Jupiter is nu al verreweg de grootste planeet van ons zonnestelsel, maar ooit was deze gasreus nog véél groter, hebben wetenschappers nu ontdekt.

Jupiter wordt wel beschouwd als de architect van ons zonnestelsel. De loodzware planeet speelde een cruciale rol bij de vorming van de banen van andere planeten zo’n 4,5 miljard jaar geleden, maar over de oerstaat van de planeet was nog veel onbekend.

In een nieuwe studie die in Nature Anatomy verscheen, doen twee professoren van Caltech en de University of Michigan enkele opmerkelijke onthullingen. Zo’n 3,8 miljoen jaar nadat de eerste vaste stoffen in het zonnestelsel werden gevormd, begon de materieschijf rond de zon, bekend als de protoplanetaire nevel, te verdwijnen. En in die periode was Jupiter maar liefst twee keer zo groot als nu en zijn magnetische veld was nog krachtiger.

“Ons uiteindelijke doel is om te begrijpen waar we vandaan komen en het vaststellen van de vroege fasen van planeetvorming is essentieel om de puzzel op te lossen”, zegt hoogleraar Konstantin Batygin van Caltech. “Dit brengt ons dichter bij het begrip van hoe niet alleen Jupiter maar het hele zonnestelsel vorm kreeg.”

Een kijkje op de manen
Batygin en zijn collega uit Michigan, Fred Adams, keken specifiek naar Jupiters kleine manen Amalthea en Thebe, die nog dichter om Jupiter draaien dan Io, de kleinste en dichtstbijzijnde van de vier grote Galileïsche manen van de planeet.

Amalthea en Thebe hebben licht gekantelde banen. Door deze kleine baanafwijkingen te bestuderen konden de astronomen de oorspronkelijke grootte van Jupiter berekenen: ongeveer twee keer zijn huidige straal, met een volume van meer dan 2000 aardes. Ook moet het magnetische veld van Jupiter in die tijd ongeveer 50 keer sterker zijn geweest dan nu.

Direct meetbaar
De wetenschappers stonden versteld dat ze zo ver terug in de tijd konden kijken. “Het is verbazingwekkend dat er zelfs na 4,5 miljard jaar nog genoeg aanwijzingen zijn om de fysieke toestand van Jupiter aan het begin van zijn bestaan te reconstrueren”, aldus Adams.

Hij wil benadrukken dat de berekeningen de traditionele onzekerheden en aannames in modellen voor planeetvorming omzeilen door uit te gaan van de omloopdynamica van Jupiters manen en het behoud van het impulsmoment van de planeet (hoe snel hij roteert), grootheden die direct meetbaar zijn. Zo is een duidelijk beeld ontstaan van Jupiter op het moment dat de omringende zonnenevel verdampte, een cruciaal overgangspunt waarop de bouwmaterialen voor planeetvorming verdwenen en de oerarchitectuur van het zonnestelsel ontstond.

Cruciale details
De resultaten voegen cruciale details toe aan bestaande theorieën over planeetvorming, die stellen dat Jupiter en andere reuzenplaneten rond andere sterren zijn gevormd via kernaccretie, een proces waarbij een rotsachtige en ijzige kern snel gas verzamelt. Deze nieuwe studie bouwt voort op dat fundament door meer exacte metingen te leveren van Jupiters grootte, rotatiesnelheid en magnetische omstandigheden op een vroeg, cruciaal moment.

Batygin benadrukt dat de eerste momenten van Jupiter nog steeds met onzekerheden zijn omgeven, maar dat het huidige onderzoek ons beeld van de kritieke ontwikkelingsstadia van de planeet aanzienlijk verduidelijkt. “Wat we hier hebben vastgesteld is een waardevol referentiepunt”, zegt hij. “Een punt van waaruit we met meer vertrouwen de evolutie van ons zonnestelsel kunnen reconstrueren.”