Het was lange tijd onduidelijk hoe Venus zich in de ruimte gedroeg. De planeet, gehuld in een dikke wolkenmantel, weerstond elke poging om haar werkelijke aard te begrijpen. Tot in de jaren vijftig bleef de planeet een raadsel, met het vermoeden dat de rotatieperiode ergens tussen de 24 uur en 224,7 dagen lag, maar zonder duidelijke feiten. Astronomen waren gebonden aan visuele waarnemingen, die, hoewel gedetailleerd, geen zekerheid boden over de dynamica van de planeet. Zelfs de beroemde waarnemer Antoniadi, die Venus in de jaren twintig observeerde, vond weinig meer dan diffuse vlekken en vage markeringen, wat de studie van de planeet weinig motief gaf.

Het was pas in de late jaren vijftig, met de opkomst van fotografische technieken, dat een amateurastronoom, Charles Boyer, door zijn nauwgezette werk de rotatie van Venus begon te doorgronden. Boyer, die tot die tijd zijn tijd voornamelijk als rechter doorbracht, besloot zijn kansen te benutten toen Venus zich in 1957 gunstig boven de horizon vertoonde. Hij bouwde een eenvoudige Newtoniaanse reflector en begon zijn eigen fotografische waarnemingen van de planeet, hoewel zijn apparatuur niet ideaal was. De resultaten die Boyer verkreeg, waren niet spectaculair, maar opmerkelijk: hij leek een vage, donkere vlek te detecteren die zich elke vier dagen herhaalde nabij de terminator van Venus.

Na enkele maanden van geduldig observeren, realiseerde Boyer zich dat deze vlekken, die telkens op dezelfde plek terugkeerden, een aanwijzing konden zijn voor de rotatie van de planeet. In september 1957 rapporteerde hij zijn bevindingen aan Henri Camichel, een professionele astronoom die werkte in Pic du Midi. Camichel, die Venus ook in het ultraviolet waarnam, bevestigde de bevindingen van Boyer, met als belangrijk detail dat de rotatie van Venus in de tegenovergestelde richting plaatsvond dan die van de Aarde. In plaats van van west naar oost, zoals bij de meeste planeten, leek Venus van oost naar west te draaien, oftewel een retrograde rotatie. Dit was een onverwachte en opmerkelijke ontdekking.

De bevindingen van Boyer en Camichel werden in eerste instantie met scepsis ontvangen. Vooral de rotatieperiode van vier dagen werd als onmogelijk beschouwd. Carl Sagan, een vooraanstaand astronoom, noemde het "theoretisch onmogelijk" en beschreef het werk van de amateurs als onbetrouwbaar. Desondanks bleven Boyer en Camichel vastberaden in hun onderzoek. Boyer had een scherp oog voor detail en gebruikte eenvoudige meetinstrumenten om de beweging van de vlekken op de foto's nauwkeurig te registreren. Elke dag maakte hij een reeks van tien foto's, waaruit hij de gemiddelde positie van de vlekken berekende. Zijn methodische benadering legde de basis voor verder onderzoek naar de rotatie van Venus.

In de loop van de tijd werd het duidelijker dat Venus een ongewone rotatie had, wat essentieel was voor het begrijpen van haar atmosfeer en de dynamica van haar wolken. Boyer en Camichel hadden niet alleen de rotatie van de planeet ontdekt, maar ook de manier waarop deze rotatie de atmosferische processen beïnvloedde. Hoewel de informatie destijds revolutionair was, zou het nog vele jaren duren voordat de bredere wetenschappelijke gemeenschap deze bevindingen volledig accepteerde.

Het is belangrijk te beseffen dat de ontdekking van Boyer niet het einde van het onderzoek naar Venus markeerde, maar eerder een beginpunt. De retrograde rotatie bood een nieuw perspectief op de planeet en leidde tot verder onderzoek naar de samenstelling van de atmosfeer en de complexiteit van de wolkenlagen die Venus bedekken. Het benadrukt ook de waarde van de bijdragen van amateurwetenschappers die, ondanks beperkte middelen, door geduld en nauwkeurigheid wezenlijke doorbraken kunnen realiseren in de wetenschap.

