maar ook of Jupiter daarna in zijn huidige vorm gevormd had kunnen worden. Wat ze leerden, was dat als Jupiter in zijn vroege bestaan botste met een grote protoplaneet, dit miljarden jaren later nog te merken zou zijn aan een diffuse kern.

Jupiterimpact2.png
Een 3D afbeelding van Jupiter voor tijdens en na de impact. (Afbeelding: Shang-Fei Liu)

Wat voor botsing moeten we aan denken? Het artikel zegt dat de botsing plaats gehad zou moeten hebben in de periode waarbij Jupiter nog slechts 10 keer de massa van de Aarde was (Jupiter is nu 318 Aarde massa’s). Een even zo zware protoplaneet zou in een frontale botsing met Jupiter gekomen kunnen zijn. Deze botsing zou de kern kunnen hebben verpulverd, waardoor je tot op de dag van vandaag geen scherpe afscheiding tussen het rots en ijs in de kern en het waterstof en helium in de atmosfeer meer hebt.

Er zal meer onderzoek nodig zijn om deze hypothese te controleren. Maar als het waar is, dan lijkt het erop dat het vroege zonnestelsel flink wat botsingen gekend heeft. Het is waarschijnlijk hoe onze maan ontstaan is, hoe Mercurius een merkwaardige metaal-rots verhouding gekregen heeft en hoe Uranus op zijn kant is gekomen. En de auteurs van het artikel denken dat een dergelijke impact ook bepaalde kenmerken van Saturnus zou kunnen verklaren.

Bronnen:

http://nccr-planets.ch/blog/2019/08/14/giant-impact-disrupted-jupiters-core/

https://www.centauri-dreams.org/2019/08/22/giant-jovian-impact-could-explain-juno-data/

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1470-2 (paywall)

Coverafbeelding: Astrobiology Center, Japan)

Magma is misschien het antwoord op de vraag hoe de maan gevormd werd

Zelfs 50 jaar na Apollo 11 blijven er vragen over hoe de maan is ontstaan. De gangbare theorie is dat 50 miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel een protoplaneet ter grootte van Mars, Theia genoemd, op onze jonge planeet ingeslagen is. Als je die theorie test in een computersimulatie krijg je een maan die voornamelijk bestaat uit het materiaal van Theia. Uit 382 kilogram aan monsters die de Apollo vluchten terug brachten bleek dat de maan voornamelijk uit hetzelfde materiaal als de Aarde bestaat. Dus wat klopt er niet?

Wetenschappers uit Japan en de V.S. zeggen nu dat in de bestaande modellen een ding over het hoofd gezien is: de Aarde was in die tijd bedekt met een zee van magma, terwijl Theia al een vast object was. Na de inslag werd het magma nog meer verhit en zette het uit. Als je dat gegeven in de computersimulatie meeneemt, dan komt dat magma in een baan rond de Aarde en vormt een maan met 80% materiaal van de Aarde.

Zulke computersimulaties worden trouwens uitgevoerd in supercomputers die de trajecten van miljoenen tot miljarden deeltjes kunnen berekenen. Voor een wetenschappelijk artikel zoals deze worden bovendien vele variabelen getest om te zien of de theorie dan nog steeds stand houdt. Hierna zullen andere wetenschappers waarschijnlijk de theorie willen testen, bijvoorbeeld met monsters die met Apollo verzameld zijn.

Bron:

https://phys.org/news/2019-04-magma-key-moon-makeup.html

Credits afbeelding: Hosono, Karato, Makino en Saitoh

Tuimelende rotsblokken vormden mogelijk groeven op Phobos.

Mars-maan Phobos heeft vreemde groeven over het hele hemellichaam. De vraag is waar die vandaan komen. Zijn ze ontstaan door schokgolven van een inslag? Heeft Phobos een ring gehad die terug gevallen is op het oppervlak? Of heeft het toch iets met de grote Stickney krater te maken? Nieuw onderzoek wijst op het laatste.

En dat is gek, want als het met de Stickney krater te maken heeft, zou je verwachten dat alle groeven naar deze krater wijzen. Maar dat is niet zo. Sommige groeven lopen over elkaar heen. Dat zou er op wijzen dat niet alle groeven op hetzelfde moment zijn gevormd. Op sommige plaatsen zijn helemaal geen groeven.

In een simulatie speelden wetenschappers de inslag die de 9 km grote Stickney krater vormde na. Rotsblokken die daarbij rondgeslingerd werden, vielen terug en rolden een tijd over het oppervlak en daarbij werden de groeven gevormd. Op grotere objecten zouden deze rotsblokken niet zo ver gekomen zijn, maar op de 27 km grote Phobos bleven ze over heel Phobos rond rollen. De plaatsen waar geen groeven te zien waren, zijn lagere gebieden waar de rotsblokken overheen “gesprongen” zijn alsof van een skischans.
https://www.universetoday.com/140593/strange-grooves-on-phobos-were-caused-by-boulders-rolling-around-on-its-surface/