De belangrijkste manen in ons Zonnestelsel zouden enkele objecten kunnen bevatten met kandidaten om mogelijk… zelf manen in een baan te hebben. Als veel van deze manen zich op andere plaatsen zouden bevinden, zouden astronomen ze als planeten definiëren. Gebaseerd op waar ze staan, zijn de zeven grootste niet-planeten in het zonnestelsel allemaal manen.
Emily Lakdawalla, via http://www.planetary.org/multimedia/space-images/charts/the-not-planets.html. De maan: Gari Arrillaga. Andere gegevens: NASA/JPL/JHUAPL/SwRI/UCLA/MPS/IDA. Bewerking door Ted Stryk, Gordan Ugarkovic, Emily Lakdawalla, en Jason Perry
Astronomisch gezien moeten lichamen in het zonnestelsel aan drie criteria voldoen om de veelgeroemde status van planeet te krijgen:
- Zichzelf in een sferoïdale vorm trekken, waar zij hydrostatisch evenwicht verkrijgen,
- Om de Zon draaien in een ellips en geen ander kleiner, moederlichaam,
- en hun baan vrijmaken van substantieel gemasseerde objecten.
De acht planeten van ons zonnestelsel en onze zon, op schaal in grootte maar niet in termen van omloop… afstanden. Merk op dat dit de enige acht objecten zijn die voldoen aan alle drie de planetaire criteria zoals opgesteld door de IAU.
Wikimedia Commons gebruiker WP
In ons zonnestelsel zijn er maar acht werelden die aan die criteria voldoen. De vier rotsachtige planeten (Mercurius, Venus, Aarde, Mars) en de vier gasreusachtige werelden (Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus) zijn de enigen die volgens deze definities planeten kunnen worden genoemd. Al het andere, hoe groot of massief ook, faalt op een van de laatste twee criteria.
Als je beoordeelt of een object een planeet is of niet volgens de criteria van de IAU, dan voldoet dat aan planeten in… ons zonnestelsel, maar aan geen andere. Echter, door te kijken naar de massa van een verre wereld, baanparameters, en de leeftijd van het zonnestelsel, kun je de definitie van de IAU reproduceren voor 99+% van de werelden die we kennen.
Margot (2015), via http://arxiv.org/abs/1507.06300
Een eenvoudige massa/afstand relatie zou deze definitie ook kunnen uitbreiden naar andere Zonnestelsels, waardoor de huidige definitie van de IAU wordt omgezet in een universele definitie die “planeten” ook voor exoplanetaire stelsels definieert.
Hoewel het nog niet universeel aanvaard is, toont deze duidelijke relatie aan dat de IAU-definitie niet zomaar willekeurig is, maar een onderliggend fysisch mechanisme heeft dat een dergelijk classificatieschema zou kunnen verklaren.
Dichtheden van verschillende hemellichamen in het Zonnestelsel. Let op de relatie tussen dichtheid en afstand… tot de Zon, de gelijkenis van Triton met Pluto, en hoe zelfs de satellieten van Jupiter, van Io tot Callisto, zo enorm variëren in dichtheid.
Karim Khaidarov
Het zijn van een planeet, per definitie, is echter niet alles. Veel van de niet-planeten, zelfs in ons eigen zonnestelsel, zijn fascinerend op hun eigen manier. Hier zijn de 10 grootste die we hebben, samen met wat ze zo interessant maakt.
Deze natuurlijke kleurenfoto van het anti-Jupiter halfrond van Ganymedes is afkomstig van het Galileo ruimtevaartuig. Het… heeft water-ijs op zijn polen tot ongeveer 40° breedte, en een dunne atmosfeer van zuurstof en waterstofatomen, waarschijnlijk gemaakt van het verdampte ijs. Een ondergrondse oceaan kan meer water bevatten dan de hele Aarde bij elkaar.
NASA/JPL (bewerkt door Wikimedia Commons gebruiker PlanetUser)
1.) Ganymedes: Jupiters grootste maan is de grootste niet-planeet in het zonnestelsel. Met een diameter van 5.268 km is hij 8% groter dan de planeet Mercurius, hoewel hij minder dan de helft van de massa van de binnenste planeet van ons zonnestelsel heeft, omdat hij voornamelijk uit ijs en silicaat mineralen bestaat. Met slechts 45% van de massa van Mercurius heeft hij een asteroïde-achtige dichtheid in plaats van een dichtheid vergelijkbaar met die van de aardse planeten.
Toch heeft hij een ijzeren kern die zijn eigen magnetisch veld genereert, dat zeer dicht bij het oppervlak domineert, zelfs boven het enorme magnetische veld van de nabije moederplaneet Jupiter. Waarnemingen suggereren dat hij een ondergrondse oceaan onder het oppervlak heeft, die mogelijk zelfs meer water bevat dan de planeet Aarde. Zijn atmosfeer is bijna onbestaande: 100 miljard keer dunner dan die van de Aarde, en bijna uitsluitend opgebouwd uit zuurstof- en waterstofverbindingen uit verdampte ijsjes.
In dit beeld van Titan is de methaannevel en atmosfeer te zien in een bijna-transparant blauw, met… kenmerken van het oppervlak onder de wolken weergegeven. Een compositie van ultraviolet, optisch, en infrarood licht werd gebruikt om dit beeld te construeren.
NASA/JPL/Space Science Institute
2.) Titan: De enorme satelliet van Saturnus geeft Ganymedes het nakijken als grootste niet-planeet van allemaal. Titan overtreft ook Mercurius in grootte, maar heeft verder weinig gemeen met de vrijwel luchtloze Ganymedes. Titans atmosfeer is de rijkste van alle manen in het zonnestelsel, met een atmosferische druk aan het oppervlak die zelfs hoger is dan die van de aarde. Hij vormt seizoensgebonden wolken en weerpatronen aan zijn polen, boven de methaannevels die zijn atmosfeer domineren.
De oppervlaktedruk maakt de aanwezigheid van vloeistoffen daar mogelijk, het meest prominent methaan. De Huygens lander ontdekte methaanmeren en zelfs watervallen op Titan’s oppervlak, terwijl Cassini’s infrarood beeldvormer in staat was Titan’s oppervlak door de wolken heen in kaart te brengen. Van alle manen die we kennen, lijkt Titan in veel opzichten het meest op de andere rotsachtige planeten van het zonnestelsel.
Hoge littekens op een donkerder oppervlak getuigen van een lange geschiedenis van inslagen op Jupiters maan Callisto in… dit beeld van Callisto van NASA’s Galileo ruimtevaartuig. T
NASA/JPL/DLR(German Aerospace Center)
3.) Callisto: De oudste en zwaarst gecraterde maan in het zonnestelsel, de Mercurius-grote Callisto is de grootste maan die zeer weinig eigenschappen vertoont van wat wij zouden noemen “differentiatie” tussen zijn lagen. Callisto, de verste van de vier Galileï-manen rond Jupiter, wordt op deze grote afstand zeer weinig door getijden opgewarmd en is niet in dezelfde resonantiebanen opgesloten als Io, Europa en Ganymedes. Hij heeft de laagste dichtheid en oppervlaktezwaartekracht van alle Galileï-satellieten.
Hoewel hij getijdegebonden is aan Jupiter, met hetzelfde gezicht altijd gericht naar zijn joviaanse ouder, lijkt zijn oppervlak extreem oud te zijn. Het is de zwaarst gecraterde wereld in het zonnestelsel en zou het oudste oppervlak van allemaal hebben. Van alle grote manen die we kennen, vertoont Callisto de kleinste verschillen in samenstelling tussen kern, mantel en korst, waarschijnlijk als gevolg van zijn vorming door langzame accretie op zo’n grote afstand (en met zo weinig getijdenopwarming) van Jupiter.
Jupiters binnenste Galileïsche satelliet, Io, is veelkleurig door zwavel, ijs, en vulkanische… activiteit. Zijn gebrek aan kraters wijst op een bijna constante opduiken, waardoor het de jongste oppervlakte van een bekend object in het zonnestelsel.
NASA/JPL/University of Arizona
4.) Io: Jupiters vulkanische wereld wordt voortdurend uiteengereten door de getijden, en duikt zelf weer op via zijn gesmolten lava-interieur. In veel opzichten is Io de tegenpool van Callisto, en laat zien hoe een grote maan kan zijn met een buitengewone hoeveelheid getijde-verwarming door te dicht bij een gasreus in een baan te draaien. Io vertoont:
- in totaal meer dan 400 actieve vulkanen, waardoor het het meest geologisch actieve object van allemaal is,
- zwavel- en zwaveldioxidepluimen die tot 500 km boven zijn oppervlak uitstijgen,
- en meer dan 100 bergen, waarvan vele hoger zijn dan de Mt. Io heeft vrijwel geen kraters, omdat het voortdurend weer aan de oppervlakte komt, en veel gebieden met gesmolten lava zijn op elk moment zichtbaar. Io is de meest water/ijs-arme wereld in het gehele zonnestelsel, voornamelijk samengesteld uit silicaatgesteente met een metaalrijke kern.
De maria – of zeeën – van het oppervlak van de Maan zichtbaar op het nabije terrein. De zee van rust (Mare… Tranquillitas) was de plaats van de landing van Apollo 11. Onze maan is waarschijnlijk gevormd door een reusachtige inslag tientallen miljoenen jaren na de vorming van de andere planeten, en maakt onze Maan de enige grote satelliet van een aardse planeet die tot op heden bekend is.
NASA/GSFC/Arizona State University, annotations by Stardate / The University of Texas McDonald Observatory
5.) Maan: De enige satelliet van een rotsachtige wereld op deze lijst, onze Maan is misschien wel het jongste grote object in het zonnestelsel. Volgens onze beste theorieën is de Maan van de Aarde ontstaan uit een oeroude reusachtige inslag die zo’n 50 miljoen jaar na de vorming van de andere planeten en hun satellieten plaatsvond, waarbij de brokstukken samensmolten tot de metgezel van de Aarde die we vandaag kennen.
Zoals alle andere manen op deze lijst is onze Maan tidaal aan haar moederplaneet gekluisterd, met dezelfde kant altijd naar onze wereld gericht. Zij heeft wel haar eigen interne warmtebron: voornamelijk afkomstig van het verval van radioactieve elementen. De samenstelling van de maan lijkt sterk op die van het aardgesteente, waardoor zij uniek is onder alle grote niet-planetaire objecten in het zonnestelsel.
Europa, een van de grootste manen van het zonnestelsel, draait om Jupiter. Onder zijn bevroren, ijzige oppervlak, een … vloeibaar water van oceaan wordt verwarmd door getijdenkrachten van Jupiter.
NASA, JPL-Caltech, SETI Institute, Cynthia Phillips, Marty Valenti
6.) Europa: De kleinste en meest gastvrije van de vier grote manen van Jupiter, Europa is bedekt met water-ijs met een ondergrondse, vloeibare oceaan. Net als Ganymedes heeft Europa een zeer ijle atmosfeer die voor het grootste deel uit zuurstof bestaat, als gevolg van de sublimatie van het vluchtige ijs op zijn oppervlak. In tegenstelling tot de andere manen op deze lijst tot nu toe, echter, maken Europa’s ijzige oppervlak en grote volume het het gladste object in het Zonnestelsel, ondanks zijn gestreepte verschijning.
De hitte van getijdenbuiging, geïnduceerd door Jupiter’s zwaartekracht, wordt verondersteld om de oceaan onder de oppervlakte vloeibaar te houden, waardoor het ijs op een manier wordt gedreven om te bewegen die lijkt op plaattektoniek. Doordat chemische stoffen van het oppervlak actief naar de oceaan eronder worden getransporteerd, en door de hydrothermale verhitting van onderaf, kan Europa’s oceaan mogelijk ruimte bieden aan buitenaards leven. Cryovolcanische pluimen, vergelijkbaar met Saturnus’ Enceladus, werden voor het eerst waargenomen in 2013.
Globaal kleurenmozaïek van Triton, genomen in 1989 door Voyager 2 tijdens zijn flyby van het Neptunus stelsel…. De kleur werd samengesteld door hoge-resolutiebeelden te combineren die door oranje, violette en ultraviolette filters waren genomen; deze beelden werden weergegeven als rode, groene en blauwe beelden en gecombineerd om deze kleurenversie te maken. De roodachtige kleur bij de pool wordt verondersteld een resultaat te zijn van ultraviolet licht dat reageert met methaan, vergelijkbaar met wat recenter is gezien op Pluto, wat wijst op een vergelijkbare oorsprong.
NASA / JPL / USGS
7.) Triton: De grootste maan van Neptunus was ooit het grootste Kuipergordelobject van het zonnestelsel, maar werd lang geleden door gravitatie gevangen genomen. Hij draait van dichtbij op een gemiddelde afstand van slechts 355.000 km, en zowel ringen als manen zijn nergens te vinden rond Neptunus tot je een afstand bereikt die meer dan 15 keer zo groot is. Triton moet tijdens zijn gevangenneming een enorm deel van het Neptuniaanse stelsel hebben opgeruimd!
Triton draait retrograde (tegen de klok in, in plaats van met de klok mee) en is de enige grote maan die dit kenmerk vertoont, een verder bewijs van zijn gevangenschap. Het is een actieve wereld die in de loop van de tijd weer tot leven komt, met uitbarstende geisers, een dunne, Pluto-achtige atmosfeer, en bedekt met een mix van stikstof, water, en kooldioxide-ijs. Zijn rook uitstotende cryovolkanen wijzen op een ondergrondse oceaan en voortdurende activiteit.
Triton maakt 99,5% uit van de massa die rond Neptunus draait: de grootste verhouding van elk planeet-maansysteem met meer dan één natuurlijke satelliet.
Pluto en zijn maan Charon; beeldcompositie aan elkaar geplakt uit vele New Horizons-beelden. Pluto is… de 8e grootste niet-Planeet in ons zonnestelsel; Charon staat op nummer 17.
NASA / New Horizons / LORRI
8.) Pluto: Eindelijk komen we bij ieders favoriete vroegere planeet, en de eerste niet-maan op onze lijst. Pluto is kleiner en minder massief dan Triton, en minder dan de helft van de diameter van Mercurius. Het is de eerste planeet in de Kuipergordel die van dichtbij in beeld is gebracht. Zijn grote natuurlijke satelliet, Charon, is waarschijnlijk gevormd door een reusachtige inslag, samen met zijn vier andere manen: Styx, Nix, Kerberos en Hydra.
Charon in het bijzonder, is zo groot dat het van het Plutoniaanse systeem een binair systeem maakt, waar het massamiddelpunt van het systeem buiten Pluto zelf ligt. Zijn geologische geschiedenis wijst ook op een actieve wereld, want reusachtige ijsbergen, sneeuw, valleien en sublimerende vlakten laten een bevroren wereld in beweging zien. Net als veel andere werelden op deze lijst heeft Pluto waarschijnlijk een vloeibare oceaan onder het oppervlak, wat meer vragen oproept over biochemie en organisch materiaal dan dat het antwoorden geeft.
Eris kan zelfs met de krachtigste telescopen nauwelijks in beeld worden gebracht, omdat zijn extreme afstand tot… de zon, zelfs met zijn witte kleur en grote omvang, het onmogelijk maakt om hem met de huidige technologie op te lossen. Alles wat we over hem weten is te danken aan zeer slimme meettechnieken, samen met een beetje serendipiteit.
Wikimedia Commons gebruiker Litefantastic
9.) Eris: Bijna net zo groot als Pluto, maar massiever. De huidige locatie van Eris, vlakbij het aphelium van zijn baan, plaatst hem op ongeveer drie keer de afstand Zon-Pluto. Tot vorige maand was Eris, met uitzondering van enkele langperiodieke kometen, het verste object in het zonnestelsel. Een occultatie van een ster door Eris in 2010 stelde ons in staat om zijn grootte te meten op 2.326 km: slechts 2% kleiner dan Pluto’s diameter van 2.372 km.
Afgezien van zijn massa, grootte, en omlooptijd, is er heel weinig bekend over Eris als gevolg van zijn enorme afstand. Hij heeft tenminste één natuurlijke satelliet: Dysnomia, is witter van kleur dan Triton of Pluto, bevat ijs aan het oppervlak en een ijle atmosfeer zoals beide werelden, en doet er 558 jaar over om een baan rond de zon te voltooien. Als we in 2032 een fly-by missie naar Eris zouden lanceren, zou een ruimteschip daar met behulp van de zwaartekracht van Jupiter in slechts 24,7 jaar kunnen zijn.
Deze kleurencompositie met hoge resolutie van Titania is gemaakt van Voyager 2-beelden die op 24 januari 1986 zijn genomen… toen het ruimtevaartuig Uranus het dichtste naderde. De Voyager-camera maakte dit beeld van Titania, een van de grote manen van Uranus, door de violette en heldere filters. Het ruimtevaartuig was ongeveer 500.000 kilometer (300.000 mijl) weg.
NASA / Voyager 2
10.) Titania: Alleen door helemaal naar beneden te gaan, naar de tiende grootste niet-planeet in het zonnestelsel, komen we uiteindelijk bij een van Uranus’ manen, waarvan Titania de grootste is. Titania is aanmerkelijk kleiner dan Eris, heeft een diameter van minder dan 1600 km en bestaat uit ongeveer evenveel ijs als steen. Er kan een dunne laag vloeibaar water op de kern-mantel grens van deze wereld zijn, en vertoont een matige kraters die wijzen op een opduikingsgebeurtenis relatief vroeg in haar geschiedenis, nadat de meeste inslagen op de andere manen in de buurt al hadden plaatsgevonden.
Er is zowel waterijs als kooldioxide-ijs op het oppervlak van Titania, wat kan wijzen op een zeer dunne, ijle kooldioxide-atmosfeer. Bij verduisteringen van een ster is echter geen enkele atmosfeer gevonden; als er al een is, zijn er waarschijnlijk tien biljoen nodig om de druk aan het aardoppervlak te evenaren. Hij is slechts één keer van dichtbij bestudeerd: door de Voyager 2 in 1986.
Als je alle manen, kleine planeten en dwergplaneten in ons zonnestelsel rangschikt, zie je dat… veel van de grootste niet-planetaire objecten manen zijn, met een paar als Kuipergordelobjecten. Pas als je helemaal bij Sedna of Ceres bent, vinden we een wereld die niet in een van die twee categorieën valt.
Montage door Emily Lakdawalla. Gegevens van NASA / JPL, JHUAPL/SwRI, SSI, en UCLA / MPS / DLR / IDA, verwerkt door Gordan Ugarkovic, Ted Stryk, Bjorn Jonsson, Roman Tkachenko, en Emily Lakdawalla
De volgende-grootste objecten op de lijst omvatten andere manen van Saturnus (zoals Rhea en Iapetus) en Uranus (bijv, Oberon), gevolgd door de andere dwergplaneten van de Kuipergordel en de reuzenmaan van Pluto, Charon. Als het idee dat er een groot object op ~200 AE afstand is, dat voorlopig “Planeet Negen” of “Planeet X” wordt genoemd, juist blijkt te zijn, kan het alles op deze lijst naar beneden halen, of zelf als een planeet worden geclassificeerd.
Veel van de objecten waarvan we nu denken dat ze van enig belang zijn in het Zonnestelsel, zoals Ceres, de grootste asteroïde (op #25), of Sedna, een mogelijk Oortwolk object (op #23), komen niet in de buurt van een plaats in de top 10. Er valt zoveel te leren door te kijken naar wat er om ons heen is en waar het zich bevindt. In plaats van ruzie te maken over classificatie, moeten we onze kosmische achtertuin waarderen voor wat het is, en voor alle rijkdom die erin zit.