Jupiter en Saturnus

De reuzen van het zonnestelsel

Nu verlaten we het stevige, rotsachtige deel van ons zonnestelsel en komen aan bij de monsters. Jupiter en Saturnus zijn zo groot dat ze alle binnenplaneten samen tientallen keren zouden passen. Ze hebben geen vast oppervlak. Ze zijn bijna sterren die het net niet werden. En ze zijn, op hun manier, misschien wel de reden dat wij bestaan.

Jupiter — de reus

Laat me even het gewicht van dit getal bij je laten indalen: Jupiter is zo massief dat hij meer weegt dan alle andere planeten in ons zonnestelsel bij elkaar — keer twee. Als je Mercurius, Venus, aarde, Mars, Saturnus, Uranus, Neptunus én Pluto optelt, kom je op de helft van Jupiter.

Hij is 318 keer zwaarder dan de aarde. Zijn diameter is 11 keer die van ons. Als Jupiter een voetbalstadion zou zijn, was de aarde een hardloopbal. En bijna alles aan hem is waterstof en helium — de lichtste elementen. Hij is een enorme gasbal.

Niet helemaal een ster, overigens. Om kernfusie te starten heb je ~80 keer Jupiter's massa nodig. Hij heeft het net niet. Maar als je ernaar kijkt via infrarood zie je: hij straalt eigen warmte uit. Langzaam instorten onder eigen zwaartekracht (Kelvin-Helmholtz mechanisme) verwarmt zijn binnenste. Niet genoeg voor fusie, maar wel genoeg om een zwak gloeiend licht te geven. Een ster die zich nooit aanzette.

De Grote Rode Vlek

Jupiter's beroemdste feature. Een storm groter dan de aarde, die minstens 350 jaar woedt. Windsnelheden tot 680 km/u — sneller dan een straaljager. Hij draait antizonzin, in tegenstelling tot andere Jupiter-stormen.

We zien hem al sinds de 17e eeuw, toen Cassini hem voor het eerst documenteerde. Hij ging ooit drie keer om de aarde — nu twee keer. Hij krimpt langzaam. Niemand weet waarom. Misschien verdwijnt hij in onze kinderen's levens. Dat zou eeuwenoud weer zijn dat eindelijk bedaart.

De wachter van het zonnestelsel

Er is een fascinerend idee dat Jupiter al miljarden jaren lang de beschermer van de binnenplaneten is. Zijn enorme massa trekt kometen en asteroïden uit de Kuipergordel naar zich toe, waardoor ze niet in de binnenste zonnestelsel belanden. Hij "verzamelt" kosmische puin dat anders misschien de aarde had geraakt.

In 1994 zagen we dit letterlijk gebeuren. Komeet Shoemaker-Levy 9 was in stukken gebroken en sloeg in op Jupiter, één fragment tegelijk. De inslagkraters waren groter dan de aarde. Als die komeet op ons was gevallen in plaats van op Jupiter, was het een uitstervings-event geweest. Dank je wel, Jupiter.

De Galileïsche manen

Jupiter heeft 95 bekende manen. De vier grootste — ontdekt door Galileo in 1610, met een vroege telescoop — zijn werelden op zich:

• Io: meest vulkanische object in het zonnestelsel. Zwavelvulkanen. Oppervlak constant veranderend. Kraters worden binnen jaren begraven onder nieuwe lava.
• Europa: glad ijsoppervlak, met daaronder een oceaan van vloeibaar water. Meer water dan alle aardse oceanen samen. Mogelijk leven.
• Ganymede: de grootste maan in het zonnestelsel — groter dan Mercurius! Heeft zelf een magneetveld.
• Callisto: meest gebombardeerde oppervlakte die we kennen. Een museum van 4 miljard jaar aan inslagen.

Europa in het bijzonder is een topkandidaat voor buitenaards leven. Onder een ~20 km dikke ijslaag ligt een oceaan van ~100 km diep. Door de zwaartekracht van Jupiter wordt deze oceaan continu "gekneed" — genoeg wrijving om warm te blijven. Warm water + organische moleculen = potentiële biosfeer. NASA's Europa Clipper-missie (gelanceerd 2024, aankomst 2030) gaat dit onderzoeken.

Saturnus — de elegante

Als Jupiter de krachtige broer is, is Saturnus de mooie zus. Iets kleiner (95× aardmassa vs 318), iets verder weg, maar met een feature die ongeëvenaard is: de ringen.

Elke planeet heeft wel een beetje ringen (Jupiter heeft zelfs een paar, Uranus en Neptunus ook). Maar Saturnus' ringen zijn in een andere klasse — massief, helder, en zichtbaar met een goedkope telescoop.

Saturnus' vreemde feitjes

Er zijn een paar dingen aan Saturnus die je waarschijnlijk niet wist:

• Hij drijft. Saturnus is zó licht (dichtheid 0,7, lager dan water) dat hij theoretisch zou drijven in een enorme bak water. Jupiter zou zinken.
• De ringen zijn jong. Mogelijk maar 100 miljoen jaar oud — dinosaurusperiode. De dinosauriërs hadden misschien een Saturnus zonder ringen gezien. Wij hebben geluk dat wij nu bestaan.
• Ringen verdwijnen. Door zwaartekrachtinteracties regent ringmateriaal langzaam op Saturnus. Geschat verdwijnen ze binnen 100-300 miljoen jaar. Kijk er maar naar nu het nog kan.
• Een zeshoekige storm. Op Saturnus' noordpool zit een opmerkelijk geometrisch zeshoekig patroon — een vreemde stabiele stormstructuur. Niemand begrijpt helemaal waarom het zo regelmatig is.

Titan — wereld van vloeibaar methaan

Net als bij Jupiter heeft Saturnus een bijzondere maan. Titan is groter dan Mercurius en heeft (uniek onder manen) een dikke atmosfeer — zelfs dikker dan onze aardse. Vier keer onze druk, voornamelijk stikstof.

Bij Titan's temperatuur (-180°C) is methaan vloeibaar. Er zijn meren van vloeibare methaan en ethaan, inclusief rivieren die erin stromen. Het is de enige plek in het zonnestelsel, buiten de aarde, waar vloeistof aan het oppervlak stroomt.

In 2005 landde de Huygens-sonde op Titan — een mijlpaal in de ruimtevaart. In 2028 wordt NASA's Dragonfly gelanceerd: een drone zo groot als een auto die op Titan gaat vliegen en monsters nemen. Aankomst: 2034. We gaan Titan verkennen op een manier die we nog op geen andere wereld hebben geprobeerd.

Waarom gasreuzen?

Waarom zijn Jupiter en Saturnus gasrijk, terwijl de binnenplaneten rotsachtig en klein zijn? Antwoord: temperatuur in het vroege zonnestelsel. Dichtbij de zon was het te heet voor lichte gassen om te blijven. Alleen zware materialen (silicaten, ijzer) bleven hangen → rotsplaneten. Verder weg was het koud genoeg voor waterstof en helium om in te storten in enorme bollen → gasreuzen.

Volgende les: de nog verder gelegen, nog koudere ijsreuzen — Uranus en Neptunus — en de mysterieuze objecten voorbij.