Uranus en Neptunus wisselden van plek

Ongeveer vier miljard jaar geleden zijn de ringplaneten Uranus en Neptunus van plek gewisseld terwijl ze een langzame tocht maakten naar de positie waar hun huidige banen zich bevinden. Dat is de conclusie van Steve Desch, een astrofysicus aan de staatsuniversiteit van Arizona in de Verenigde Staten, die denkt dat alle grote gasplaneten twee keer dichter bij de zon gevormd werden dan waar nu hun baan zich bevindt. Zijn werk kan meer duidelijk gegeven over hoe ons mysterieuze en ‘onmogelijke’ zonnestelsel geboren werd.

Het zonnestelsel is 4,6 miljard jaar oud. Hoe de buitenste planeten precies ontstonden blijft een open vraag. “Modellen laten zien dat de vorming van een planeet als Jupiter miljoenen jaren in beslag zou nemen en dat het zelf miljarden jaren geduurd zou kunnen hebben, voordat Uranus en Neptunus werden zoals nu eruit zien. Er is alleen één probleem: ons zonnestelsel is daar veel te jong voor,” zei Desch. “De aanwezigheid van een schijf rond de zon zou een verklaring kunnen zijn voor de vorming van Uranus en Neptunus, maar alleen als zij van plek gewisseld zijn in het verleden.”

Neptunus is op dit moment de meest verafgelegen planeet van de zon op een afstand van zo’n 4,5 miljard kilometer – sorry Pluto, maar jij telt niet meer mee. Op een afstand van zo’n drie miljard kilometer is Uranus de tweede meest verafgelegen planeet in ons planetenstelsel. De meeste theorieën zeggen dat planeten langzaam ontstonden in een schijf van gas en stof, die ooit tot Neptunus’ momentele baan reek. “Maar goed, dat zou dus niet kunnen. De schijf zou in dat geval te groot zijn geweest om de vorming van het zonnestelsel te verklaren,” aldus Densch.

Toen het moment was aangebroken dat Neptunus en Uranus een gestolde kern hadden ontwikkeld, die groot genoeg was om helium en waterstof vast te houden voor hun atmosferen, is waarschijnlijk het grootste deel van hun gas de interstellaire ruimte in gedreven. Omdat Desch verder niets op schoot met de modellen besloot hij om het ‘Nice-model’ te gaan gebruiken, die in 2005 ontwikkeld werd door astrofysici. Die theorie suggereert dat gasachtige planeten zich twee keer dichter bij de zon bevonden dan nu het geval is – wat betekent dat onze stoffige zonnenevel, waaruit het zonnestelsel ontstond, ruim tien keer zo dicht was als de meeste modellen eerder lieten zien.

Desch verklaarde dat na de versnelde vorming van de giganten in ons zonnestelsel – Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus – iets hen naar buiten drukte naar de baan waarin ze zich nu bevinden. Subtiele gravitationele krachten van passerende kometen, zei hij, kunnen dit bewerkstelligd hebben in een tijdsbestek van enkele miljarden jaren. “Het is iets zoals de flyby die de Voyagers deden bij Jupiter, om zo een hogere snelheid te krijgen, maar dan andersom.”

Echter zou Neptunus in een tijdsbestek van 650 miljoen jaar tijdens de evolutie van ons planetenstelsel zijn broederplaneet Uranus hebben ingehaald. “En dat is iets waar het Nice-model op vooruitloopt,” zei Densch. Terwijl Desch waarschuwde voor het feit dat andere theoretici zijn resultaten waarschijnlijk te moeilijk zullen vinden, zei hij dat zijn theorie verenigbaar is met een andere theorie over de vorming van ons zonnestelsel en de gasplaneten in het bijzonder. “Wat er ook ontdekt zal worden, niemand zal ooit in staat zijn om te verklaren hoe Neptunus en Uranus konden ontstaan in een tijdsbestek van slechts tien miljoen jaar. Ik heb nog niets bewezen, maar dit is zeker een sterk indirect bewijs en deze theorie kan ook iets bijdragen aan het onderzoek naar de evolutie van ons zonnestelsel, dat weet ik zeker.”


De gasplaneten Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus.