Er bestaat een tweedeling in ons zonnestelsel. De planeten die het dichtst bij de zon staan, zijn klein en droog, zoals de aarde. De buitenste planeten, zoals Jupiter, zijn groot en bestaan voor een groot deel uit vloeistoffen en gassen. Volgens nieuw onderzoek is deze tweedeling ontstaan doordat de vorming van ons zonnestelsel in twee stappen verliep.
De planeten zijn bijna 5 miljard jaar geleden ontstaan in een schijf van stof en gas die om de jonge zon draaide. In die schijf ontstonden samenklonteringen die uitgroeiden tot de acht huidige planeten, de dwergplaneten en de planetoïden die nu door het zonnestelsel scheren.
De binnenste vier planeten verschillen behoorlijk van de buitenste. Mercurius, Venus, Mars en de aarde zijn klein, rotsachtig en droog. Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus zijn groter en bevatten veel vloeistoffen en gassen. Hoe de planeten precies ontstonden en waar die tweedeling vandaan komt, is nog niet duidelijk.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Volgens nieuwe onderzoek is de tweedeling ontstaan doordat het zonnestelsel in twee verschillende stappen ontstond. De onderzoekers baseren zich hierbij op computersimulaties van het vroege heelal en meteorietenonderzoek.
Leerzame meteorieten
Door naar de leeftijd en herkomst van meteorieten te kijken, kunnen onderzoekers de vroegste geschiedenis van het zonnestelsel reconstrueren, en daarmee ook het ontstaan van planeten. Meteorieten zijn namelijk fragmenten van meteoroïden of planetoïden die op aarde zijn ingeslagen. En planetoïden ontstonden tegelijk met de planeten in de stofschijf om de jonge zon. Het zijn de overblijfselen van de samenklonteringsfase die niet groot genoeg waren om een planeet te vormen.
Recent meteorietonderzoek heeft aangetoond dat het zonnestelsel al vroeg is opgesplitst in twee verschillende delen: de binnenste regio en de buitenste, mailt hoogleraar Thomas Kruijer van het Berlijnse Museum für Naturkunde, die niet betrokken was bij het onderzoek naar de stapsgewijze vorming. Het materiaal in deze twee regio’s is miljoenen jaren lang niet vermengd. Kruijer: ‘Op dit moment is het een van de belangrijkste uitdagingen in mijn vakgebied om een goede verklaring te vinden voor deze scheiding.’
Radioactief materiaal
De wetenschappers achter het nieuwe onderzoek stellen voor dat de vier binnenste, rotsachtige planeten als eerste en in relatief korte tijd vormden. Ongeveer een half miljoen jaar later begon in de buitenste regio massa samen te klonteren tot wat nu de grotere planeten zijn. Doordat de buitenste planeten later vormden, bevatten ze minder radioactief materiaal, schrijven de onderzoekers.
De energie die vrijkomt bij radioactieve verval heeft ervoor gezorgd dat de binnenste planeten opwarmden. Door die hitte ontstonden hun hete ijzeren kernen – die de aarde nu nog heeft. Ook verdampten en vervlogen de aanwezige vloeistoffen en gassen. Hierdoor zijn de binnenste rotsachtige planeten droog, terwijl de buitenste veel meer vloeistoffen en gassen bevatten.
Steeds dichter bij het antwoord
‘Het is een goed artikel en dit nieuwe model is interessant en biedt een mogelijke verklaring voor de tweedeling’, zegt Kruijer over de publicatie. ‘Aan de andere kant biedt het waarschijnlijk niet de enige mogelijke verklaring.’
Zelf stelde Kruijer een aantal jaar geleden een ander model voor. In dat model zou de vroege aanwezigheid van de planeet Jupiter het jonge zonnestelsel in tweeën hebben gesplitst. ‘In mijn optiek biedt dit model nog steeds een heel goede verklaring voor de tweedeling’, zegt Kruijer.
Het is ook mogelijk dat beide modellen correct zijn, vervolgt hij. ‘Mogelijk was er in eerste instantie een tweedeling in het zonnestelsel door een proces zoals gesuggereerd in het nieuwe artikel. Het ontstaan en de aanwezigheid van Jupiter heeft deze tweedeling in het zonnestelsel vervolgens enkele miljoenen jaren in stand gehouden.’
Onderzoek naar exoplaneten kan ons meer leren over het ontstaan van onze eigen planeten doordat het inzicht biedt in andere planetenstelsels. ‘Dat helpt om ons eigen zonnestelsel – en de aarde – in een breder perspectief te plaatsen’, zegt Kruijer. ‘Is de aarde als bewoonbare planeet uniek in het heelal of zijn er soortgelijke planeten? En welke omstandigheden zijn eigenlijk nodig voor het ontstaan van een bewoonbare planeet als de aarde? Die vragen zijn nog altijd deels onbeantwoord, maar onderzoek aan ons eigen zonnestelsel en aan exoplaneten brengen ons steeds dichter bij het juiste antwoord.’
