Wetenschappers zijn al jaren aan het bakkeleien over wat er zich precies in het binnenste van Jupiter afspeelt. Nu blijkt dat er waarschijnlijk toch geen enorme kosmische botsing in de gasreus heeft plaatsgevonden.
De reusachtige planeet heeft een opvallend ‘verdunde’ kern, die niet scherp begrensd is maar geleidelijk overgaat in de omringende lagen van waterstof en helium.
Geen bewijs voor kolossale inslag
Sinds NASA’s ruimtesonde Juno in 2016 aankwam bij Jupiter, weten we dat de planeet een kern heeft zonder duidelijke grenzen. Het idee ontstond toen dat een vroege planeet, half zo zwaar als Jupiters huidige kern, in botsing kwam met de gasreus en het binnenste zo hard door elkaar schudde dat de diffuse structuur ontstond. Deze hypothese is uitgewerkt in eerdere studies, maar wordt al vanaf het begin door collega’s in het vakgebied in twijfel getrokken. Daarom besloten onderzoekers van Durham University samen met collega’s van onder meer NASA om geavanceerde simulaties op een supercomputer te draaien. Daar zijn de meest gedetailleerde botsingsscenario’s ooit uitgerold.
En in geen enkele simulatie ontstond een stabiele, diffuse kern zoals die van Jupiter. Er gebeurde juist iets heel anders: het verdichte gesteente en ijs uit de kern zakte na de impact snel weer terug naar beneden, waardoor een scherpe scheidslijn met de lichtere buitenlagen ontstond.
Geleidelijk proces
Volgens de onderzoekers is het daarom waarschijnlijker dat Jupiters vreemde kern niet door een eenmalige kosmische catastrofe tot stand kwam, maar door de manier waarop de planeet tijdens zijn groei zwaardere en lichtere materialen opnam. Het lijkt dus om een geleidelijk proces van miljoenen jaren te gaan, in plaats van een dramatische kosmische botsing. Hoofdonderzoeker Thomas Sandnes van Durham University noemt het een spannende ontdekking: “Het is fascinerend om te onderzoeken hoe een reuzenplaneet als Jupiter zou reageren op een van de meest gewelddadige gebeurtenissen die een groeiende planeet kan meemaken. We zien in onze simulaties dat zo’n impact de planeet letterlijk tot in de kern door elkaar schudt, alleen niet op de manier die het binnenste van Jupiter, zoals het er nu uitziet, kan verklaren.”
En Jupiter is niet de enige planeet met een diffuse kern. Ook bij Saturnus hebben wetenschappers inmiddels aanwijzingen gevonden dat het binnenste geen duidelijke grens kent. Dat maakt de botsingverklaring nog onwaarschijnlijker. “Het feit dat Saturnus ook een diffuse kern heeft, versterkt het idee dat deze structuren niet het gevolg zijn van zeldzame, extreem energierijke inslagen, maar juist geleidelijk zijn ontstaan tijdens het lange proces van planetaire groei en evolutie”, legt onderzoeker Luis Teodoro van de Universiteit van Oslo uit.
Lessen voor verre werelden
De conclusies uit de studie hebben niet alleen gevolgen voor ons beeld van Jupiter en Saturnus, maar ook voor de talloze exoplaneten die elders in het heelal hun rondjes draaien. Veel van de verre werelden die we de afgelopen jaren hebben ontdekt, zijn even groot of zelfs groter dan Jupiter. Als diffuse kernen geen uitzondering maar regel zijn, zouden deze planeten wel eens veel complexere inwendige structuren kunnen hebben dan tot nu toe gedacht.
Onderzoeker Jacob Kegerreis zegt daarover: “Grote inslagen spelen een belangrijke rol in de geschiedenis van veel planeten, maar ze kunnen niet alles verklaren. Dit project heeft ons bovendien geholpen nieuwe manieren te ontwikkelen om zulke catastrofale gebeurtenissen nog gedetailleerder te simuleren. We komen door nauwkeurige modellen en enorme rekenkracht steeds dichter bij de waarheid. Zo kunnen we beter begrijpen hoe de grote diversiteit aan werelden in ons zonnestelsel en daarbuiten is ontstaan.”
We kunnen nu een populaire theorie uitsluiten, maar het blijft een raadsel hoe Jupiter en Saturnus nou precies aan hun diffuse kernen zijn gekomen. De meest aannemelijke verklaring is de hypothese van de geleidelijke groei door het opnemen van verschillende materialen gedurende miljoenen jaren. Maar er is nog heel wat rekenkracht nodig om dat idee verder uit te werken.
