De gigantische gasreus heeft geen kleine, compacte kern maar eerder een verdunde ‘wazige’. En nu denken onderzoekers te weten waarom.

De Juno-ruimtesonde draait al sinds 2016 rond de grootste planeet van ons zonnestelsel. Sindsdien heeft Juno niet alleen verbluffende foto’s van Jupiter afgeleverd, maar ook onverwachte ontdekkingen gedaan over het binnenste van de planeet. “In plaats van een kleine, compacte kern – zoals we eerder aannamen – is de kern van Jupiter ‘wazig’,” legt onderzoeker Ravit Helled uit. En hij denkt nu een evolutionaire verklaring te hebben gevonden.

Kern
Door hele nauwkeurige gegevens over de zwaartekracht van Jupiter – gemeten door Juno – moeten onderzoekers hun ideeën over de kern van de gasreus herzien. “Het betekent dat de kern waarschijnlijk niet alleen bestaat uit rots en ijs, maar voor een deel ook bestaat uit waterstof en helium,” vertelt Helled. “Er bestaat geen scherpe grens tussen de kern en de mantel, maar er is eerder sprake van een geleidelijke overgang.” Maar hoe is dit ooit zo gekomen?


Botsing
Volgens de onderzoekers zou het heel goed kunnen dat een enorme botsing in de jonge jaren van de gasreus de samenstelling van de kern heeft veranderd. De onderzoekers simuleerden verschillende botsingen tussen de jonge Jupiter en andere hemellichamen. En de resultaten tonen aan dat een dergelijke botsing de oorspronkelijke compacte kern zou kunnen hebben verbrijzeld. Het betekent dat zware elementen uit de kern met de mantel vermengden, waardoor er een nieuw soort kern ontstond. Hiervoor was echter wel een enorme, frontale botsing nodig die zo’n tien keer de massa van de aarde moet hebben gehad.

Verdeling van de dichtheid in de kern van Jupiter. afbeelding: Shang-Fei Liu

Evolutie
Een goede theorie, maar zou zo’n verdunde kern veroorzaakt door een enorme inslag wel miljarden jaren kunnen blijven bestaan? De onderzoekers besloten het met computersimulaties te verifiëren. “We hebben het dan over veel verschillende tijdschalen,” verduidelijkt onderzoeker Simon Müller. “Enorme botsingen deden zich al vroeg in de geschiedenis van het zonnestelsel voor. Dit was slechts van korte duur, terwijl de evolutie tot nu – 4,5 miljard jaar na de vorming van Jupiter – juist een lang proces is.” Deze verschillende tijdschalen vereisen daarom afzonderlijke berekeningsmethoden voor zowel de inslag als de ontwikkelingen in het binnenste van de gasreus.

Berekening
Uiteindelijk konden de onderzoekers aantonen dat – afhankelijk van de veronderstelde parameters – het goed zou kunnen dat een verdunde kern veroorzaakt door een gigantische botsing tot op de dag van vandaag zou kunnen bestaan. “Dit maakt de zaak van de grote inslag nog sterker,” zegt Helled. Een dergelijke frontale botsing met een groot hemellichaam lijkt dus zeer waarschijnlijk.

“Het lijkt erop dat gewelddadige botsingen veelvuldig voorkwamen in het jonge zonnestelsel,” zegt Helled. “Bovendien speelden ze een belangrijke rol in de vorming van specifieke planetaire kenmerken. Niet alleen voor Jupiter – zoals we in deze studie suggereren – maar ook voor andere planeten.” Denk bijvoorbeeld aan de vorming van onze maan, die waarschijnlijk ook tot stand is gekomen door een gewelddadige ontmoeting tussen onze aarde en planeet Theia. Daarnaast zou een botsing ook goed kunnen verklaren waarom planeet Uranus op zijn zij ligt en het bovenste deel van de atmosfeer zo ijzig koud is.