De leeftijd van de ringen van Saturnus staat ter discussie. Dat komt door nieuwe berekeningen die aantonen dat ze mogelijk miljarden – en geen miljoenen – jaren geleden gevormd zijn.
De ringen van Saturnus kunnen rond dezelfde tijd als de planeet zijn ontstaan, wat ze veel ouder zou maken dan gedacht. Dit berekenden Japanse astronomen. Ze publiceerden hun vondst in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Geoscience.
Niet alle astronomen zijn overtuigd. Zo vindt een onderzoeker uit een ander team, dat eerder berekende dat de ringen van Saturnus juist relatief jong zijn, dat dit nieuwe werk hun eigen bevindingen niet weerlegt.
‘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.
Schone ringen
Gedurende het grootste deel van de 20e eeuw namen wetenschappers aan dat de ringen van Saturnus samen met de planeet zijn gevormd, zo’n 4,5 miljard jaar geleden. Maar toen NASA’s Cassini-ruimtevaartuig in 2004 Saturnus bezocht, ontdekte het dat de ringen opmerkelijk weinig vervuild waren door kleine ruimtesteentjes, bekend als kosmisch stof. Dit ongerepte uiterlijk wees erop dat de ringen veel jonger waren. Vorig jaar schatten astronomen daarom dat ze tussen de 100 en 400 miljoen jaar oud zijn.
Nu hebben astronoom Ryuki Hyodo van het Institute of Space and Astronautical Science in Japan en zijn collega’s berekend dat de ringen van Saturnus veel beter bestand zijn tegen vervuiling door kosmisch stof dan eerder gedacht. Hierdoor zouden ze er lange tijd schoon uit blijven zien.
Hyodo en zijn team hebben geen nieuwe leeftijd voor de ringen berekend. Wel suggereren ze dat ze net zo oud kunnen zijn als de planeet zelf, precies zoals astronomen vroeger dachten.
Neerdalende nanodeeltjes
Hyodo en zijn collega’s simuleerden eerst hoe snel kosmisch stof, aangetrokken door de zwaartekracht van Saturnus, tegen de ringen zou botsen. Ze ontdekten dat de botsing zulke extreme temperaturen zou veroorzaken dat het botsende stof zou verdampen. De damp zou zich dan verspreiden in een wolk, en condenseren tot geladen nanodeeltjes, vergelijkbaar met de deeltjes die Cassini heeft waargenomen.
De onderzoekers modelleerden vervolgens hoe deze deeltjes door het magnetische veld van Saturnus zouden bewegen. Ze ontdekten dat slechts een klein deel op de ringen zou neerdalen. De meeste deeltjes werden de atmosfeer van Saturnus ingetrokken of terug de ruimte in geschoten.
‘De efficiëntie van accretie (het proces waardoor materie samentrekt, red.) door de ringen van Saturnus is slechts een paar procent. Dat is veel, veel kleiner dan eerder werd aangenomen’, zegt Hyodo. Dat zou eerdere schattingen van de leeftijd van de ringen met honderden miljoenen tot miljarden jaren kunnen verlengen, zegt hij.
Astronoom Sascha Kempf van de Universiteit van Colorado Boulder in de VS, een lid van het team dat de eerdere, veel jongere schatting voor de leeftijd van Saturnus’ ringen heeft berekend, zegt dat hij en zijn collega’s een complexere methode hebben gebruikt. Ze letten daarbij op meer dan alleen de efficiëntie van de ringvervuiling. In plaats daarvan hielden zij ook rekening met hoe lang het duurt voordat materiaal de ringen bereikt en weer verdwijnt. De waarde die Hyodo en zijn collega’s voor de leeftijd hebben berekend, zou die bevindingen niet hoeven te veranderen, zegt Kempf. ‘We zijn er vrij zeker van dat dit ons niet echt terugstuurt naar de tekentafel.’
Academische onenigheid
Hyodo stelt dat de lagere vervuilingsefficiëntie de leeftijd wél drastisch zou veranderen. ‘Het andere team ging uit van 10 procent efficiëntie. Wij rapporteerden 1 procent. Je ziet dat dit verschil leidt tot een leeftijd van een miljard jaar.’
Kempf benoemt ook nog dat de nieuwe simulaties ervan uitgaan dat de ringen van Saturnus uit vaste ijsdeeltjes bestaan. En dat terwijl de ringen in werkelijkheid bestaan uit zachtere deeltjes met veel meer afmetingen dan in de studie is gemodelleerd. ‘Als je deeltjes schiet in deze vrij complexe, zachtere structuren, zal de uitkomst van zulke botsingen heel anders zijn’, zegt hij.
Hyodo antwoordt daarop dat deze aanname standaard is voor veel soortgelijke onderzoeken. ‘Niemand weet wat het effect van verschillend ijs is’, zegt hij. ‘Het zou de efficiëntie verder kunnen verlagen, maar misschien ook niet.’
Astronoom Lotfi Ben-Jaffel van het Parijse Instituut voor Astrofysica in Frankrijk, die niet betrokken was bij beide leeftijdsschattingen, zegt dat het nieuwe werk suggereert dat de ringen niet zo jong zijn als recent is beweerd. ‘Het is een stap in de richting van de ontbrekende modellering die nodig is om het fundamentele probleem van de vorming en evolutie van een planetair ringenstelsel goed aan te pakken’, zegt hij. Toch moeten Hyodo en zijn team hun modellen nog verbeteren om de vervuiling van de ringen beter in te schatten, stelt hij, zodat ze de leeftijd nauwkeuriger kunnen berekenen.
