Hoe komt het toch dat de grootste planeet van ons zonnestelsel zo lang deed om te groeien? Daar denken Zwitserse sterrenkundigen nu het antwoord op te hebben.

Jupiter is verre weg de grootste planeet die ons zonnestelsel rijk is met een massa die ruim 300 keer zo groot is als onze aarde. Ondanks deze prestigieuze titel was het voor de gasreus geen makkie om zo groot te worden. Tijdens zijn groeiproces heeft Jupiter namelijk te kampen gehad met een groeiprobleem dat maar liefst twee miljoen jaar duurde, hebben onderzoekers van de universiteit van Bern in Zwitserland ontdekt.

Lees ook: Nieuwe maantjes ontdekt rond Jupiter

Snelle start

Ons zonnestelsel is zo’n 4,6 miljard jaar oud en is ontstaan uit een grote wolk gas en stof. Die wolk zou zijn ingestort, waardoor de zon ontstond. Daaromheen bewoog het overgebleven gas en stof in een wolk die op een gegeven moment zo hard zou draaien dat gas- en stofdeeltjes zich verzamelden in banen rond de jonge zon. En zo was de protoplanetaire schijf – waarin later de aarde en de andere planeten van ons zonnestelsel ontstonden – een feit.

Dit is de populairste theorie over de vorming van ons zonnestelsel in een notendop. Gasreus Jupiter zou in de eerste miljoen jaar na die vorming snel zijn gegroeid tot hij 20 keer de massa van onze aarde nu had bereikt. Die snelle groei werd mogelijk gemaakt doordat Jupiter ruimtestenen van enkele centimeters in doorsnede verzamelde.

Maar vervolgens duurde het twee miljoen jaar voordat Jupiter van 20 naar 50 keer de aardmassa ging. Hoe kan het toch dat de gasreus hier zo lang over heeft gedaan, vroegen de onderzoekers zich af.

Drie groeifasen

Julia Venturini, een van de onderzoekers, verzamelde wetenschappers uit verschillende vakgebieden om deze vraag te kunnen beantwoorden. Hun onderzoek, gepubliceerd in Nature Astronomy, heeft nu aangetoond dat Jupiter drie verschillende groeifasen doormaakte.

De eerste fase is de snelle vorming – hierboven beschreven – met de ruimtestenen (of kiezels). Tijdens de tweede fase, waarbij de massa van Jupiter 30 aardmassa’s groter werd, begon Jupiter grotere kiezels, met een diameter van een paar kilometer, aan te trekken. De derde fase is de accretie van gas die doorging totdat Jupiter ruim 300 keer zo groot werd als onze planeet.

De drie groeifasen van gasreus Jupiter. © Yann Alibert (Universität Bern) et. al./Nature Astronomy

Maar we zijn nu met name geïnteresseerd in de tweede fase, waarin Jupiter te maken had met een groeiprobleem. Tijdens die fase kwamen grote ruimtestenen, ook wel planetesimalen genoemd, namelijk in botsing met Jupiters kern en daarbij kwam energie in de vorm van warmte vrij. Dit bombardement maakte het moeilijk voor gasmoleculen om te accreteren (samentrekken), waardoor de planeet langzamer groeide.

Genoeg te doen

“Ik vind het een fascinerend onderzoek dat aantoont dat het probleem van hoe gigantische planeten groeien en zich vormen nog lang niet is opgelost”, mailt Jupiter-expert Yamila Miguel (Universiteit Leiden), niet betrokken bij het onderzoek. “Het onderzoek laat ook goed zien hoe hard we missies als die van ruimtesonde Cassini en Juno nodig hebben om de vorming en evolutie van ons zonnestelsel te begrijpen. We hebben nog een hoop werk te doen.”

“Er waren al een hoop vragen over de vorming van Jupiter, maar dit stuk benadrukt voor mij nogmaals hoe belangrijk het is om de vorming van Jupiter goed te begrijpen”, zegt sterrenkundige Simon Portegies Zwart (Universiteit Leiden).

“Jupiter, zijnde de zwaarste planeet, heeft een zeer dominante invloed op de vorming van alle andere planeten in het zonnestelsel. Het scenario dat de auteurs schetsen, zet een aantal zaken scherp, maar werpt ook weer een hoop nieuwe vragen op. Ik heb het stuk nu een keer of vijf gelezen, maar het is voldoende rijk om nog een dozijn keer te lezen.”

Bronnen: Nature Astronomy (pdf), IFLScience, Space.com

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!