Je leest:

Astronomen strijden om de ring

Astronomen strijden om de ring

Auteur: | 15 april 2006

De ringen om Saturnus zijn zo mooi, die kunnen pas onlangs zijn ontstaan, zegt de één. Onmogelijk, ze zijn veel ouder, zegt de ander.

Volgens Joe Burns hebben we gewoon geluk. De ringen van de planeet Saturnus zijn er nog maar net, en zullen straks weer verdwijnen. En ze zijn práchtig – ‘dat is de reden dat we er zo graag naar kijken.’ Burns, hoogleraar sterrenkunde aan de Cornell-universiteit in Ithaca en ringdeskundige van het eerste uur, gelooft dat de Saturnusringen hooguit enkele tientallen miljoenen jaren geleden zijn ontstaan – heel recent naar sterrenkundige begrippen – toen een maan van de planeet aan gruzelementen werd geslagen.

Maar Larry Esposito van de Universiteit van Colorado denkt er heel anders over. Opmerkelijk genoeg, want Esposito was jaren geleden de eerste die opperde dat het ringenstelsel van Saturnus waarschijnlijk pas ontstond toen op aarde de dinosaurussen al van het toneel waren verdwenen. ‘Ik kan het anderen dus moeilijk kwalijk nemen dat ze dat geloven,’ zegt hij, ‘maar dat oude idee is niet langer houdbaar. De ringen zijn er altijd geweest, en zullen er altijd blijven.’

Een van de propllervormige verstoringen in de Saturnusringen.

De ringen van Saturnus zijn al met een klein telescoopje te zien. Ze bestaan uit ontelbare kleine ijs- en gruisdeeltjes, van een paar centimeter tot een paar meter in middellijn, die allemaal hun eigen baan rond Saturnus beschrijven. Maar de oorsprong van het spectaculaire ringenstelsel is een raadsel. Zijn de talloze ringdeeltjes brokstukken van een uiteengespat maantje? Of gaat het om oermateriaal dat zich gewoon nooit tot een maan heeft kunnen samenvoegen?

Bij de ringenstelsels van de andere reuzenplaneten speelt die discussie geen rol. Jupiter, Uranus en Neptunus hebben ook ringen, maar die zijn veel minder opvallend. Het fijne stof in die donkere, ijle ringenstelsels is afkomstig van de binnenste maantjes van de planeten, die continu wat materiaal verliezen door inslagen van meteorieten, kosmisch stof en elektrisch geladen deeltjes uit het heelal. Veel stelt het allemaal niet voor. DeSaturnusringen daarentegen bevatten evenveel materiaal als een maantje van een paar honderd kilometer groot.

Het onderzoek aan het ringenstelsel van de planeet heeft een nieuwe impuls gekregen dankzij de Amerikaanse ruimtesonde Cassini, die sinds de zomer van

2004 in een baan om Saturnus draait. ‘De grootste verrassing is de enorme variabliliteit van het ringenstelsel,’ zegt Burns. Zelfs in de twintig maanden dat Cassini nu aan het werk is, zijn al kleine veranderingen zichtbaar in sommige ringstructuren. ‘Het is een bijzonder dynamisch systeem.’

De detailstructuur van het ringenstelsel wordt vrijwel uitsluitend veroorzaakt door de zwaartekrachtswerking van kleine maantjes. Als bezems-op-afstand vegen die ringdeeltjes bij elkaar in tijdelijke verdichtingen, golf- en spiraalpatronen, en smalle ringetjes. De kleine maantjes Pan en Daphnis, die in het ringenstelsel bewegen, hebben bijvoorbeeld lege zones in het ringenstelsel geveegd, en Prometheus duwt en trekt aan de stofdeeltjes in de F-ring, die er daardoor uitziet als een geplooid gordijn.

De nieuwste ontdekking, gedaan door Burns en zijn collega’s op foto’s van Cassini, en twee weken geleden gepubliceerd in Nature, betreft kleine ‘propeller’-structuren in de brede A-ring van Saturnus. Die worden veroorzaakt door micro-maantjes met afmetingen van een meter of honderd – veel groter dan de ‘gewone’ ringdeeltjes, maar veel kleiner dan de maantjes die tot nu toe bekend waren. Volgens Burns bevat het ringenstelsel een slordige tien miljoen van die micro-maantjes.

Cassini stuurt regelmatig afbeeldingen van zijn bestemming naar de aarde. Deze afbeelding is van 3 juni. De ringen en weerkaatsing van zonlicht in de atmosfeer (bovenin de afbeelding) zijn duidelijk zichtbaar. bron: NASA/JPL/Space Science InstituteKlik op de afbeelding voor een grotere versie.

De ‘propellermaantjes’ zijn volgens Burns de overgebleven brokstukken van een grotere Saturnusmaan die verbrijzeld werd bij een botsing of door de inslag van een komeet. Die kosmische catastrofe moet dan wel onlangs hebben plaatsgevonden – hooguit enkele tientallen miljoenen jaren geleden – want anders was het ringenstelsel al volledig verpulverd en verdwenen. Dat wij Saturnus nu getooid zien met zo’n indrukwekkend ringenstelsel, is dus puur geluk.

Een beetje té toevallig, vindt Esposito. ‘De kans dat zo’n zeldzame inslag net heeft plaatsgevonden op het moment dat de mens ten tonele verschijnt, is minder dan een procent,’ zegt hij. Bovendien verlopen sommige processen in het ringenstelsel zó snel dat je zou moeten concluderen dat de ringen hooguit één miljoen jaar oud zijn, wat het probleem alleen maar groter maakt.

Esposito en zijn collega’s denken dan ook dat het ringenstelsel één groot kringloopsysteem vormt, waarin maantjes en ijsklompen eroderen, maar waarin kleine deeltjes ook weer aaneenklitten tot grotere objecten. Deze maand publiceren ze in Geophysical Research Letters de ontdekking van vele tienduizenden tijdelijke verdichtingen en mini-maantjes, zowel in de brede A-ring als in de smalle, donkere F-ring. Twee van die poreuze sneeuwballen, die volgens Esposito minstens negen levens kunnen hebben, heeft hij naar zijn twee katten Pywacket en Mittens genoemd.

Volgens het kringloopmodel van Esposito zijn de ringen van Saturnus er altijd geweest, en zullen ze er altijd blijven. Dat de andere reuzenplaneten géén opvallende ringenstelsels hebben, heeft dan een andere oorzaak. Jupiter was misschien te warm voor de vorming van zo’n ijzige materieschijf; Uranus en Neptunus misschien te klein.

Burns is er niet van overtuigd. ‘Het is niet echt onmogelijk,’ zegt hij, ‘maar als de ringdeeltjes zo oud zijn, zou je verwachten dat ze veel donkerder waren, door vervuiling met ruimtestof. De grote helderheid van de Saturnusringen wijst op een jonge leeftijd.’ Hij kijkt met spanning uit naar nieuwe Cassini-foto’s, die vanaf komend najaar weer gemaakt zullen worden, wanneer de ruimtesonde van baan verandert en het ringenstelsel weer beter in beeld krijgt.

Over één ding zijn Burns en Esposito het echter eens: onderzoek aan het ringenstelsel van Saturnus biedt inzicht in de processen die zich in andere materieschijven afspelen, zoals de protoplanetaire schijven waaruit exoplaneten ontstaan. Samen met zijn collega Jeff Cuzzi heeft Burns daarover al een nieuw artikel in de pen, dat binnenkort in Science verschijnt. ‘De Saturnusringen vormen een fantastisch natuurlijk laboratorium. En ze blijven oogstrelend mooi.’

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van Allesoversterrenkunde.nl.
© Allesoversterrenkunde.nl, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 april 2006

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.