Bovendien toont dit verhaal aan hoe de wetenschap werkt: nieuwe ontdekkingen komen vaak met obstakels, vooral wanneer ze de gevestigde theorieën uitdagen. Het is van belang te begrijpen dat wetenschappelijke vooruitgang vaak gepaard gaat met scepticisme en tijd vereist om de juistheid van een theorie te bevestigen. Het geduld van Boyer en Camichel, evenals hun bereidheid om nieuwe technologieën en technieken te gebruiken, was essentieel om Venus van een raadsel naar een meer begrepen object in ons zonnestelsel te transformeren.

Hoe impacten van asteroïden de aarde en het leven hebben beïnvloed

De studie die hier besproken wordt, komt van een satelliet die weinig publiciteit heeft gekregen: AKARI, een infrarood sterrenkundige observatorium dat in 2006 door Japan werd gelanceerd en een catalogus van meer dan 5.000 asteroïden produceerde. In de wetenschap is het niet altijd wat je vindt, maar wat je niet vindt, dat leidt tot ontdekkingen. De terrestrische planeten zijn gevormd door de botsing en samensmelting van planetesimalen. Men dacht dat de botsingen veel puin zouden genereren van de mantels van deze lichamen, dat op zijn beurt de groeiende planeten zou bombarderen en de samenstelling van de asteroïdengordel zou veranderen. Het gebrek aan enig teken van dit puin onder de asteroïden heeft onderzoekers jarenlang in verwarring gebracht. Het zogenaamde 'Missing Mantle Problem' werd opgelost in 2021: in plaats van rotsachtig puin te creëren, waren deze grote botsingen zo krachtig dat ze de rotsen verdampten tot gas, dat vervolgens het zonnestelsel verliet.

Gerelateerd aan de mantel van de aarde zijn haar continenten, die in het zonnestelsel eigenlijk heel bijzonder zijn: de aarde is de enige planeet waarvan bekend is dat ze continenten heeft. De vraag hoe deze zijn gevormd, was het onderwerp van een recente studie aan de Curtin Universiteit in Australië. Het best bewaarde continentale restant ter wereld is het Pilbara Craton in West-Australië. Dit werd in drie fasen opgebouwd, beginnend 3,6 miljard jaar geleden toen de impact van een gigantische asteroïde of komeet een deel van de aardkorst wegblies, wat op zijn beurt massale mantelversmelting triggereerde bij temperaturen boven de 700°C. Dit steeg door de korst om de basis van een continent te vormen.

Tot 2022 werd gedacht dat de oppervlakt samenstelling van asteroïden miljoenen jaren stabiel was. Maar een studie van de asteroïde Bennu door de OSIRIS-REx ruimtemissie, die in 2016 werd gelanceerd, heeft onthuld dat snelle temperatuurveranderingen rotsen op het oppervlak kunnen afbreken in tijdsbestekken van 10.000 tot 100.000 jaar. Onderzoekers bestudeerden de lengtes en hoeken van scheuren in rotsen op het oppervlak die verband hielden met de op- en ondergang van de zon elke 4,3 uur als oorzaak. Met temperaturen van 127°C overdag, gevolgd door –23°C ’s nachts, breken interne spanningen in de rotsen ze af. Terwijl Bennu een jonge topografie heeft, is het nog steeds samengesteld uit rotsen die miljarden jaren hebben overleefd in een omgeving met lage zwaartekracht en vacuüm. Het ruimteweer dat ze ontdekten heeft implicaties voor de bewaard gebleven oorspronkelijke handtekening die werd verworven tijdens de accretiefase van de protoplanetaire schijf van ons zonnestelsel.

