De maan heeft al eeuwenlang de verbeelding van mensen aangewakkerd, maar het duurde tot de zeventiende eeuw voordat er een systematische poging werd ondernomen om haar kenmerken te benoemen en in kaart te brengen. De Italiaanse jezuïet Giovanni Riccioli introduceerde in zijn werk Almagestum novum (1651) een systeem van benoeming dat tot op de dag van vandaag invloedrijk is. In zijn opzet noemde hij de donkere, relatief gladde gebieden van de maan "maria" (zeeën), hoewel er in werkelijkheid geen water op de maan aanwezig is. Deze gebieden kregen poëtische namen zoals Mare Imbrium (Zee van de Regen), Oceanus Procellarum (Oceaan van Stormen), Mare Tranquillitatis (Zee van de Rust) en Mare Serenitatis (Zee van de Vrede). De kraters werden vernoemd naar filosofen, wetenschappers en wiskundigen. Ondanks de gebreken van dit systeem, zoals de onjuiste associatie met zeëen en de beperkte representatie van vrouwelijke figuren, heeft Riccioli's indeling zich bewezen als uiterst praktisch en wordt ze tot op heden gebruikt.

Andere kaarten volgden, zoals de 'grote kaart' van Giovanni Domenico Cassini, die gebaseerd was op de tekeningen van de beroemde kunstenaars Sébastien Leclerc en Jean Patigny. Een van de meest intrigerende kenmerken die op deze tekeningen werd vastgelegd, maar niet op de uiteindelijke kaart werd getoond, was de zogenaamde Mare Orientale, nu bekend als de ‘Oostelijke Zee’. Dit gebied, dat slechts onder bepaalde gunstige libraties zichtbaar is, heeft vele malen ontdekt, vergeten en opnieuw ontdekt geweest door de eeuwen heen. In de tijd vóór de ruimtevaart kon niemand vermoeden dat dit gebied in werkelijkheid een van de meest indrukwekkende kenmerken van het maangezicht zou blijken te zijn: een groot bekken met meerdere ringen, ontstaan door een gigantische inslag zo’n 3,8 miljard jaar geleden. Het is een van de best bewaarde exemplaren van zijn soort, en heeft daarmee bijzondere wetenschappelijke waarde.

Met de opkomst van de ruimtevaart en de mogelijkheid om de maan in detail te bestuderen, werd het lange tijd onopgemerkte Mare Orientale voor het eerst grondig onderzocht. De kennis over de maan ontwikkelde zich echter pas in de achttiende en negentiende eeuw tot een meer zelfstandige wetenschappelijke interesse. Gedurende deze tijd waren maanobservaties in veel gevallen nog sterk verbonden met de zoektocht naar een oplossing voor het longitudeverlies. De zogenaamde ‘methode van de lunaren’, waarbij men de positie van de maan ten opzichte van de sterren gebruikte om de geografische lengte te berekenen, was lange tijd het belangrijkste doel van maanstudies. Uiteindelijk zou de marinechronometer van John Harrison, een precisiehorloge dat meer dan dertig jaar vernieuwingen en experimenten vereiste, een praktische oplossing bieden voor het longitudepuzzle, waarmee een eind kwam aan de afhankelijkheid van de maan om de tijd nauwkeurig te meten.

Hoewel de studie van de maan dus ooit voornamelijk gericht was op praktische doeleinden, begon aan het einde van de achttiende en het begin van de negentiende eeuw de maan zelf een object van wetenschappelijke fascinatie te worden. Het idee dat de maan een dynamische wereld was, met steeds wisselende verlichting en geologische kenmerken die door de verschillende libraties afwisselend zichtbaar en verborgen werden, kreeg meer nadruk. Dit dynamische aspect werd bijzonder duidelijk toen de Franse astronoom François Arago de beroemde schrijver en dichter Victor Hugo in 1834 uitnodigde om de maan te observeren met een 24-centimeter Lerebours-refractor. Hugo beschreef het indrukwekkende schouwspel van de maan die zich voor zijn ogen ontvouwde: "Opeens hield ik mijn adem in: een bliksemschicht flitste. Dit was wonderbaarlijk en ontzagwekkend. Ik sloot mijn verblinde ogen. Ik had de zonsopgang op de maan gezien."

Het idee dat de maan meer is dan een lege, dode wereld werd ook versterkt door wetenschappers zoals William Herschel, de grootste astronoom van de achttiende eeuw. Herschel had ooit het idee om een gedetailleerde maankaart te maken, maar had het uiteindelijk opgegeven, omdat hij zich realiseerde hoe moeilijk het zou zijn om een kaart te maken die werkelijk nauwkeurig was. Hij beschreef dit als volgt: "Door de kaarten die ik al heb gezien, merk ik hoe buitengewoon moeilijk het is om enige tekening te maken die precies genoeg is om erop te vertrouwen, omdat geen van deze kaarten enige overeenstemming vertoont met de werkelijkheid." Dit besef betekende echter niet het einde van de maanstudie. Herschel inspireerde de kunstenaar John Russell, die een serie gedetailleerde schetsen van de maan maakte en deze later gebruikte voor het creëren van een maanbol.

Deze overgang van de maan van een praktisch meetinstrument naar een object van kunst en wetenschappelijke nieuwsgierigheid markeerde een belangrijke stap in de ontwikkeling van de maanstudie. De maan werd niet langer alleen gezien als een middel om de tijd te meten of om longitudinale problemen op te lossen, maar als een zelfstaand hemellichaam met zijn eigen mysteries en wonderen. De kaarten van Riccioli en zijn opvolgers gaven de basisstructuur van de maan, maar de continue ontdekking en studie van haar oppervlakte, zowel met behulp van telescopen als met ruimtevaarttechnologie, zorgt ervoor dat de maan haar geheimen niet gemakkelijk prijsgeeft.

Het is belangrijk te beseffen dat, hoewel de maankaarten die in de zeventiende en achttiende eeuw werden gemaakt voor een lange tijd de basis bleven vormen, de maan zelf een dynamisch en veranderlijk object is, waarvan de kenmerken afhankelijk zijn van de geometrie van de maan en de verlichting. Het vermogen om de maan te observeren en te begrijpen hangt af van de positie van de waarnemer en de specifieke omstandigheden van de waarneming, wat de maan tot een van de meest fascinerende en complexe objecten in de hemel maakt.

Hoe de DART-missie de toekomst van asteroïdebescherming verandert

Op 26 september 2022 raakte de NASA DART-sonde (Double Asteroid Redirection Test) de asteroïde Dimorphos, wat niet alleen een doorbraak was voor planetenbescherming, maar ook voor de manier waarop we onze eigen planeet kunnen beschermen tegen de dreiging van asteroïden. De DART-missie markeerde een van de grootste successen van 2022, samen met de Artemis 1 maanmissie en de lancering van de Webb Space Telescope. De missie was bedoeld om te testen of het mogelijk is om de baan van een asteroïde te veranderen door middel van een directe impact. Dimorphos, de maan van de asteroïde Didymos, werd met een snelheid van 6,6 km/s geraakt door een ruimtesonde van 545 kg.

De beelden die werden vastgelegd door de Hubble Space Telescope kort na de impact waren opmerkelijk. Twee uur na de inslag was er al een duidelijke ejecta-cone te zien, die ongeveer 1.000 ton stof de ruimte in slingert. Na 17 uur begon het effect van de zwaartekracht van de nabije Didymos-asteroïde de vorm van deze uitwerpsels te vervormen, waardoor er een draaiende pinwielstructuur zichtbaar werd. Later bleek dat de zon een groot effect had op de kleine deeltjes die uit Dimorphos werden geslingerd, waardoor er een staart van puin ontstond die zich uitstrekte tot 10.000 kilometer lang. Dit was het eerste bewijs dat een inslag op een asteroïde daadwerkelijk een soort staart kan genereren, net zoals een komeet dat doet.

De impact zelf veroorzaakte een krater van tussen de 40 en 60 meter in doorsnee, maar het grootste effect kwam van de materie die werd weggeslingerd. Ongeveer 1 miljoen kilogram materiaal werd van de asteroïde afgestoten, wat Dimorphos meer duwde dan de impact zelf. Dit resultaat gaf wetenschappers waardevolle gegevens over hoe de snelheid van een asteroïde kan worden veranderd door een inslag, wat essentieel is voor het ontwikkelen van effectieve planetenbeschermingsstrategieën.

Naast brute kracht zijn er ook andere methoden in ontwikkeling om asteroïden van koers te brengen. Een veelbelovende technologie is het gebruik van centrifugale systemen die materialen van het oppervlak van een asteroïde kunnen wegwerpen. Dit proces kan, hoewel het langzamer is, een meer gecontroleerde manier bieden om een asteroïde uit zijn baan te krijgen.

Andere missies zijn al op komst. De OSIRIS-REx-sonde, die in 2018 naar de asteroïde Bennu werd gestuurd, keerde in 2023 terug met monsters die rijk zijn aan koolstof en water. In 2024 zal de Europese ruimtevaartorganisatie ESA de Hera-missie lanceren om de effecten van de DART-missie in detail te bestuderen. Daarnaast heeft China plannen om de asteroïde 2020 PN1 in 2026 te deflecteren en onderzoekt Japan de asteroïde Phaethon, die verantwoordelijk is voor de Geminiden meteorenregen.

Niet alleen de verdediging tegen asteroïden is van belang. Er wordt steeds meer nagedacht over het gebruik van asteroïden als bronnen voor mijnbouw. Dit idee, dat al in de sciencefiction werd besproken, krijgt steeds meer vorm met de oprichting van bedrijven die zich richten op het winnen van hulpbronnen in de ruimte. Maar de technologieën voor asteroïdenmijnbouw zullen pas na 2040 commercieel haalbaar zijn. Het belangrijkste aspect van asteroïdenmijnbouw is het begrijpen van de interne samenstelling van de asteroïden. Via missies zoals Gaia wordt er steeds meer bekend over de dichtheid en de samenstelling van deze objecten, wat cruciaal is voor toekomstige mijnbouwinspanningen.

Het is belangrijk om te beseffen dat de mogelijkheden van asteroïden in de ruimte niet alleen voor de aarde zelf van belang zijn. Er wordt al gespeculeerd over het gebruik van asteroïden om bijvoorbeeld klimaatverandering tegen te gaan. Door de baan van een asteroïde te wijzigen en deze in kleine deeltjes te breken, zou men theoretisch 1% van het zonlicht kunnen blokkeren, waardoor de opwarming van de aarde kan worden verminderd. Dit zou echter geen permanente oplossing zijn, aangezien het probleem van de infrarooduitstraling van de aarde een veel langere tijdschaal heeft.

De toekomst van asteroïden en hun rol in de verdediging van de aarde is dus niet alleen een wetenschappelijke uitdaging, maar ook een ethische. Hoe gaan we om met de middelen die we in de ruimte ontdekken? De manier waarop we onze eigen natuurlijke hulpbronnen op aarde beheren, geeft weinig vertrouwen in hoe we in de toekomst ruimtebronnen zouden kunnen benutten zonder negatieve gevolgen. Dit vraagt om een zorgvuldige en verantwoorde aanpak, die zowel het behoud van de aarde als de verkenning van de ruimte in evenwicht houdt.

Wat maakt de Galileïsche manen zo bijzonder?

De vier Galileïsche manen van Jupiter – Io, Europa, Ganymedes en Callisto – kregen hun naam van Simon Marius, een Duitse astronoom die in de vroege zeventiende eeuw zijn eigen waarnemingen van deze manen publiceerde, in concurrentie met Galileo Galilei. Marius publiceerde zijn bevindingen pas in 1614, te laat om de eer voor de ontdekking voor zichzelf op te eisen. Het is een fascinerende ervaring om deze manen en hun schaduwen over de planeet Jupiter te volgen. Zelfs een telescoop van slechts 15 cm kan de vier manen als kleine schijfjes tonen. De eclipsen die plaatsvinden wanneer de manen in de schaduw van Jupiter verdwijnen, en de occultaties wanneer ze achter de planeet verdwijnen, zijn ware astronomische wonderen.

De uiterlijke kenmerken van de manen zijn zeer uiteenlopend. Io en Europa zijn relatief helder en vaak moeilijk te onderscheiden tegen de heldere wolken van Jupiter, hoewel ze duidelijker zichtbaar zijn tegen de donkerdere wolken. Ganymedes en Callisto zijn echter veel donkerder en kunnen soms niet van schaduwen worden onderscheiden. Ganymedes, de grootste maan van het zonnestelsel met een diameter van 5280 km, is zelfs groter dan de planeet Mercurius. Callisto, met een diameter van 4820 km, is slechts iets kleiner dan Mercurius, terwijl Io en Europa respectievelijk 3630 km en 3125 km in diameter meten.

De samenstelling van deze manen verschilt aanzienlijk. Ganymedes en Callisto bestaan uit een gelijke mengeling van rots en waterijs, terwijl Europa en Io grotendeels uit gesteente bestaan. De eerste gedetailleerde verkenningen van de Galileïsche manen werden uitgevoerd door de Voyager-ruimtesondes. Callisto, de donkerste van de manen, bleek een oppervlak te hebben dat voornamelijk uit vuil ijs bestaat en behoort tot de meest zwaar gebombardeerde lichamen in ons zonnestelsel. Dit werd verklaard door de krachtige zwaartekracht van Jupiter, die objecten aantrekt, zoals te zien was tijdens de impact van de Shoemaker-Levy 9 komeetfragmenten in juli 1994.

