In de wolken van Jupiter

juno Jupiter is de grootste planeet van het zonnestelsel, maar zijn ontstaan is in nevelen gehuld. Letterlijk. Vanaf maandag probeert een Amerikaanse ruimtesonde door zijn mist van ammoniak te turen.

Na een reis van bijna vijf jaar en drie miljard kilometer gaat maandag voor Juno het werk beginnen. Tenminste, als het allemaal goed gaat. Maandag komt het ruimteschip met een duizelingwekkende snelheid van ruim zestig kilometer per seconde aan bij Jupiter. Dan moeten de raketten op het juiste moment remmen om Juno in een baan om de planeet te brengen. Eén klein foutje in de berekeningen en ze slaat te pletter, of vliegt haar doel voorbij. Of ze komt middenin de stralingsband rond Jupiter terecht waar geladen deeltjes, opgejaagd door het krachtige magneetveld van de planeet, haar elektronica zullen verwoesten.

Een beetje spektakel is de Nasa wel toevertrouwd, zeker op 4 juli, de Amerikaanse nationale feestdag. Al eerder liet de ruimtevaartorganisatie op Onafhankelijkheidsdag haar missies op hun bestemming aankomen. In 1997 landde de Pathfinder op Mars en in 2005 knalde Deep Impact op een komeet. De Viking 1 had op het tweede eeuwfeest, in 1976, op Mars moeten arriveren, maar de plek bleek bij nader inzien niet geschikt. De Viking vloog even door en zette 20 juli voet aan de grond. Ook een historische datum: precies zeven jaar na de eerste mannen op de maan.

Het komende bezoek aan Jupiter is geen primeur. Juno pikt de draad op die Galileo in 1995 heeft laten liggen. Dat ruimteschip had een sonde in de atmosfeer van Jupiter laten zakken en de metingen die daaruit voortkwamen, ondermijnden de theorieën over het ontstaan van het zonnestelsel. Jupiter leek een gasplaneet, voornamelijk bestaand uit waterstof en helium, net als de zon. Maar Galileo zag zware elementen: koolstof, stikstof, zwavel. Dat klopte niet met het idee dat de planeet bij zijn ontstaan uit dezelfde voorraad had geput als de zon.

Daar was nog wel een mouw aan te passen. Die elementen waren in de begintijd voorhanden, verpakt in ijskristallen. Jupiter zou, toen de planeet enige omvang begon te krijgen, die ijsballen uit zijn omgeving hebben opgeslokt. Dat betekent dat de planeet ook watermoleculen moet bevatten. En de precieze hoeveelheid van dat water hangt af van het moment waarop Jupiter dat ijs ging opsouperen, legt Imke de Pater uit. De Pater, een van oorsprong Nederlandse hoogleraar sterrenkunde aan de universiteit van Berkeley, doet al jaren onderzoek naar Jupiter. "Als we weten hoeveel water Jupiter bevat, weten we ook welke theorie voor het ontstaan van de planeet goed is en welke niet."

Vreemd genoeg zag Galileo helemaal geen water. Wellicht keek het ruimteschip toevallig in een droge uithoek, anders moet een compleet nieuw model voor de ontstaansgeschiedenis worden bedacht. Reden genoeg dus voor Juno om nog eens te gaan kijken, in een poging in de dichte atmosfeer van Jupiter water te ontdekken. Juno was in de Romeinse mythologie de vrouw van oppergod Jupiter en de enige die in staat was door de wolken waarin hij zich hulde, heen te kijken.

De zoektocht naar water is niet de enige opdracht voor Juno. Het ruimteschip moet ook helderheid verschaffen over de samenstelling van Jupiters atmosfeer. De planeet dankt zijn bijna psychedelische uiterlijk van gekleurde banden aan het stormachtige weer. Het zijn wolken van ammoniak die hier rondwervelen.

