Je leest:

Botsingen in het zonnestelsel

Botsingen in het zonnestelsel

Auteur: | 1 januari 2003

Veel beschrijvingen van ons zonnestelsel beperken zich tot de zon, de planeten en hun manen. Dat is niet geheel onbegrijpelijk: deze hemellichamen omvatten immers 99,99% van alle materie in het zonnestelsel. Maar er is nog een kleine fractie ándere materie – vaak aangeduid met de term restmaterie. Deze restmaterie bestaat uit planetoïden, kometen, meteoroïden en vele, vele stofdeeltjes. Het betreft materiaal dat is overgebleven bij het ontstaan van ons zonnestelsel.

Het ontstaan van ons zonnestelsel moet zich ongeveer 4,5 miljard jaar geleden hebben afgespeeld. Dat blijkt uit (radioactieve) ouderdomsbepalingen van de oudste gesteenten – van de aarde, de maan en meteorieten – die onderzocht zijn. Hoewel nog niet tot in de kleinste details bekend is wat zich destijds precies heeft afgespeeld, hebben wetenschappers zich de laatste decennia een tamelijk compleet beeld kunnen vormen van de processen die de vorming van zon en planeten in gang hebben gezet.

Interstellaire gaswolken

In grote lijnen gaan de huidige theorieën uit van een scenario waarbij de zon is ontstaan uit een van de vele reusachtige wolken van gas en stof die overal in het Melkwegstelsel worden waargenomen. Deze interstellaire gaswolken zijn gewoonlijk heel ijl en onveranderlijk. Maar als hun toestand op enig moment wordt verstoord – bijvoorbeeld doordat er een schokgolf van een nabije ontploffende ster (supernova) doorheen gaat – kan de situatie drastisch veranderen. In de gaswolk kunnen dan kleine opeenhopingen van gas en stof ontstaan, die onder invloed van de zwaartekracht steeds groter worden. Verreweg de meeste materie komt in het centrum van zo’n opeenhoping terecht, de rest vormt een platte schijf die daar omheen draait. Het hele ‘instortingsproces’ duurt volgens computerberekeningen slechts ongeveer een miljoen jaar. In de centrale massaconcentratie ontstaat op een gegeven moment ‘vanzelf’ een ster – in ons geval: de zon. Het is slechts een kwestie van temperatuur en druk, die in het inwendige van de gasconcentratie dermate hoog oplopen, dat er spontane kernfusie gaat optreden. De waterstofatomen in het gas botsen daarbij met zo’n grote snelheid op elkaar, dat ze kunnen samensmelten tot heliumatomen. Bij deze reactie – dezelfde die ook in waterstofbommen optreedt – komt veel energie vrij. In de schijf rond de jonge ster treedt ondertussen een samenklonteringsproces op. Het is belangrijk om te weten dat de temperatuur in zo’n gaswolk in de ruimte ontzettend laag is: ongeveer 260 graden onder nul. Pas als er een ster is ontstaan, zal het in het binnenste gedeelte van de gaswolk (veel) warmer worden. De materie in de schijf bestaat onder deze omstandigheden eigenlijk uit twee bestanddelen: stofdeeltjes en ijsdeeltjes (bevroren gassen). Door samenklontering vormen deze deeltjes brokstukjes die aanvankelijk niet veel groter zijn dan een paar centimeter, maar al spoedig aangroeien tot objecten van kilometerformaat, die planetesimalen worden genoemd. Deze planetesimalen draaiden elk in een eigen baan om de zon, maar omdat het er zo veel waren, kwamen ze vaak met elkaar in botsing. Soms leidde dat tot een complete versplintering, maar soms ook smolten de beide objecten samen tot één groter object. Bij herhaling ontstaat uiteindelijk, na een proces van vallen en opstaan dat ruwweg ook een miljoen jaar duurt, een planeet of – zoals in ons zonnestelsel – een familie van (negen) planeten. Daarmee is echter niet gezegd dat er na die eerste paar miljoen jaar niets bijzonders meer is gebeurd in ons zonnestelsel. Want hoewel de meeste planetesimalen al heel snel door een planeet of de zon waren ingevangen, konden vele zich lange tijd handhaven. Sterker nog: ook nu nog wemelt ons zonnestelsel van de planetesimalen, alleen noemen we ze nu anders.

Planetoïde

Planetoïden, kometen en meteoroïden

De planetesimalen zijn inmiddels in drie categorieën te onderscheiden: de planetoïden, de kometen en de meteoroïden. De eerste zijn onregelmatig gevormde hemellichamen – niet groter dan enkele honderden kilometers – die geheel uit gesteente en/of ijzer bestaan. Het betreft planetesimalen die zich al geruime tijd in het binnenste gedeelte van het zonnestelsel ophouden, en door de hoge temperaturen daar alle vluchtige bestanddelen (ijs, gassen) zijn kwijtgeraakt. Kometen horen juist in de donkere buitenwijken van het zonnestelsel, waar ze hun oorspronkelijke samenstelling redelijk hebben weten te behouden. Pas als zo’n brok ijs en gesteente zich in het binnenste deel van het zonnestelsel waagt, begint hij te smelten: de bekende komeetstaart is het gevolg.

Komeet

Meteoroïden zijn de kleinste leden van ons zonnestelsel. Ze zijn ontstaan bij botsingen tussen planetoïden. De meeste hebben minuscule afmetingen, maar sommige exemplaren kunnen zo groot zijn als een flinke vrachtwagen. Als een van de wat grotere exemplaren in de dampkring van de aarde terechtkomt, kan deze het aardoppervlak bereiken. De allergrootste slaan dan een krater, maar de meeste ploffen zonder veel schade aan te richten op de grond. De brokstukken die je dan eventueel terugvindt worden meteorieten (onderste) genoemd. Bij zijn tocht door de aardse dampkring veroorzaakt de meteoroïde een kortdurend lichtspoor, dat meteoor of ‘vallende ster’ wordt genoemd.

Meteoriet

Kraters en dinosaurussen

Als een meteoroïde al een krater slaat, is de kans klein dat je deze ooit terugvindt. Anders is het als de aarde bezoek krijgt van een groter object, een planetoïde of een komeet dus. Wat de gevolgen van zo’n grote inslag zijn, kun je aan de maan aflezen: kraters die kilometers of soms zelfs honderden kilometers groot zijn. Gelukkig is uit het onderzoek van de maan gebleken, dat de meeste van de grote kraters die daar te zien zijn miljarden jaren oud zijn. Dat duidt erop dat de grootste drukte in ons zonnestelsel allang voorbij is. De meeste planetesimalen zijn al tijdens de eerste miljard jaar op de planeten en manen van ons zonnestelsel neergeploft. Maar ook nu nog bestaat de kans dat onze planeet wordt getroffen door een planetoïde van aanzienlijke grootte. En wetenschappers hebben er inmiddels een aardig beeld van wat er gebeurt als zo’n rotsblok op aarde terechtkomt. In 1980 verbaasden de geoloog Luis Alvarez en zijn zoon, de geoloog Walter Alvarez, de wetenschappelijke wereld met de theorie dat het uitsterven van de dinosaurussen wellicht het gevolg was geweest van de inslag van een planetoïde. Zij baseerden hun idee op het feit dat op veel plaatsen op aarde in een 65 miljoen jaar oude gesteentelaag opmerkelijk veel iridium werd aangetroffen. Iridium is een metaal dat op het aardoppervlak betrekkelijk zeldzaam is, maar in meteorieten in hogere concentraties wordt aangetroffen. Blijkbaar is er in één klap veel iridium op aarde terecht gekomen, en volgens vader en zoon Alvarez en hun navolgers kan dat alleen bij de inslag van een planetoïde zijn gebeurd. De meeste wetenschappers zijn het er nu wel over eens dat 65 miljoen jaar geleden een ongeveer twaalf kilometer grote planetoïde zich met een snelheid van ongeveer 15 kilometer per seconde – honderd maal zo snel als een kogel uit een geweer – in de aarde heeft geboord. Bij de explosie die daarbij ontstond werden grote hoeveelheden iridiumrijk stof de atmosfeer in geblazen, waardoor er weken- of misschien zelfs maandenland geen sprankje zonlicht meer te zien was. De temperaturen daalden, er viel zure regen, bossen brandden, planten gingen dood en uiteindelijk moesten ook veel diersoorten (waaronder de dinosaurussen) het loodje leggen. In 1990 is voor de kust van het plaatsje Chicxulub in Mexico een krater ontdekt die qua omvang en ouderdom het restant van bovenstaande inslag zou kunnen zijn. De ongeveer 170 kilometer grote krater ligt op een diepte van bijna een kilometer, en is alleen ‘boven water’ gekomen doordat geologen van de Mexicaanse aardoliemaatschappij Pemex in het gebied naar nieuwe voorraden zochten.

De grote inslag op Jupiter

De aarde is maar een klein planeetje, en daarmee ook een betrekkelijk kleine schietschijf. De kans dat we door een van de vele duizenden planetoïden of kometen worden getroffen is dus niet zo groot.

Voor Jupiter liggen de kaarten minder gunstig. Deze planeet is ruim tien keer zo groot als de aarde en heeft ook een veel grotere aantrekkingskracht op zijn omgeving. Regelmatig worden kometen en planetoïden die zich in de buurt van Jupiter wagen dermate uit hun bestaande baan gebracht, dat ze vervolgens een heel ander traject door het zonnestelsel gaan volgen. Begin deze eeuw moet zoiets zijn gebeurd met de komeet Shoemaker-Levy 9, die overigens pas in 1993 werd ontdekt. Na een ontmoeting met Jupiter kwam de komeet in een baan om deze planeet terecht, en omstreeks 1992 is hij zelfs door de zwaartekracht van Jupiter uiteengetrokken. Een jaar later konden sterrenkundigen er getuige van zijn hoe de komeet in ongeveer twintig brokstukken uiteenbrak en op Jupiter af stevende. In de zomer van 1994 stortten de fragmenten van Shoemaker-Levy 9 één voor één neer op de dichte dampkring Jupiter. Daar aangekomen veroorzaakten zij enorme explosies, waarvan de gevolgen zelfs met de kleinste telescoopjes op aarde te zien waren. Wekenlang waren er op Jupiter grote, donkere vlekken te zien. De planeet heeft hier overigens geen blijvende schade aan overgehouden.

Is er kans op herhaling?

De afgelopen jaren zijn sterrenkundigen druk bezig geweest om, veelal met automatische telescopen, de hemel af te speuren naar planetoïden die in een zodanige baan om de zon bewegen dat ze ooit met onze planeet in botsing zouden kunnen komen. Het goede nieuws is dat daarbij nog nooit een exemplaar is ontdekt dat binnen afzienbare tijd (lees: de komende eeuwen) recht op ons af komt. Het slechte nieuws is dat er tot nu toe slechts ongeveer duizend exemplaren van een kilometer en groter zijn opgespoord, en dat er waarschijnlijk twee keer zo veel zijn. Bovendien zijn baanverstoringen op de lange termijn onvoorspelbaar, en is het mogelijk dat een planetoïde op een gegeven moment afwijkt van zijn tot dan toe ongevaarlijke baan. In september 2000 naderden maar liefst vijf planetoïden de aarde tot op minder dan 30 miljoen kilometer; twee van deze ‘aardscheerders’ passeerden zelfs op iets meer dan vier miljoen kilometer. Hoewel dit astronomisch gezien een kleine afstand is, moet de betekenis ervan niet worden overdreven. Vier miljoen kilometer is altijd nog ruim driehonderd ‘aardgroottes’ of elf maal de afstand tot de maan. Wetenschappers schatten dat de aarde ongeveer één à twee keer per miljoen jaar door een kilometer(s) grote planetoïde wordt getroffen. De kans dat het ‘morgen’ gebeurt is dus erg klein, maar de gevolgen kunnen enorm zijn – zoals we uit het lot van de dinosaurussen mogen afleiden. Als de sterrenkundigen hun huiswerk de komende jaren goed doen, zullen we echter ruim van tevoren weten of er gevaarlijke objecten in de buurt van de aarde kunnen komen. Waarschijnlijk zien we zo’n object al jaren, zo niet eeuwen, van te voren aankomen. Of we er dan nog iets aan kunnen doen, is de vraag.

Dit artikel is een publicatie van Astronieuws.
© Astronieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 januari 2003

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.