De geologische geschiedenis van Callisto is voornamelijk beïnvloed door de zware inslagen die het heeft ondergaan. De grootste inslagkenmerken op het oppervlak zijn de zogenaamde "spookbekkens", die duidelijk verschillen van de ruwe bergachtige bekken op de maan of Mercurius. Het belangrijkste kenmerk op Callisto, Valhalla, ligt nabij de evenaar en wordt omringd door concentrische ringen die eruitzien als bevroren golven.

Ganymedes vertoont een veel complexer oppervlak. Het heeft zowel oude, donkere en sterk gekratere gebieden, zoals Galileo Regio en Marius Regio, als lichtere gebieden met groeven die sulci worden genoemd. Deze gebieden zijn ontstaan door scheuren in de korst, veroorzaakt door expansie van het binnenste van de maan. Onder deze korst wordt vermoed dat zich een ondergrondse oceaan bevindt, wat de maan tot een belangrijke kandidaat maakt in de zoektocht naar buitenaards leven.

Europa, met zijn glanzende en relatief gladde oppervlak, vertoont tekenen van breuken en een systeem van donkere lijnen die lijken op scheuren in de enorme ijsvlaarden op aarde. De gegevens van de Galileo-orbiter bevestigden dat Europa een dunne ijskorst heeft, waarschijnlijk niet meer dan 50 km dik, bovenop een oceaan van vloeibaar water. Het is een van de meest veelbelovende plaatsen in het zonnestelsel om te zoeken naar de mogelijkheid van leven.

Io, de innermost maan van Jupiter, is zonder twijfel een van de vreemdste werelden in het zonnestelsel. Het oppervlak van Io wordt gekarakteriseerd door actieve vulkanen, waarvan de grootste, Pele, in 1979 door de Voyager-ruimtesonde werd ontdekt. De vulkanen op Io lijken meer op geisers dan op vulkanen zoals we die op aarde kennen. Het uitgestoten gas en stof komt met enorme snelheid naar buiten, en de actieve vulkanisme op Io wordt veroorzaakt door getijdeninteracties met de naburige manen Europa en Ganymedes.

De maanzaamheden zijn met elkaar verbonden door een voortdurend proces van getijdeninteracties, waarbij de zwaartekracht van Jupiter de manen aantrekt en afstoot. Dit veroorzaakt wrijving in de interne structuren van Io, Europa en Ganymedes, wat op zijn beurt leidt tot geologische activiteit. Terwijl Io de meest vulkanisch actieve maan is, vertoont Europa tekens van geothermische activiteit, en Ganymedes heeft een complex geologisch verleden met aanwijzingen voor een vloeibare oceaan onder zijn ijskorst.

Het begrijpen van deze manen is niet alleen van belang voor de studie van ons zonnestelsel, maar ook voor de bredere zoektocht naar leven buiten de aarde. De geologische en atmosferische condities op Europa en Ganymedes zouden, onder de juiste omstandigheden, leven kunnen ondersteunen. De oceaan die zich onder de ijskorst van Europa bevindt, blijft een van de meest veelbelovende plaatsen voor astrobiologisch onderzoek.

Endtext

Wat is de invloed van interstellaire objecten op ons zonnestelsel?

Loeb heeft betoogd dat de twee wetenschappers die de snelle beweging van bepaalde objecten in ons zonnestelsel onderzochten, de cruciale koelwerking van verdampend waterstof negeerden. Dit zou de oppervlaktetemperatuur van de betreffende objecten met een factor van negen overschat hebben. Het thermische snelheid van uitgasvormig waterstof wordt namelijk met een factor drie verminderd, wat een voorgestelde voortstuwingmechanisme onrealistisch maakt. Dit werpt een nieuw licht op eerdere aannames over de fysische eigenschappen van objecten die op ongebruikelijke snelheden door het zonnestelsel bewegen.

Een apart onderzoek, onder leiding van Seligman, veronderstelt een soortgelijk uitgasmechanisme, maar nu in asteroïden binnen ons zonnestelsel. Het suggereert dat sommige asteroïden die een versnelling vertonen, misschien 'donkere kometen' zijn, verborgen voor het blote oog. Een van deze objecten, 1998 KY26, zal in 2031 het doelwit zijn van de Hayabusa 2-ruimtevaartuig, wat ons de kans biedt om directere metingen te verkrijgen.

De banen van verschillende bekende transneptunische objecten (TNO's) en een veronderstelde baan voor 'Planeet Negen' blijven echter de wetenschappelijke gemeenschap bezighouden. Als het daadwerkelijk bestaat, zou de aanwezigheid van Planeet Negen een grote invloed hebben op de dynamica van het zonnestelsel. Er zijn aanwijzingen dat het zwaartekrachtveld van deze hypothetische planeet interstellaire objecten de richting op zou kunnen sturen van de verre Oortwolk naar het binnenste zonnestelsel, waar ze mogelijk als 'TNO's' zouden worden geclassificeerd.

De ontdekking van 'Oumuamua, het eerste bekende interstellaire object dat ons zonnestelsel bezocht, in 2017, heeft nieuwe vragen opgeworpen. 'Oumuamua werd aangeduid als 1I, wat betekent dat het een interstellair object is. Slechts kort daarna werd een tweede interstellaire bezoeker ontdekt: de komet die Borisov werd genoemd, die door een observatorium in de Krim werd ontdekt in 2019. Het object bewees zich als het snelst bewegende object dat ooit is waargenomen – ongeveer 32 km per seconde. Volgens de analyses van de lichtreflectie van de komeet bleek het een van de meest ongerepte kometen te zijn die ooit werd gezien, wat suggereert dat het nooit eerder dicht bij een ster is gekomen.

Naast deze ontdekkingen rijst de vraag hoeveel andere interstellaire objecten er mogelijk al in ons zonnestelsel aanwezig zijn. Een simulatie in 2021 voorspelde dat geen enkel interstellair object ooit een TNO zou worden; ze zouden allemaal uiteindelijk het zonnestelsel verlaten. Als er echter een Planeet Negen is, zou de zwaartekracht van deze planeet in staat zijn om sommige interstellaire objecten in de Oortwolk te verankeren, waardoor ze naar het binnenste zonnestelsel zouden worden getrokken.

De zoektocht naar het bestaan van Planeet Negen is inmiddels weer in volle gang. Vroegere studies suggereerden dat de banen van TNO's een clustering vertoonden in één richting, wat werd geïnterpreteerd als een teken van de zwaartekrachtinvloed van Planeet Negen. Recente studies wijzen echter uit dat er geen bewijs is voor dergelijke clustering, wat de theorie wederom op losse schroeven zet. Het blijft dus onzeker of deze vermeende planeet daadwerkelijk bestaat, maar de komende jaren zullen meer duidelijkheid brengen, vooral met de geavanceerde waarnemingen die we kunnen verwachten van nieuwe telescopen zoals de Webb Space Telescope en de Extremely Large Telescope.

De ontdekking van meer interstellaire objecten en misschien zelfs het vinden van Planeet Negen zal ongetwijfeld de koers bepalen voor toekomstige ruimteonderzoeken. In 2029 is er bijvoorbeeld een missie gepland door de Europese ruimtevaartorganisatie, de Comet Interceptor, die mogelijk een interstellair object zou kunnen bereiken en bestuderen, afhankelijk van de baan van het object. Ook NASA onderzoekt de mogelijkheden voor een missie die interstellaire ruimte zou kunnen verkennen. Zulke ontdekkingen, of het nu gaat om het bestuderen van een interstellair object van dichtbij of het ontdekken van leven op een maan van een planeet, zouden een nieuwe fase kunnen inluiden in de menselijke verkenning van ons zonnestelsel en de ruimte daarbuiten.

Verder is het belangrijk te realiseren dat de zoektocht naar interstellaire objecten niet alleen een academische bezigheid is, maar ook praktische implicaties heeft voor de ruimtemissies van de toekomst. Door nauwkeuriger inzicht te krijgen in de eigenschappen van deze objecten, kunnen wetenschappers leren hoe ze zich voortbewegen, welke materialen ze bevatten en zelfs wat voor soort omgevingen ze kunnen creëren voor mogelijke kolonisatie of wetenschappelijke studie. Interstellaire objecten bieden ons niet alleen een kans om meer te leren over de oorsprong van ons zonnestelsel, maar ook over de mogelijkheden voor het verkennen van andere sterrensystemen in de verre toekomst.

Hoe Scattering SNOM (s-SNOM) de Ruimtelijke Resolutie in THz Nanoscopie Verbetert
Hoe de technische innovaties de communicatie in de 20ste eeuw veranderden: Van radio-ontvangers tot geheimen van spionage
Hoe onderscheiden we de verschillende soorten zangvogels binnen de familie Sylviidae?
Hoe begint een productieve werkdag en hoe beïnvloedt dat ons dagelijks leven?
Hoe de Integratie van Elektrische Motoren en Energieopslag Systemen het Energiebeheer Revolutieert