Dat was althans het idee, maar opnieuw zorgde Galileo voor verwarring. Die zag veel minder ammoniak dan was verwacht. Een maand geleden lichtte een groep onder leiding van De Pater een tipje van de sluier op. Uit waarnemingen met de VLA radiotelescoop in Nieuw Mexico leidde zij af dat de atmosfeer een kolkende massa is, met banden die rijk zijn aan ammoniak of juist arm - daar richtte Galileo vermoedelijk zijn blik op. Terwijl voortdurend uit de diepte pluimen ammoniak opborrelen. "We hebben toen een driedimensionaal plaatje van de atmosfeer gemaakt dat het kleurenpatroon goed verklaart", zegt De Pater.

Gasplaneet

De VLA tuurde tot zo'n honderd kilometer diep in de atmosfeer. Juno zal vele malen dieper kunnen kijken. Waar de atmosfeer eindigt, is moeilijk te zeggen - het blijft een gasplaneet. Maar dat heeft weer als voordeel dat de planeet goed gemengd is en de samenstelling van de atmosfeer een goede indicatie van het innerlijk. Zij het dat diep in de planeet de druk zo groot is dat het waterstof vloeibaar wordt en zich gaat gedragen als een metaal. Waardoor het ook uitstekend stroom geleidt. En omdat Jupiter in een hoog tempo om zijn as draait, vormt die kern van vloeibaar waterstof een geweldige dynamo. Het magneetveld van Jupiter is daardoor 20.000 keer zo krachtig als het aardse veld en houdt een heftige stroom van geladen deeltjes op gang.

Juno's baan is zo uitgestippeld dat ze het ergste bombardement vermijdt maar ze zal tegen het eind van haar missie het equivalent van 100 miljoen röntgenfoto's hebben ontvangen. Een groot schild van titanium - 175 kilo zwaar - moet haar beschermen zodat haar apparatuur het de hele missie van 33 omwentelingen volhoudt. Zonder dat schild zou haar elektronica het al na één omgang begeven.

En ten slotte: bewaart Jupiter in zijn kern nog een geheim? Ofwel: is het een zuivere gasplaneet, of is het begonnen met een rotsige kern, die op zeker moment zo groot werd dat hij al het gas dat de zon onbenut liet, naar zich toe trok? Zo diep kan Juno niet kijken, maar ze meet wel het zwaartekrachtveld van de planeet. Uit die meting zou het bestaan van zo'n vaste kern kunnen blijken. Veel theorieën voor het ontstaan van het zonnestelsel kunnen niet zonder zo'n kern. Anders gaat de vorming niet snel genoeg. "Jupiter moet in de eerste tien miljoen jaar zijn ontstaan", zegt De Pater. "Daarna is de jonge zon zo krachtig dat hij alle gassen wegblaast."

Die kwestie laat Juno over aan de wetenschap. Op 16 oktober 2017 wendt ze de steven en stort ze zich in de atmosfeer van Jupiter. De Nasa is niet vies van symboliek. En ruimt graag op: er zijn nieuwe missies naar Jupiter gepland en die mag Juno niet verstoren.

Juno is een van de zogeheten New Frontiers van de Nasa, relatief goedkope missies - Juno kostte ruim één miljard dollar. De New Horizons, die precies een jaar geleden langs Pluto scheerde, hoorde ook tot dit programma.

Juno werd op 5 augustus 2011 gelanceerd - twee jaar later dan de bedoeling was; de Nasa zat tien jaar geleden krap bij kas. Het ruimteschip bleef twee jaar in de buurt, om met hulp van de aardse zwaartekracht snelheid te winnen en zette toen koers richting Jupiter.

Eerdere missies die zich zo ver van de aarde verwijderden, maakten allemaal gebruik van plutoniumbatterijen maar Juno drijft op zonne-energie. "Dat is mogelijk dankzij betere zonnecellen", laat de Nasa weten. "Efficiëntere apparaten en een missie-ontwerp dat voorkomt dat Juno in de schaduw van Jupiter terechtkomt."

De vorige recordhouder was de Rosetta die eind 2014 de lander Philae afleverde op komeet 67P. Jupiter staat ruim vijf keer zo ver van de zon als de aarde. De zonnekracht is dus maar een paar procent vergeleken met hier op aarde.

goedkoop en duurzaam

Een artist's impression van ruimtesonde Juno met daarachter Jupiter. beeld nasa

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden