gov-civil-vilareal.ptHoe oud is Jupiter?
>Hoe oud is Jupiter?
Dit lijkt misschien een gemakkelijke vraag om te beantwoorden: het is even oud als het zonnestelsel, 4,56 miljard jaar.
Maar dat is niet echt het geval. Het zonnestelsel ontstond niet zomaar meteen ; het kostte wat tijd om te vormen. Hoe lang is niet duidelijk, en het hangt af van wat je gebruikt om de klok te starten. Is het het moment waarop de wolk van gas en stof waaruit de zon en de planeten zijn ontstaan, begon in te storten? Of toen de zon aanging, waterstof samensmelten in de kern , een volwaardige ster worden?
Een goed beginpunt is toen vast materiaal begon te condenseren uit de schijf van materiaal dat rond de proto-zon wervelde en kleine korrels mineralen vormde. Dit is gedateerd op 4.568 miljard jaar geleden en is een vrij goede plek om de klok te starten.
Na die tijd begon het materiaal meer aan elkaar te kleven, werd het groter en groter en vormde uiteindelijk de planeten. Maar details tellen!
Artist's opvatting van een protoplanetaire schijf. Net als de onze toen hij jong was, kerft een grote planeet die zich aan het vormen is een brede opening in de schijf. Credit: Karen L. Teramura, UH IfA
Een idee is dat Jupiter is voortgekomen uit kleinere protoplaneten, objecten die groter zijn dan ongeveer 1000 kilometer en die zelf zijn gegroeid uit veel kleinere rotsen en kiezelstenen. Schattingen van hoe lang dit duurde, variëren van 1 tot 10 miljoen jaar vanaf het nulpunt. Maar dat is een breed scala! Omdat Jupiter zo massief is, beïnvloedt het alles eromheen, dus weten hoe lang het nam om zijn enorme omvang te bereiken, is belangrijk om te begrijpen wat: anders op dat moment in het zonnestelsel aan de gang was.
Er is zojuist een nieuw artikel verschenen bewerend dat Jupiter zeer snel groeide, dichter bij de grens van 1 miljoen jaar. En het komt van wat een vreemde bron lijkt: meteorieten.
Meteorieten komen meestal van asteroïden, die zelf de neiging hebben om tussen Mars en Jupiter om de zon te draaien. Asteroïden zijn overblijfselen van het vroege zonnestelsel, materiaal dat nooit een planeet is geworden. We hebben veel bewijs dat er asteroïden waren die behoorlijk groot werden en vervolgens werden vernietigd, vermoedelijk verbrijzeld door gigantische inslagen van andere asteroïden. Wanneer asteroïden in elkaar botsen, creëren ze puin dat ook om de zon draait. Soms kruisen hun banen die van de aarde en vallen ze naar het oppervlak van onze planeet, waar we ze kunnen oppakken en bestuderen: meteorieten.
Meteorieten zelf zijn er in veel verschillende smaken. Sommige zijn meer rotsachtig, sommige hebben een hoog koolstofgehalte, sommige zijn van metaal. Dit weerspiegelt hun verleden: waar in de zonnestelselschijf ze vormden (bijvoorbeeld dichter bij de zon dan de baan van Jupiter, of verder weg), of ze ooit deel uitmaakten van een groter lichaam dat werd verstoord, of ze zelf in de loop van de tijd werden beïnvloed , enzovoort.
In het nieuwe werk onderzochten planetaire wetenschappers de aanwezigheid van wolfraam en molybdeen in meteorieten. Ze kozen deze metalen omdat ze dicht zijn. In het vroege zonnestelsel, toen een object groot genoeg werd om een aanzienlijke zwaartekracht te hebben (misschien ongeveer 1000 km groot), zouden zware dingen zoals ijzer, wolfraam en molybdeen naar de kern zinken. Als we een meteoriet vinden met veel zware elementen, komt deze waarschijnlijk uit een groter lichaam dat verbrijzeld is; dit zou zijn gebeurd rond de tijd dat de reuzenplaneten werden gevormd, omdat hun zwaartekracht de zaken in beweging zette en de oorzaak zou zijn geweest van verbrijzelde planetesimalen.
Spoedcursus Astronomie Aflevering 16: Jupiter
Ze zochten echter niet alleen naar wolfraam en molybdeen; ze keken anders isotopen . Dit zijn atomen met hetzelfde aantal protonen in hun kern, maar een verschillend aantal neutronen. Ze deden dit omdat er verschillende isotopen ontstaan uit verschillende radioactieve processen, en deze nemen verschillende hoeveelheden tijd in beslag. Door de relatieve hoeveelheden isotopen in een monster te meten, ze kunnen een goed idee krijgen van hoe oud het is en ook waar het zich in de protoplanetaire schijf heeft gevormd .
Wat ze ontdekten, is dat de isotopenverhoudingen de meteorieten in twee verschillende groepen verdelen die in de tijd naast elkaar bestonden, maar in de ruimte waren gescheiden beginnend ongeveer 1 miljoen jaar nadat de planeten begonnen te vormen . Verder kunnen deze twee groepen worden gescheiden in groepen die dichter bij de zon staan dan Jupiter en groepen die verder weg staan.
Iets moet het materiaal hebben gescheiden dat ze heeft gevormd, en de meest waarschijnlijke boosdoener is Jupiter zelf; de zwaartekracht spleet de schijf letterlijk in tweeën en sneed er een opening in. De meteorieten die zich verder weg vormden, waren anders dan die dichterbij. Dit betekent dat Jupiter al massief genoeg moet zijn geweest om zijn omgeving te beïnvloeden, slechts 1 miljoen jaar nadat de planetaire vorming begon.
Ze concluderen dat de kern van Jupiter snel groeide en na een miljoen jaar al bijna 20 keer de massa van de aarde was. Daarna groeide het langzamer tot ongeveer 50 keer de massa van de aarde na ongeveer 4 miljoen jaar. Uiteindelijk verbruikte het genoeg gas eromheen om te groeien tot zijn huidige monsterlijke massa van meer dan 300 aardes.
Dus zaak gesloten, toch? Welnee. Er is nog een idee dat Jupiter niet van onderaf groeide, door de aanwas van kleinere lichamen tot grotere. In plaats daarvan kan het zich van boven naar beneden hebben gevormd, rechtstreeks condenserend van de schijf, als gevolg van een zwaartekrachtinstabiliteit die in feite een groot deel van de schijf snel instortte. Als dat het geval is, zou Jupiter helemaal geen kern hebben!
In staat zijn om erachter te komen of Jupiter zelfs een kern heeft of niet, zou helpen om de twee hypothesen te onderscheiden. Dat is in feite een van de belangrijkste redenen waarom de prachtige Juno-sonde naar Jupiter werd gestuurd. Er komen nog steeds gegevens binnen, maar de voorlopige resultaten zijn dat Jupiter wel een kern heeft. Nogal. Gek genoeg lijkt de kern papperig , en groter dan verwacht. Deze resultaten vallen tussen de twee hypothesen in en sluiten geen van beide uit! We weten het dus nog steeds niet. Hopelijk zullen meer gegevens van de sonde, terwijl deze rond de gigantische planeet blijft draaien, helpen bepalen wat wat is.
Dus hoewel deze nieuwe studie erg interessant en erg slim is, zou ik zeggen dat het geen rokend pistool is.
Deze hele wetenschappelijke poging om erachter te komen wat er in het vroege zonnestelsel is gebeurd, is interessant voor mij. Natuurlijk is de wetenschap interessant, maar de pogingen om het te begrijpen zijn zelf heel interessant! Wetenschappers werken er al jaren aan, maar we beginnen nu net geavanceerde computationele modellen van de fysica toe te passen om te zien hoe objecten zich toen gedroegen. Het is dus geen spiksplinternieuw idee, en het is ook niet volledig ingeburgerd. Dat betekent dat gegevens over het algemeen beetje bij beetje binnenkomen, veel ideeën worden rondgegooid, computersimulaties worden uitgevoerd, sommige dingen worden uitgesloten, andere zijn nog in de maak. Door dit alles zie ik kranten heen en weer gaan met hypothesen die elkaar tegenspreken, want niemand heeft dat definitieve bewijs.
Let wel, dat is geen zwakte. Het is een kracht! Wetenschap is meestal geen eureka-proces; het kost tijd om erachter te komen, en als je veel mensen hebt met verschillende ideeën, is dat proces rommelig. Maar de boog van de wetenschap buigt naar de waarheid. Naarmate we betere observatie-instrumenten maken (in dit geval telescopen en ruimtevaartuigen), meer experimenten uitvoeren en geavanceerdere modellen gebruiken, begrijpen we de dingen beter.
ontsnap uit de bibliotheekfilm van meneer lemoncello
Deze nieuwe resultaten geven aan dat Jupiter snel gevormd is en de oudste planeet in het zonnestelsel is; van wat we kunnen zien, is de aarde gevormd in de loop van 10-100 miljoen jaar nadat de eerste deeltjes zich begonnen te verzamelen. Dat kan kloppen. Het is misschien niet zo. Maar hoe dan ook, Jupiter is een object van intense interesse en verdient onze studie.
Heck, hoe dan ook, het is onze grote broer of zus. Ik denk dat het een goed idee is om het beter te leren kennen.
Image Credit: Thought Cafe en Crash Course Astronomy
