Een team van Amerikaanse astronomen denkt te kunnen verklaren waardoor Mars zoveel kleiner is dan de aarde.

Mars is eigenlijk maar een klein opdondertje. Onze eigen aarde heeft een bijna twee keer zo grote diameter en zelfs een tien keer zo grote massa. Hoe dat zo is gekomen, is voor astronomen een raadsel. Volgens onze huidige planeetvormingstheorieën zou Mars namelijk ongeveer zo groot als de aarde moeten zijn, of zelfs nog een tikje groter. De Amerikaanse astronoom Hal Levinson en zijn collega’s van het Southwest Research Institute denken nu dit raadsel te hebben opgelost.

Steentjes verzamelen

In de ‘klassieke’ theorieën vormen planeten doordat kleine brokstukken samen grotere brokstukken vormen, die samen nóg grotere brokstukken vormen, enzovoort. Op die manier kun je heel goed planeten met het formaat van Venus en de aarde krijgen – maar dan krijgt Mars een vergelijkbaar formaat. Bovendien zou dan de asteroïdengordel veel zwaarder moeten zijn dan hij daadwerkelijk is.

Levinson en zijn team werken echter aan een nieuw model dat dit probleem niet heeft. De naam: Viscous Stirred Pebble Accretion (VSPA). Hierbij vormt stof eerst ‘steentjes’ (pebbles) van enkele centimeters of decimeters groot. Die klitten vervolgens onder invloed van de zwaartekracht samen tot objecten ter grootte van asteroïden.

Tot op dit punt verloopt het proces hetzelfde, of je je nu zo dicht bij de zon bevindt als Venus en de aarde, of verder weg, zoals Mars en de asteroïdengordel. Maar daarna moet zo’n uit steentjes opgebouwde asteroïde verder groeien door nóg meer steentjes verzamelen. Dichtbij de zon gebeurt dat ook: daar worden de steentjes aerodynamisch vertraagd, zodat ze makkelijk kunnen worden gevangen door grotere objecten. Maar hoe verder je van de zon af gaat, hoe zwakker dat effect wordt. En daardoor zijn Mars en de objecten in de asteroïdengordel relatief klein gebleven, waar de aarde en Venus lekker door konden groeien.

Groter en zwaarder

Maar Jupiter en de andere gasplaneten in ons zonnestelsel dan? Die bevinden zich nóg verder van de zon dan Mars en de asteroïden, en toch zijn ze veel groter en zwaarder. Klopt, maar ook dat kan het VSPA-model prima verklaren, zo toonden Levinson en collega’s eerder dit jaar al aan. In het koude gebied waar Jupiter zich bevindt en verder, bestaan de steentjes namelijk voornamelijk uit ijs, waardoor ze makkelijker aan elkaar blijven kleven. Ook zijn er veel meer van. Bovendien zijn ver van de zon de asteroïde-achtige voorlopers van de planeten groter. Al die factoren samen zorgen ervoor dat er in dit deel van het zonnestelsel juist in relatief korte tijd vrij grote objecten kunnen ontstaan.

Kortom, het lijkt erop dat het nieuwe model zowel het tegenvallende formaat van Mars, als de lage totale massa van de asteroïdengordel, als de omvang van de grote gasplaneten kan verklaren. Mocht dat inderdaad zo zijn, dan zouden we dus eindelijk de structuur van onze eigen achtertuin in het heelal een beetje behoorlijk begrijpen.

Bronnen: ArXiv.org, Southwest Research Institute

Beeld: NASA/JPL/MSSS