23 november 2020

Rosetta meting aan water op komeet 67P steun voor Nice model zonnestelsel

Komeet 67P . Credit: ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0

Deze week werden de uitkomsten bekend van het onderzoek dat de Rosetta sonde met de Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (ROSINA) heeft gedaan aan het water op de komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Dat water bleek een andere D/H verhouding te hebben, de verhouding tussen deuterium en waterstof, dan het water op aarde en daaruit concludeerde men dat het water op aarde niet van kometen afkomstig is. Het onderzoek is een steun in de rug voor het zogeheten Nice model van het zonnestelsel, welke in 2005 werd opgesteld door het viertal Rodney Gomes, Hal Levison, Alessandro Morbidelli en Kleomenis Tsiganis en dat z’n naam ontleent aan de Franse mondaine badplaats Nice, waar het Observatoire de la Côte d’Azur is gelegen, waar het model werd ontwikkeld. Dat model gaat er van uit dat in het vroege zonnestelsel (4,5 miljard jaar geleden) de grote gasreuzen Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus in eerste instantie cirkelvormige banen hadden, veel dichterbij elkaar gelegen dan momenteel het geval is, voorgesteld door de linkerfiguur in de afbeelding hierboven (Jupiter=groen, Saturnus=geel, Neptunus=donkerblauw en Uranus=lichtblauw). Yep, Neptunus lag toen bá­nnen de baan van Uranus en buiten de gasreuzen bevonden zich de planetesimalen, de overblijfselen van de vorming van de planeten, een mix van planetoïden en komeetkernen.

De kern van komeet Hartley 2, welke 3 en 4 november 2010 werd bestudeerd door NASA’s EPOXI missie, Credit: NASA/JPL-CalTech/UMD.

Toen gebeurde er iets wat het zonnestelsel zeer ingrijpend veranderde, ongeveer 4,1 miljard jaar geleden: er was een periode van instabiliteit in de banen van de grote planeten, doordat Jupiter en Saturnus in een 1:2 baanresonantie terecht kwamen. Het gevolg was dat de planetesimalen nog verder naar buiten werden gedreven en dat Uranus en Neptunus van baan verwisselden én hun baan een stuk eccentrieker werd – de middelste en rechtse figuur in de afbeelding bovenaan. Het zou ook kunnen dat het ‘late heavy bombardment’, de periode van ongeveer 4,0 tot 3,8 miljard jaar geleden, waarin het binnenste deel van het zonnestelsel (Aarde, Maan, Venus, Mercurius en Mars) blootstond aan een veel groter dan gemiddeld aantal inslagen van meteorieten, veroorzaakt is door de migratie van de buitenste gasreuzen. Hieronder een video met een simulatie van het Nice model, waarin je de zeer turbulente veranderingen ziet die in het vroege zonnestelsel hebben plaatsgevonden.

Een deel van de planetesimalen bleef redelijk dichtbij en wel op twee plekken: in een ring net buiten de baan van Neptunus, de Kuipergordel, en in een wolk daar weer buiten tot enkele tienduizenden astronomische eenheden afstand, de Oortwolk (zie afbeelding hieronder).

Credit: ESA

Lange tijd dacht men dat kometen uit de Kuipergordel en Oortwolk een verschillende oorsprong hebben: de kort-periodieke kometen, zoals 103P/Hartley en 67P/Churyumov-Gerasimenko, en de lang-periodieke kometen, zoals Halley, Hale-Bopp en Hyakutake, zouden op verschillende plekken in de protoplanetaire schijf waaruit het zonnestelsel ontstond zijn ontstaan en dat zou betekenen dat ze verschillende D/H waardes zouden hebben. Tot Rosetta’s meting van de D/H verhouding klopte dat ook wel: Hartley II heeft een waarde die vergelijkbaar is met die van de aarde, Halley, Hale-Bopp en Hyakutake hebben er eentje die veel hoger is (zie afbeelding hieronder).

Credits: Data from Altwegg et al. 2014 and references therein

Maar waar kwam Rosetta mee aan: de D/H waarde van komeet 67P is drie keer hoger dan van de aarde, dat is nog meer dan van de genoemde drie lang-periodieke kometen, wiens D/H waarde twee keer hoger is dan van de aarde. En dat geeft een ondersteuning aan het Nice model, dat veronderstelt dat alle kometen één en dezelfde oorsprong hebben, die pas in twee groepen uiteen gingen na de grote migratie. Meer waarnemingen aan de D/H verhouding van kometen uit zowel de Kuipergordel als de Oortwolk moeten dit bevestigen. Bron: Observatoire de la Cote d’Azur.

Comments

  1. Roland Boudry zegt

    “Yep, Neptunus lag toen binnen de baan van Neptunus”
    Neptunus lag toen binnen de baan van Uranus

  2. Ja, dat klopt niet. Ik heb het zojuist verbeterd. Bedankt!

  3. Quote : “…en buiten de gasreuzen bevonden zich de planetesimalen, de overblijfselen van de vorming van de planeten, een mix van planetoïden en komeetkernen.”

    Het artikel noemt het niet, maar zou de asteroïdengordel ook bij “de zelfde gelegenheid” kunnen zijn ontstaan?
    – Kometen die zich daar hadden verzameld***, zijn ondertussen wel een keertje gestript van hun vluchtige bestanddelen. Geen wonder dat zij geen komeetstaart meer hebben.
    – De planetoïden… tja, ik zou het verschil tussen eentje uit de asteroïdengordel, de Kuiperbelt of de Oortwolk niet kunnen zien.

    Of heeft men al een andere verklaring en ouderdoms-inschatting voor de Asteroïdengordel?

    Groet, Paul

    *** Afgeremd door Zon en binnenplaneten.

  4. Als lezer ook iets in te brengen.
    De aarde is (volgens lezen van..) in botsing gekomen met een zwerver planeet. Waardoor de maan kon ontstaan. Deze zou ook wel water mee gebracht kunnen hebben. Als het tenminste over water gaat?

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: