Een internationaal team van astronomen, onder leiding van Yamila Miguel (SRON/Leidse Sterrewacht), heeft ontdekt dat de gassen in Jupiters omhulsel niet uniform zijn verdeeld. Het binnenste deel bevat meer metalen dan het buitenste. Bij elkaar opgeteld zijn de metalen goed voor 11 tot 30 keer het gewicht van de Aarde, dus 3-9% van Jupiters totale gewicht. Dat is genoeg om te concluderen dat kilometersbrede ruimterotsen—planetesimalen—een rol moeten hebben gespeeld in de formatie van Jupiter. Publicatie op 8 juni in Astronomy & Astrophysics.

Toen ruimtemissie Juno (NASA) in 2016 bij Jupiter arriveerde, vingen we een glimp op van de wonderlijke schoonheid van de grootste planeet in ons zonnestelsel. Buiten de beroemde Grote Rode Vlek blijkt Jupiter bezaaid te zijn met nog veel meer orkanen, die hem bijna de verschijning en mystiek geven van een Van Gogh schilderij. Het omhulsel van de planeet, onder de dunne zichtbare laag, is daarentegen niet meteen waarneembaar. Toch is Juno in staat om er een beeld van te schetsen door het zwaartekrachtsveld te meten boven verschillende locaties. Dat biedt astronomen informatie over de inwendige samenstelling, die anders is dan wat we zien aan het oppervlak.

Een internationaal team van astronomen, onder leiding van Yamila Miguel (SRON/Leidse Sterrewacht), heeft nu ontdekt dat het omhulsel niet zo homogeen en gemengd is als eerder gedacht. In plaats daarvan loopt de concentratie van “metalen”—elementen zwaarder dan waterstof en helium—op naarmate je dichter bij het centrum van de planeet komt. Om tot hun conclusies te komen, heeft het team een aantal theoretische modellen gebouwd die zich houden aan de limieten die de waarnemingen van Juno opwerpen.

De verdeling van metalen is voor astronomen interessant omdat die ze informatie geeft over hoe een planeet is ontstaan. In Jupiters omhulsel blijken de metalen niet uniform verdeeld, met meer in het binnenste deel dan in het buitenste deel. In totaal is er tussen de 11 en 30 maal de massa van de Aarde aan metalen te vinden. Miguel: ‘Er zijn twee mechanismen voor een gasreus als Jupiter om metalen te verwerven tijdens zijn formatie: via het aantrekken van kleine steentjes of van grotere planetesimalen. We weten dat als een babyplaneet eenmaal groot genoeg is, hij de kleine steentjes weg gaat duwen. De rijkdom aan metalen binnen Jupiter die we nu zien is onmogelijk te verwerven vóór dat moment. Dus we kunnen het scenario uitsluiten met alleen steentjes als vaste stoffen tijdens Jupiters formatie. Planetesimalen zijn te groot om te weg te duwen, dus die moeten een rol hebben gespeeld.’

De ontdekking dat het binnenste deel van het omhulsel meer zware elementen heeft dan het buitenste deel, betekent dat de hoeveelheid gestaag afneemt naar buiten toe, in plaats van dat er een homogene mix is door het hele omhulsel. ‘Eerder dachten we dat Jupiter convectie heeft, zoals kokend water, wat het compleet door elkaar zou husselen,’ zegt Miguel. ‘Maar onze ontdekking laat iets anders zien.’

Publicatie

Y. Miguel, M. Bazot, T. Guillot, S. Howard, E. Galanti, Y. Kaspi, W. B. Hubbard, B. Militzer, R. Helled, S. K. Atreya, J. E. P. Connerney, D. Durante, L. Kulowski, J. I. Lunine, D. Stevenson, S. Bolton, ‘Jupiter’s inhomogeneous envelope’, Astronomy & Astrophysics