Een andere lang aangehouden opvatting die door planetaire wetenschappers vaak als ‘ontvangen wijsheid’ wordt gekarakteriseerd, is dat het krateringspercentage op aarde de afgelopen 600 miljoen jaar sterk varieerde, met verschillende prominente pieken. Onderzoek uit 2022 heeft echter het tegenovergestelde aangetoond. In een studie van Mars-kraters werd geen variatie gevonden in de flux van grote en kleine asteroïden in de afgelopen 600 miljoen jaar. In aanvulling op verwering, worden kleine asteroïden onderworpen aan een kracht die wordt veroorzaakt door de vertraging tussen de opname van zonneverwarming overdag en de daaropvolgende afkoeling ’s nachts. Hoewel het effect van dit ‘Yarkovsky-effect’ minimaal is, heeft het op lange tijdschaal enorme gevolgen; het is gemeten voor 234 nabij-Aarde asteroïden (NEA's), maar niet in de hoofdgordel. De onderzoekers stellen dat hun bevindingen 'consistent zijn met het traditionele model voor het leveren van asteroïden aan planetenovergangsbaanresonanties: het Yarkovsky-effect duwt langzaam het grote puin van asteroïdenbotsingen naar baanresonanties, terwijl kleiner puin door botsingsketens wordt gegrond'. Samen met gegevens van de maan, zet deze studie ons begrip op een nieuw pad – noch de aarde, de maan, noch Mars hebben een krater-piek ervaren in hun geologische geschiedenis.

Mars herbergt verder bewijs van asteroïdenimpacten in de vorm van zand. Volgens een studie uit 2022 wordt overal op de planeet glas aangetroffen – asteroïde-impacten smelten rotsen en slingeren deze de Marslucht in; bij afkoeling valt het gesmolten puin weer naar beneden als stukjes glas die zich gedurende meer dan 3 miljard jaar hebben opgehoopt, op sommige plaatsen zelfs tot een halve meter dik.

Wat betreft onze maan, was het algemeen aanvaard dat de grote impactbekkens (kraterdiameters van meer dan 300 km) op het oppervlak van de maan werden gevormd door asteroïdenimpacten. Maar een studie uit 2022 toont aan dat ze in plaats daarvan werden gecreëerd door 'rotsachtige planetesimalen die achterbleven op 0,5–1,5 AU na de accretie van de terrestrische planeten'. En door computersimulaties te gebruiken die de gravitatiehandtekeningen van 5.200 kraters verwijderden, ontdekten onderzoekers dat asteroïdenimpacten de noord- en zuidpool van de maan 300 km hadden verschoven.

Lunar impactgegevens, afgeleid van een studie van minuscule glazen bolletjes die in 2020 door het Chang'e-5 ruimtevaartuig naar de aarde werden teruggebracht, geven aan dat de maan ook werd getroffen op een leeftijd die overeenkomt met de impact op aarde die de dinosaurussen uitstierf. Dit suggereert dat de gigantische asteroïde die de aarde trof, gezelschap had van asteroïden die met hem meevlogen.

Er is een nauwe verbinding tussen asteroïden, kometen en meteorieten (er wordt sinds de jaren 80 een conferentie, ACM, over dit onderwerp gehouden). Een studie uit 2021 onthulde het bestaan van 88 asteroïden die verborgen zitten in het puin dat de Taurid-meteorenregen elke oktober produceert. Zowel de komeet Encke als de asteroïden zijn afkomstig van een ouderlichaam (vermoedelijk 100 km breed) dat 20.000 jaar geleden uiteenviel. De asteroïden in de Taurid-stroom zijn mogelijk gevaarlijk voor de aarde; men denkt dat het grote Tunguska-botsingsevent van 1908 in Rusland werd veroorzaakt door een object uit deze stroom. De meteoriet van Chelyabinsk, die meer dan 1.500 mensen verwondde toen deze in 2013 boven Rusland uiteenbrak, kwam waarschijnlijk ook uit het Taurid-complex, aldus de auteurs. Een microscopische analyse van de fragmenten van Chelyabinsk baanbreekt een nieuwe manier om meteorieten gedurende hun hele bestaan te dateren.

Uit de eerder genoemde studie over het Pilbara Craton 3,6 miljard jaar geleden, stellen de auteurs: ‘Het leven zelf is mogelijk rond dezelfde tijd ontstaan – met water zouden impactevents een vereiste kunnen zijn voor het creëren van bewoonbare omgevingen in het zonnestelsel en daarbuiten.’ De frequentie van deze inslagen in het geologische verleden is tot nu toe ernstig onderschat. Een studie uit 2021 onder leiding van Simone Marchi concludeerde dat de inslagen zo frequent waren dat hun aanwezigheid de tijd vertraagde wanneer zuurstof op onze planeet begon zich op te hopen. De ontdekte botsingspercentages wijzen erop dat impactoren de planeet ongeveer elke 15 miljoen jaar troffen, ongeveer 10 keer hoger dan de vorige modellen suggereerden. Het bewijs kwam van hetzelfde soort zand dat op Mars werd gevormd, door asteroïden of kometen die rotsen op aarde verdampten. Toen de bombardementen ongeveer 2,4 miljard jaar geleden afnamen, onderging de aarde een belangrijke chemische verschuiving, wat leidde tot de ‘Great Oxidation Event’, waardoor zuurstofademend leven zich kon ontwikkelen.

Recent onderzoek heeft zelfs veel verder terug in de tijd gekeken, naar wat de Hadean Aarde wordt genoemd, een periode die begon met de vorming van onze planeet en eindigde 4 miljard jaar geleden. Toen was de atmosfeer gedomineerd door kooldioxide en stikstofgas. Om het idee te ondersteunen dat het materiaal voor het ontstaan van leven op aarde werd geleverd door meteorieten, moesten die meteorieten nucleobasen bevatten om genetische informatie in DNA en RNA op te slaan. Hoewel sommige nucleobasen al zijn aangetroffen in oude meteorieten, werd recent bewijs voor meer bevestigend waargenomen.

Hoe de Grote Witte Vlekken op Saturnus zich Ontwikkelen en Wat Ze ons Kunnen Leren over het Planetaire Weer

Saturnus is zonder twijfel een van de meest intrigerende en visueel opvallende planeten in ons zonnestelsel. Naast zijn indrukwekkende ringenystemen, die het tot de mooiste planeet maken, is het de atmosferische dynamiek van de gasreus die het onderwerp van veel wetenschappelijk onderzoek vormt. De planeet lijkt op het eerste gezicht misschien rustig, maar achter de schijnbare kalmte schuilen enkele van de meest dramatische meteorologische verschijnselen die we kennen: de Grote Witte Vlekken.

Deze massieve stormsystemen, die zich om de paar decennia voordoen, zijn een van de opvallendste kenmerken van Saturnus' atmosfeer. Ze ontstaan wanneer enorme atmosferische opstijgingen, vergelijkbaar met de cumulonimbuswolkstructuren van stormen op aarde, zich ontwikkelen tot uitbarstingen die de planeet in hun grip krijgen. De eerste Grote Witte Vlek werd in 1876 waargenomen door de Amerikaanse astronoom Asaph Hall, die een heldere, goed gedefinieerde vlek ontdekte in de Evenaarzone van Saturnus. Wat zijn ontdekking bijzonder maakte, was niet alleen de helderheid van de vlek, maar ook het feit dat hij een onjuiste ephemeris gebruikte, wat hem ertoe bracht de juistheid van de bestaande waarnemingen in twijfel te trekken. Dit leidde uiteindelijk tot Hall's beroemde ontdekking van de twee manen van Mars.

In de loop der jaren zijn er verschillende Grote Witte Vlekken waargenomen, met de meest opmerkelijke in 1903, 1933, 1960, 1990, 2010 en 2015. Interessant genoeg volgt de verschijning van deze vlekken vaak een cyclus van ongeveer dertig jaar, wat suggereert dat ze een seizoensgebonden fenomeen zijn. De laatste Grote Witte Vlek in 2010, bijvoorbeeld, begon in de zomer van Saturnus' noordelijke hemisfeer en breidde zich snel uit. Gedurende enkele maanden veranderde het stormgebied het uiterlijk van de planeet drastisch, waarbij het een enorme staart van witte ammoniakwolkjes achterliet die zich over honderdduizenden kilometers uitstrekten. Het was een van de spectaculairste meteorologische gebeurtenissen die met behulp van telescopen konden worden waargenomen.

Saturnus' atmosfeer is niet alleen interessant vanwege de Grote Witte Vlekken, maar ook vanwege de structurele en chemische samenstelling die overeenkomsten vertoont met die van Jupiter. Beide planeten hebben een atmosferische gelaagdheid: onderaan bevinden zich waterwolken, gevolgd door ammoniumhydrosulfidewolkjes, en bovenaan de ijskoude wolken van bevroren ammoniak, die getint zijn door zwavel- en fosforverbindingen. Dit maakt de atmosfeer van Saturnus enorm complex en dynamisch. Het grootste verschil tussen Saturnus en Jupiter is dat Saturnus aanzienlijk lichter is, met slechts 30 procent van de massa van Jupiter, ondanks dat het slechts 15 procent kleiner is in diameter. Deze lagere massa betekent dat de zwaartekracht van Saturnus minder sterk is, wat bijdraagt aan het effect van opwaartse convectie in de dieper gelegen atmosfeerlagen, waardoor stormen zoals de Grote Witte Vlekken kunnen ontstaan.

De dynamiek van deze stormen is fascinerend. Het mechanisme dat leidt tot de vorming van deze stormen wordt gekarakteriseerd door een complex interactieproces tussen koude, droge lucht die naar beneden zakt en warme, vochtige lucht die opstijgt. Deze interactie veroorzaakt titanenstormen die intens genoeg zijn om ver buiten hun oorspronkelijke grenzen uit te breiden, wat leidt tot het ontstaan van de enorme witte wolkenformaties die kenmerkend zijn voor de Grote Witte Vlekken. Wetenschappers zoals Andrew Ingersoll van Caltech hebben onderzocht hoe de seizoensgebonden afkoeling van de bovenste atmosfeer van Saturnus een rol speelt in het ontstaan van deze stormen. Wanneer de lucht afkoelt, condenseert waterdamp en regent uit, wat de atmosfeer minder dicht maakt. Pas als de dichtheid van de lucht weer toeneemt, wordt de convectie hervat, wat de stormen op gang brengt.

Wat deze fenomenen zo bijzonder maakt, is niet alleen hun zeldzaamheid, maar ook het feit dat ze een dieper inzicht bieden in de manier waarop gasreuzen zoals Saturnus hun interne warmte beheren. Terwijl de zon ver verwijderd is en slechts een zwakke invloed heeft op de temperatuur van de planeet, is het de interne warmte van Saturnus die de seizoensgebonden verandering van de atmosfeer aandrijft. Dit komt in schril contrast met Jupiter, wiens kleine axiale kanteling van slechts drie graden ervoor zorgt dat seizoensgebonden effecten verwaarloosbaar zijn.

Naast de Grote Witte Vlekken zijn er ook andere stormen en fenomenen die de atmosfeer van Saturnus kenmerken, zoals de meer constante winden en bredere jetstreams die de planeet omarmen. De snelheid van de winden op Saturnus kan tot vier keer zo hoog zijn als die op Jupiter, en de atmosferische dynamiek is daardoor veel complexer. Saturnus is dus allesbehalve rustig, en hoewel het door zijn beroemde ringen het meest herkenbaar is, onthult de planeet een geheimzinnige en altijd veranderende atmosfeer die de nieuwsgierigheid van wetenschappers blijft prikkelen.

Jak porozumět arabskému písmu: základy a principy
Jaké to je být dívkou na venkově v čase války?
Jak velké jazykové modely zlepšují strojový překlad?