Johann Hieronymus Schroeter, vaak aangeduid als Schröter (hoewel er geen bewijs is dat deze naam tijdens zijn leven werd gebruikt), leefde een bescheiden leven als ambtenaar in het Hannover van George III. Hij was hoofdmagistraat van het kleine dorp Lilienthal, nabij Bremen. Dit was geen prestigieuze positie, maar het bood hem de nodige tijd en middelen om zijn passie voor astronomie na te jagen. Gedreven door zijn verlangen naar betere telescopen, begon hij met een klein achromatisch instrument van Dollond, dat hij in 1779 opzet in een bescheiden observatorium. Dit was slechts het begin van zijn weg naar grotere optische instrumenten. Hij schakelde al snel over naar reflectoren van 4 voet en 7 voet, om uiteindelijk een 13-voets reflector te bezitten met een 24-centimeter spiegel. Dit werd gevolgd door een 27-voets telescoop met een spiegel van 47 centimeter, de grootste in Europa op dat moment, die slechts werd overtroffen door de telescoop van William Herschel in Slough, Engeland.

Schroeter's belangstelling ging voornamelijk uit naar het bestuderen van het zonnestelsel, met een bijzondere focus op de Maan. Hij accepteerde, net als Herschel en andere tijdgenoten, dat de kraters op de Maan vulkanisch van aard waren, vergelijkbaar met de Vesuvius. Dit idee werd verder gevoed door een waarneming van Herschel in 1787, waarbij hij een zogenaamde uitbarsting van de kraters Aristarchus, Copernicus en Kepler had opgemerkt tijdens de maanverlichting door het weerkaatste aardlicht (Aarde-schijn) op de nacht van 19-20 april. Geïnspireerd door deze observatie, besloot Schroeter in de winter van 1787-1788 zijn focus te verleggen en zich toe te leggen op een ambitieus onderzoeksprogramma. Dit leidde tot zijn plan om een topografische kaart van de Maan te maken, met een schaal van 118 cm per diameter van de Maan. Na een korte periode van reflectie, besloot hij echter om dit idee te laten varen, aangezien de hoeveelheid en complexiteit van de maanlandschapskenmerken hem te veel werden. In plaats daarvan ontwikkelde hij een serie ‘speciale kaarten’ die bepaalde regio's van de Maan onder verschillende observatieomstandigheden toonden.

Deze werkmethode resulteerde in twee omvangrijke volumes, Selenotopographische Fragmente (Selenotopografische Fragmenten), die in 1791 en 1802 werden gepubliceerd op zijn eigen kosten. Ondanks dat de tekeningen soms onhandig waren en de tekst zwaar en soms bijna belachelijk langdradig, legde het boek de fundamenten voor de wetenschap van de maanlandschapskaartografie, ook wel selenografie genoemd. Schroeter’s bijdragen aan de maanwetenschap waren onder andere de ontdekking dat de zogenaamde ‘zeeën’ van de Maan talloze onregelmatigheden bevatten: geïsoleerde pieken, kleine kraters en ‘plooiruggen’. Hij herontdekte ook – of herkende in ieder geval – kenmerken die al eerder waren waargenomen door Christiaan Huygens, maar nooit gepubliceerd. Onder deze kenmerken bevonden zich Schroeter’s Vallei, de Hyginus Rille en de Rechte Muur. Hij was de eerste die de Ariadeus-spleet herkende en ontdekte de mysterieuze maanskegels, waarvan de aard destijds onbekend was, die hij simpelweg ‘bulten’ of ‘verhogingen’ noemde.

De grootste vergissing van Schroeter was zijn overtuiging dat de Maan geologisch actief was. Hij rapporteerde talrijke gevallen waarin kenmerken onterecht als veranderd werden beschouwd, simpelweg omdat ze er in verschillende versies van zijn speciale kaarten anders uitzagen. Hierdoor was Schroeter verantwoordelijk voor het idee dat de Maan vulkanisch actief was, hoewel de veranderingen voornamelijk te vinden waren in kleinere kenmerken. Zijn invloed op de latere maanwetenschap was groot, ook al werden veel van zijn theorieën uiteindelijk weerlegd.

Schroeter’s invloed bleef echter niet beperkt tot zijn eigen werk. Onder zijn volgelingen bevond zich Franz von Paula Gruithuisen, een arts en docent aan de Universiteit van München. Na de aanschouwing van de Grote Komet van 1811 richtte Gruithuisen zich ook op de astronomie, geholpen door de uitstekende achromatische telescopen die door de opticien Joseph von Fraunhofer in München werden vervaardigd. Hij voegde tientallen nieuwe rilles toe aan de weinige die Schroeter had geïdentificeerd, waaronder het delicate Triesnecker-systeem ten zuiden van Mare Vaporum. Maar de meest verrassende ontdekking die Gruithuisen aankondigde, was in juli 1822. In het donkere gebied Sinus Aestuum, gelegen langs de terminator van de Eerste Kwart Maan, dacht hij dat hij de contouren van een stad op de Maan zag. Aanvankelijk dacht hij dat hij vanuit een steile bergkijk de bovenkant van een stad voor zich zag. Het nieuws verspreidde zich snel door Europa en de zogenaamde ‘stad op de Maan’ werd een onderwerp van discussie. De Oostenrijkse kanselier, prins Klemens von Metternich, stopte zelfs even met het organiseren van de machtsbalans in het post-Napoleontische Europa om zijn eigen waarneming van de stad in de Maan te melden.

