Je leest:

De ringen van Saturnus zijn erg jong

De ringen van Saturnus zijn erg jong

Auteur: | 18 januari 2019

Uit metingen van de in 2017 gecrashte ruimtesonde Cassini blijkt dat het waait in Saturnus tot een diepte van 9000 kilometer. Ook blijkt dat de ringen relatief jong zijn en ontstonden toen een of meerdere manen op spectaculaire wijze botsten.

Tijdens de spectaculaire (en uiteindelijk fatale) manoeuvres om Saturnus deed ruimtesonde Cassini metingen die nu inzicht geven in de samenstelling en dynamiek van Saturnus en zijn ringen. De ruimtesonde draaide van 2004 tot 2017 om de grote planeet, de enige in ons zonnestelsels met zo’n uitgebreid ringsysteem. Uiteindelijk dook de sonde zelfs enkele keren door de het gat tussen de planeet en de ringen.

Saturnus bestaat grotendeels uit gas, en het blijkt dat dit gas (voornamelijk waterstof en helium) tot een diepte van zeker 9000 kilometer ‘in beweging is’, dus als het ware om de planeet wervelt. Ga je nóg dieper dan gedraagt de planeet zich als een rigide lichaam, met een gelijkmatige draaiing. Uit de laatste metingen van Cassini blijkt ook dat de ringen relatief jong moeten zijn. De resultaten zijn deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Science gepubliceerd.

Impressie van ruimtesonde Cassini hoog boven de zeshoekige noordpool van Saturnus.

Radiometingen

Cassini was een gezamenlijk project van de Amerikaanse en Europese ruimtevaartorganisaties. Zelden deed een ruimtesonde zo uitgebreid onderzoek aan een planeet. Het nam de atmosfeer van Saturnus onder de loep, ontdekte zwaartekrachtinvloeden van de manen op de ringen, bracht de grootste maan Titan in kaart (een meegebrachte sonde landde er zelfs) en vond aanwijzingen voor warmtebronnen in de diepzee van de maan Enceladus. Via een radioverbinding werden de informatie voor al die spectaculaire ontdekkingen naar de aarde gestuurd. Maar die verbindingen kon zelf ook dienen als meetinstrument.

Subtiele zogenoemde dopplerverschuivingen in het radiosignaal verraden kleine snelheidsveranderingen van Cassini. Dat is een beetje vergelijkbaar met de sirene van een ambulance, die merkbaar van toonhoogte verandert op het moment dat hij voorbij rijdt. Die kleine snelheidsveranderingen (in de orde van millimeters per seconde2) worden toegeschreven aan de planeet, de manen en de ringen (bestaande uit ijs- en rotsdeeltjes) die met hun grote massa via de zwaartekracht allemaal aan de ruimtesonde ‘trekken’. Gaat Cassini plotseling ietsjes sneller dan verwacht richting de ringen, dan betekent dit dat die ringen wellicht iets zwaarder zijn dan gedacht. Op deze manier is ook informatie te winnen over het binnenste van de planeet.

De gegevens die Cassini leverde zijn het beste te rijmen met computermodellen die uitgaan van een planeet die tot een diepte van zo’n 9000 kilometer in beweging is: dat is ongeveer vijftien procent van de straal van de planeet. Daaronder gedraagt de planeet zich als een rigide bal die in ruim tien uur om zijn as draait.

Cassini was ook in staat om het gewicht van de drie ‘hoofdringen’ te bepalen (de andere ringen zijn te licht om te meten op deze manier). Die lijken nog wat minder massa te hebben dan de metingen van de Voyager-ruimtesondes suggereerden. Deze sondes passeerden Saturnus begin jaren 80. Lichtere ringen betekenen op hun beurt weer dat de kans groot is dat ze relatief jong zijn. Althans in termen van de leeftijd van het zonnestelsel, dat ongeveer 4,5 miljard jaar oud is. De ringen zouden pas zo’n 100 miljoen jaar geleden zijn ontstaan, waarschijnlijk als gevolg van de catastrofale botsing van een of meerdere middelgrote manen.

Diepere winden dan Jupiter

Uitgelicht door de redactie

In memoriam Sanne Deurloo

Geneeskunde
Een vreemde ontmoeten en levens redden op Lowlands

Biologie
Piemels en doodskisten tussen de Lowlands-optredens

Yamila Miguel is universitair docent van de Sterrewacht Leiden en is betrokken bij de Juno-missie die op een vergelijkbare manier het binnenste van Jupiter onder de loep nam. Ze doet ook onderzoek aan Saturnus en is enthousiast over de nieuwe resultaten, die ons een blik geven ín de grote gasreuzen aan de buitenkant van het zonnestelsel.

Het lijkt erop dat Jupiter met ‘slechts’ 3000 kilometer een veel minder diep wervelende laag heeft. “Dat is op zich geen verrassing, want Jupiter en Saturnus zijn erg verschillend”, zegt ze. “Zowel de massa als de samenstelling is anders. Toch weten we nog niet zo goed waarom de wervelingen op een bepaalde diepte in deze planeten lijken te stoppen. Het heeft wellicht te maken met het magnetisch veld dat de kern opwekt. Van Saturnus waren er al wat aanwijzingen voor wat er zich in de planeet afspeelt, door zwaartekrachtinteracties met de ringen.”

Die ringen waren volgens Miguel al langer onderwerp van discussie. Het zouden overblijfselen kunnen zijn van de oorspronkelijke wolk van materiaal waaruit de planeet ontstond. Maar het kunnen ook de resten van een of meerdere verbrijzelde manen zijn. Lichtere ringen zouden beter overeenkomen met die laatste theorie.

Het kan zijn dat we Saturnus treffen in een voor kosmische begrippen korte periode waarin hij ringen heeft. Vorige maand publiceerden wetenschappers nog een artikel waarin ze stellen dat de ringen over een paar honderd miljoen jaar verdwenen zijn. Nog even genieten dus, van die ringen.

Bron

  • Iess L. et al., Measurement and implications of Saturn’s gravity field and ring mass, Science (17 januari 2019), DOI:10.1126/science.aat2965
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 18 januari 2019

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.