Jupiter

Inleiding

Jupiter is de grootste planeet van ons zonnestelsel. Een intrigerende planeet met veel bijzonderheden. In deze literatuurstudie zoek ik antwoord op de centrale vraag, welke belangrijke bijzonderheden kenmerken Jupiter. Om een goed antwoord te kunnen geven op die vraag is het belangrijk te weten hoe de belangrijkste manen rond de planeet in elkaar zitten, hoe Jupiter zelf is opgebouwd en hoe we eigenlijk al die dingen weten over een planeet die zo ver weg staat.

Jupiter in vogelvlucht

Jupiter ontleent zijn naam aan een Romeinse god, die eveneens Jupiter heette. Het is de grootste planeet in ons zonnestelsel en staat als vijfde in rij vanaf de zon bekeken. Ter vergelijking, Jupiter is ruim 1300 keer zo groot als de aarde. De planeet bestaat voor het grootste deel uit gassen en wordt dan ook samen met Saturnus en Neptunus tot de ‘gasreuzen’ van ons zonnestelsel gerekend. De relatief kleine kern van de planeet bevat grote hoeveelheden ijzer. De lagen daar omheen bevatten voornamelijk waterstof. Voor een gasbol weegt Jupiter aardig veel. Het is namelijk gelijk ook veruit de zwaarste planeet uit ons zonnestelsel. Galileo Galiei heeft in de 17e eeuw al veel onderzoek gedaan naar Jupiter. Zo ontdekte hij toen al de eerste vier manen van de planeet die we nog altijd de Galileo manen noemen. In de onderstaande tabel staan de belangrijkste gegevens van Jupiter op een rij:

Gegeven Waarde
Aantal manen 17
Gassen in de atmosfeer CH4 NH3 HE H2
Gemiddelde oppervlakte temperatuur (K) 313
Massa (1024 kg) 1900
Straal (equador) (106 m) 71,37
Omlooptijd om de zon in jaren 11,86
Symbool

Bron Binas

Manen en ringen

Op aarde moeten we het doen met een maan, Jupiter heeft er een stuk meer. Rond de planeet cirkelen maar liefst 17 manen. De laatste van die manen is zelfs pas begin deze eeuw ontdekt. Maar de eerste manen rond Jupiter werden al in 1610 ontdekt door Galileo Galiei. In dat jaar schreef hij over zijn bevindingen in zijn boek ‘Sterrenbode’. Niet iedereen was even blij met die ontdekkingen van Galiei. De manen die hij ontdekte waren de eerste ‘objecten’ in een baan om een andere planeet dan de aarde. Dat kon worden gezien als een eerste bewijs dat de ‘heliocentrische theorie’ van Copernicus klopte. Die theorie ging er in de 16e eeuw vanuit dat de zon het middelpunt van het universum was. Niet waar natuurlijk, maar dichter bij de waarheid dan de theorie die de katholieke kerk er toen op nahield. Zei waren van mening dat de aarde het middelpunt van het universum was. Inmiddels zijn er veel meer manen van Jupiter bekend, de aantallen lopen nogal eens uiteen omdat de definitie van ‘een maan’ nog niet helemaal duidelijk lijkt te zijn. Behalve manen cirkelen er namelijk vele kleinere objecten rond de planeet. Ik beperk me in dit onderzoek tot de belangrijkste, de Galileische Manen, Io, Europa, Ganymedes en Callisto.
De Galileische manen, van links naar rechts: Io, Europa, Ganymedes en Callisto

Callisto

Castillo is een grote maan die reusachtig veel kraters kent. Het gekke is dat deze kraters vrij vlak zijn. In tegenstelling tot kraters op andere manen, die juist een diep gat kennen. De oppervlakte van Callisto is waarschijnlijk zo vlak omdat een ijslaag alle reliëf heeft glad gestreken. Onder de oppervlakte van Callisto gaat mogelijk een kilometers diepe zoute oceaan schuil. Dit neemt men aan sinds een studie van magnetische velden van Jupiter uitwees dat een flinke laag goed geleidende stof onder de oppervlakte moet liggen. Een andere aanwijzing is dat een krater aan de ene kant van Castillo geen enkel effect heeft aan de andere kant van deze maan, terwijl bij kraters op onze eigen maan aan de andere kant duidelijk ook reliëf te zien is. Callisto bestaat verder voornamelijk uit rots en ijzer.

Ganymedes

Ganymedes is de grootste maan die we in ons zonnestelsel kennen. En daarmee dus ook de grootste van Jupiter. Deze maan, die qua opbouw en eigenschapen erg doet denken aan Callisto is groter dan de planeet Mercuius. Ganymedes heeft waarschijnlijk ook een zoute oceaan onder het oppervlak.

Io

Op de maan Io gaat het er heet aan toe. Deze maan kent zeer veel vulkanische activiteit. Enorme uitbarstingen genereren wolken die een hoogte van meer dan 300 kilometer kunnen bereiken. De vulkanen spuwen niet zelden zwavel. De maan Io komt aan al die energie dankzij Europa en Ganymedes die een uitwerking hebben op Io. Hierdoor beweegt Io waarbij enorm veel energie vrijkomt in die maan. Ook ontstaat veel elektrische energie wanneer Io de veldlijnen van Jupiter snijdt. Het landschap van Io wordt gekenmerkt door grote zwavelmeren en rivieren waar vloeibaar gesteente door stroomt. De temperaturen op Io schommelen tussen de -140 en de 650 graden Celsius.

Europa

Europa is de vierde Galieische maan. Europa dankt zijn naam niet aan het werelddeel waar wij wonen, maar aan de vrouw die volgens de legende, van Zeus drie kinderen kreeg. Daar dankt het werelddeel Europa overigens ook zijn naam aan. Deze maan bestaat uit een ijskorst van zo’n 50 kilometer dik met daaronder een dito waterlaag. Daar weer onder begint een laag gesteente die doorgaat tot aan de ijzeren kern van Europa. Europa is glad en kent bijna geen kraters. De kleurige lijnen aan het oppervlak kunnen zijn ontstaan door water dat zich naar de oppervlakte van de maan heeft weten te begeven. Europa is ondanks het feit dat er nauwelijks enige kraterinslagen zijn te herkennen en er geen vulkanen zijn misschien wel de spannendste maan van Jupiter. Er zou namelijk best eens leven kunnen bestaan op deze maan. Op de bodem van de waterlaag van Europa stroomt hier en daar zeer warm water naar buiten, net als op de Aardse oceanen op sommige plaatsen voorkomt. Dit water kan zomaar 200 graden Celsius zijn, maar zogeheten ‘exoten’, dieren die het goed houden bij deze temperatuur komen op aarde voor op deze plaatsen in de oceaan. Volgens wetenschappers zou het best een kunnen dat dit soort eenvoudig leven op Europa voorkomt.

Ringen

Saturnus staat bekend om zijn ringen. Pas in 1979 werd ontdekt dat ook Jupiter ringen heeft. Deze ringen bestaan uit stof en ijsdeeltjes van verschillende herkomst. Het meest waarschijnlijke is dat twee van de drie ringen van Jupiter, afkomstig zijn van kraterinslagen op de manen met een minder hevige aantrekkingskracht, waarbij stof en ijsdeeltjes van zo’n maan ontsnappen. Io lijkt hier de boosdoener. Het vulkanische geweld op deze maan zorgt ervoor dat er van alles de ruimte in gaat om vervolgens als micro meteoriet in te slaan op die kleinere maantjes. De ringen zijn onder te verdelen in de Halo, een buisvormige binnenring. De Main Ring, daarin draaien de manen Adrastea en Metis die waarschijnlijk zorgen voor het stof in de ringen en tot slot Gossamerring, of eigen ringen want het zijn er feitelijk twee. De manen Amalthea en Thebe draaien hierin.

De lagen van Jupiter

De opbouw

Uit de inleiding is al gebleken dat Jupiter een bijzondere planeet is. De oppervlakte van Jupiter is bijvoorbeeld niet vast. Sterker nog, de planeet bestaat voor het overgrote deel uit gas en vloeistof. Het is een gasreus. De planeet bestaat voor het grootste deel uit waterstof en helium. Aan de oppervlakte van de planeet zijn deze stoffen gasvormig. Jupiter heeft een doorsnede van 143.000 kilometer. De atmosfeer bestaat uit gasvormig waterstof en helium. Het is rumoerig in de atmosfeer van Jupiter, die bestaat uit een dik wolkenpak van onder andere ammoniakkristallen, ammoniumwaterstofsulfide en zwavel. Reusachtige stormen met windsnelheden tot 600 kilometer per uur zijn in de atmosfeer van Jupiter geen uitzondering. Meer naar de kern neemt mede door de enorme zwaartekracht van Jupiter, de druk sterk toe. Al snel wordt de druk zo groot dat de waterstof vloeibaar wordt. De laag vloeibare waterstof wordt de buitenste mantel genoemd. Deze is zo’n 20.000 kilometer dik. Na deze laag is de druk zodanig opgelopen dat de waterstof atomen sterk tegen elkaar worden gedrukt en er een 40.000 kilometer dikke laag metallisch waterstof ontstaat. Deze laag heet de binnenste mantel. De kern van de planeet heeft tot slot vermoedelijk een doornsnede van 14.000 kilometer. Deze bestaat uit ijzer met een kleine hoeveelheid nikkel en verder uit gesteente. De temperatuur in de kern is 25.000 graden Kelvin.

De Grote Rode Vlek

Wie aan Jupiter denkt, ziet de Grote Rode Vlek voor zich. Hij werd voor het eerst waargenomen in 1655. Het is een zogeheten anticycloon (gebied met zeer hoge druk) die al minstens sinds die tijd woedt. Het ovale gedeelte van de Grote Rode Vlek is vele malen groter dan de aarde. De storm waarin windsnelheden tot 600 kilometer per uur worden gehaald draait in zes dagen ‘om zijn eigen as’. De storm kan zo lang voortrazen omdat hij geen enkele remming kent van reliëf in een vast oppervlak, zoals stormen op aarde wel kennen en heeft veel profijt van de voortdurende hitte aanvoer vanuit Jupiter zelf. Op Jupiter woeden meer grote langdurige stormen. Dat is niet ongebruikelijk op gasreuzen, want ook op bijvoorbeeld Neptunus woeden soortgelijke stormen.

Onderzoek naar Jupiter

Pioneer 10

Zoals eerder gezegd werd al vroeg onderzoek gedaan naar Jupiter, onder andere door Galileo Galiei. In dit onderdeel beperk ik me tot onderzoek doormiddel van ruimte sondes die naar Jupiter reisden. Het begon allemaal met de Pioneer 10. Deze NASA sonde vertrok in maart 1972 aan een hele lange reis. De uiteinden van ons zonnestelsel moest hij gaan bereiken. Dit was een onderdeel van het Pioneer Programma. De Pioneer 10 was, in tegenstelling tot wat zijn naam doet vermoeden de 14e sonde die in dit programma werd gelanceerd en bereikte op 3 december 1973 Jupiter op een afstand van ruim 100.000 kilometer.

Voyager 1 en 2

De Voyager sondes hebben veel nieuws gebracht in het onderzoek naar Jupiter. Ze vertrokken in 1977 en maakten in 1979 enkele maanden foto’s van Jupiter. Dankzij deze sondes werd duidelijk dat Io vulkanisch actief is. Jupiter was slechts een van de bestemmingen van de Voyagers. Ze reisden ook naar andere planeten als Saturnus. De Voyager 1 is nu het verst verwijderde aardse object dat er is. Sinds 1990 is de Voyager 1 buiten ons zonnestelsel en vandaag de dag begeeft hij zich op niet minder dan 15,5 miljard kilometer van de aarde.

Galieo

In 1989 werd voor het eerst een sonde gelanceerd die er opuit was in een baan rond Jupiter te komen. De naam van de sonde: Galileo. Als hij dat toch eens geweten had! Evenals de persoon aan wie hij zijn naam ontleent, zou ook de ruimtesonde Galileo veel nieuwe dingen aan het licht brengen. Na de lancering leek het eerst goed mis. In 1990 wilde men de hoofd antenne van de sonde uitklappen en dit mislukte. Technici hebben gezorgd dat met de reserve antenne alsnog heel wat data verstuurd kon worden. Galileo zou nadat hij in 1995 aankwam bij Jupiter 14.000 foto’s versturen en legde bijna 5 miljard kilometer af. Toen in 2003 duidelijk werd dat de sonde mogelijk op de maan Europa neer zou storten werd gekozen hem af te laten dalen in de atmosfeer van Jupiter. Men wilde koste van wat kost voorkomen dat de Galileo het mogelijke leven op Europa zou aantasten. Zo zou het dan ook geschieden op 21 september 2003 rond tien uur ’s avonds Nederlandse tijd daalde Galileo af om verpletterd te worden door de immense druk van zijn eigen studie object, Jupiter.

Conclusie

Uit dit verslag van mijn literatuurstudie is het antwoord op de centrale vraag en de deelvragen af te leiden:
De meest bijzondere kenmerken van Jupiter zijn het formaat, Jupiter is de grootste planeet in ons zonnestelsel. Maar ook de samenstelling is bijzonder. De planeet bestaat voor het grootste deel uit gassen. Rond Jupiter zijn diverse ringen waar te nemen.
Ook de bekende ‘eeuwige storm’ vormt een kenmerk van Jupiter.

Jupiter kent 17 manen, de ene wat bijzonderder dan de andere. De manen bestaan veelal uit een ijs oppervlak met daaronder een zoute oceaan.

In het recentere onderzoek naar Jupiter spelen diverse sondes een belangrijke rol, de Pioneer 10, de Voyager 1 en 2 en de Galileo. In de 17e eeuw deed Galileo Galiei al belangrijke ontdekkingen over Jupiter.