Het idee van een maanstad bleef echter niet standhouden. Het bleek al snel dat de schaling van de waargenomen kenmerken het idee van een ‘maanstad’ onnauwkeurig maakte. De Engelse ingenieur en selenograaf T.G.E. Elger wees later op de feitelijke dimensies van de objecten op de Maan, waarmee hij aantoonde dat de ruimte die Gruithuisen beschreef veel te groot was om als een stad geïnterpreteerd te worden. Het leek er uiteindelijk op dat Gruithuisen zijn verbeelding had laten overnemen.

Wat belangrijk is om te begrijpen bij het bestuderen van deze vroege maanwetenschappers is dat hun werk een weerspiegeling is van zowel de wetenschappelijke nieuwsgierigheid als de beperkingen van de technologie van hun tijd. De telescopen die ze gebruikten waren geen wetenschappelijke wonderen zoals we die nu kennen, en toch slaagden ze erin om de basisprincipes van selenografie te leggen. Veel van de theorieën en ideeën die ze formuleerden, zouden later worden weerlegd, maar hun invloed op de ontwikkeling van de maanwetenschap is onmiskenbaar. Het is belangrijk te begrijpen dat de ontdekkingen van de vroege astronomen niet alleen hun vermogen om de Maan te observeren weerspiegden, maar ook de culturele en wetenschappelijke context van hun tijd, waarin verbeelding vaak een grotere rol speelde dan we nu zouden verwachten.

Wat kan de donkere NEB-projecties ons leren over de atmosfeer van Jupiter?

De diepste kenmerken die zichtbaar zijn in de Jovische atmosfeer, op een diepte van ongeveer 100 km onder de bovenste wolkenlaag, verschijnen als duidelijk blauwe vlekken. Sinds 1911 is de zuidelijke rand van de Noordelijke Equatoriale Band (NEB) de locatie van een heel gezin van donkerblauwe vlekken en bijbehorende blauwe festoenen die zich ver uitstrekken in de Equatoriale Zone (EZ). De planeet Jupiter wordt meestal omcirkeld door twaalf tot veertien van deze kenmerken, die op afstanden van 25 tot 35 graden lengtegraad van elkaar liggen. Alle vertonen rotatieperioden van 9 uur, 50 minuten en 30 seconden, en blijven vrijwel stationair op de lengtegraden die ze bezetten.

De donkere NEB-projecties verschijnen als ‘hete vlekken’ in het infrarood, wat bewijst dat ze breuken zijn in het doorgaans ondoorzichtige deken van ammoniakcirrus en ammoniumhydrosulfide-nevel, waarlangs warmte van de diepere lagen naar buiten kan lekken. Het is bijzonder merkwaardig dat deze kenmerken vóór 1911 zich aan de noordrand van de Zuidelijke Equatoriale Band (SEB) bevonden, wat betekent dat er tussen 1887 en 1908 verschillende prominente SEB-vlekken werden waargenomen door toonaangevende astronomen. In 1911 vond echter een mysterieuze omkering van zuid naar noord plaats, wat sindsdien het heersende patroon is.

Deze donkere projecties zijn van bijzonder belang, aangezien een van deze vlekken toevallig werd binnengedrongen door de Galileo-atmosferische sonde tijdens haar afdaling door de Jovische atmosfeer op 7 december 1995. De precieze locatie van de toegang was de zuidelijke rand van de NEB, op een breedtegraad van 6,5° N, het grensgebied van de EZ en de NEB, de locatie van een van de snelst draaiende luchtstromen op de planeet. Terwijl de sonde dieper in de atmosfeer afdaalde, namen de windsnelheden toe, wat bevestigde dat, in tegenstelling tot op aarde waar circulatiecellen worden gegenereerd door zonnewarmte, het windsysteem van Jupiter grotendeels wordt aangedreven door interne warmte.

Op een diepte van 155 km onder de bovenste wolkenlaag bereikte de temperatuur 150°C, terwijl de atmosferische druk ongeveer 22 keer die van de aarde op zeeniveau was. Op dat punt bezweek de sonde onder de extreme omstandigheden. Gedurende haar tocht vond de sonde weinig bewijs van de eerder veronderstelde drieledige wolkenlagen van ammoniak, ammoniumhydrosulfide en water. Dit was echter niet verrassend, aangezien de sonde daadwerkelijk een opening in de wolken betrad. Latere ruimtesondes bevestigden dat er zich inderdaad een laag waterwolken bevindt op een diepte van 50 tot 65 km onder de wolkentoppen, en zagen bliksemflitsen zoals die in aardse onweersbuien. Opmerkelijk is echter dat bliksem ook plaatsvond hoger in de atmosfeer, waar de temperaturen eigenlijk te laag zouden moeten zijn voor water om vloeibaar te blijven. Dit werd mogelijk gemaakt door de aanwezigheid van ammoniak, die als een antivries werkt.

Een andere onverwachte ontdekking door de Juno-sonde was dat de ammoniakdampen beneden de ammoniakijs-wolkentoppen niet gelijkmatig waren verspreid door de hevige windsnelheden, zoals oorspronkelijk verwacht. In plaats daarvan werden er gebieden aangetroffen, tot dieptes van wel 200 km, met relatief weinig ammoniak. Waar is de ammoniak heen gegaan? Het blijkt dat de ammoniakdruppels zo groot werden dat ze te zwaar werden om in de lucht te blijven, waardoor ze als hagelstenen (of ‘mush balls’) naar beneden regenden en veel ammoniak meevoerden naar de diepere lagen van de Jovische atmosfeer.

Op grotere dieptes blijven de druk en temperatuur gestaag stijgen. Aangezien Jupiter voor 90 procent uit waterstof en 10 procent uit helium bestaat, wordt de interne structuur van de planeet voornamelijk bepaald door het gedrag van waterstof onder steeds extremere omstandigheden. Alleen in de buitenste schil van de planeet, tot een diepte van ongeveer duizend kilometer, bestaat waterstof als moleculair gas. Dieper in de planeet begint het waterstof te veranderen in een dichte vloeistof en uiteindelijk, bij drukken van enkele miljoenen aardse atmosferen, wordt het waterstof een vast metaal – een elektronengeleider. De rotatie van deze metalen waterstofkern produceert krachtige elektrische stromen die het intense magnetische veld van de planeet genereren, het sterkste van alle planeten in ons zonnestelsel.

In het centrum van de planeet bevindt zich vermoedelijk een klein kerngebied dat bestaat uit gesteente en superionisch ijs. Dit ijs is een elektrisch geleider, waarbij de waterstofkernen zich als een vloeistof gedragen, terwijl de zwaardere zuurstofatomen in een vast kristallijn patroon blijven. Dit heeft de mogelijkheid om elektriciteit te geleiden.

Wetenschappers hadden verschillende modellen voor de vorming van Jupiter, die verschillende verwachtingen over de interne structuur opriepen. Het ‘bottom-up’-model stelde dat Jupiter begon als een solide lichaam, wat zou hebben geleid tot een dichte kern omgeven door een vloeibare waterstof- en heliummantel. Het ‘top-down’-model stelde daarentegen dat de planeet rechtstreeks uit de zonnenevel instortte, wat leidde tot een structuur van steeds dichtere vloeistoffen tot aan het centrum, zonder een echte kern. De Juno-sonde heeft bewijs gevonden dat het ‘bottom-up’-model waarschijnlijker is. Jupiter heeft een diffuse kern die zich mengt met de mantel, wat kan zijn ontstaan door de accretie van stof en gas uit de protoplanetaire schijf of door de inslag van een planeet van ongeveer 10 aardmassa’s enkele miljoenen jaren na de vorming van Jupiter, waardoor de kern werd verstoord.

Wat betreft de migratie van Jupiter tijdens de planeetvorming: Jupiter bevond zich oorspronkelijk niet op zijn huidige positie, maar werd later door gravitationele effecten van omringend gas naar binnen getrokken. Dit verklaart deels waarom Jupiter meer warmte uitstraalt dan het van de zon ontvangt – de warmte van de planeetvorming kan alleen langzaam naar buiten ontsnappen door convectie.

De magnetosfeer van Jupiter is enorm. Het volume ervan is zo groot dat, als onze ogen gevoelig zouden zijn voor radio-emissies, het het dubbele van de schijnbare diameter van de volle maan zou bestrijken. Alle manen van de planeet bevinden zich in deze magnetosfeer, en vooral Io, een van de Galilese manen, heeft een intensere interactie met het magnetisch veld, wat de radiobursts van Jupiter versterkt.

Hoe de semantische-mappingfunctie de relatie tussen taal en de werkelijkheid verklaart
Wat zijn de eigenschappen van een tensorveld en hoe beïnvloeden commutatoren het gedrag van vectorvelden?
Hoe kan ongecontroleerde domeinaanpassing de registratie van verschillende beeldmodaliteiten in luchtvaartsystemen verbeteren?
Hoe Data Management de Wetenschappelijke Onderzoek naar de Zeebodem Ondersteunt
Hoe Het Media-Ecosysteem Het Democratische Proces Beïnvloedt: De Verhouding Tussen Politiek, Persvrijheid en Publieke Opinie