Dans rond god der liefde

De ruimtesonde near Shoemaker die in een baan om de planetoïde Eros cirkelt, seint een schat aan wetenschappelijke gegevens naar de aarde.

Robert Farquhar, Mission Manager van near-Shoemaker, is in zijn nopjes. De ruimtesonde die een kleine twee jaar geleden zijn doel voorbij schoot en verloren leek, draait nu al weer meer dan zeven maanden probleemloos rond Eros: de 34 kilometer lange planetoïde die vernoemd is naar de Griekse god van de liefde en in 643 dagen in een baan om de zon draait. Het is voor het eerst dat astronomen een planetoïde lange tijd achtereen kunnen bestuderen. De eerste resultaten van near's onderzoek verschenen gisteren in vier artikelen in Science en nog een dozijn is aan andere vakbladen aangeboden.

Het is niet voor het eerst dat een planetoïde door een ruimtesonde wordt bezocht. Gaspra en Ida werden in 1991 en 1993 voorbijgevlogen door Galileo (die nu om Jupiter draait), near zelf vloog in 1997 langs Mathilde en Deep Space 1 wierp in 1999 een vluchtige blik op Braille. De hierbij gemaakte opnamen lieten zien dat planetoïden, zoals verwacht, onregelmatig gevormde en met kraters bezaaide rotsblokken zijn. Maar voor gedetailleerd onderzoek aan dit `puin' uit de oertijd van het zonnestelsel duren zulke voorbijvluchten te kort.

Near Shoemaker – vernoemd naar de Amerikaanse geoloog die het onderzoek aan planetoïden stimuleerde – is een product van het Applied Physics Laboratory van de Johns Hopkins Universiteit in Laurel, Maryland, waar ook het vluchtleidingscentrum zit. De 800 kilogram zware ruimtesonde werd op 17 februari 1996 gelanceerd en had in januari 1999 in een baan om Eros moeten komen. Near schoot zijn doel helaas voorbij, maar door enkele koerscorrecties werd bereikt dat hij in februari 2000 opnieuw de baan van Eros kruiste en een herkansing kreeg.

Deze keer lukte het. De naderingssnelheid werd teruggebracht tot slechts 5 kilometer per uur, waardoor near door Eros kon worden `ingevangen'. Dit kunststukje vond plaats op een afstand van 260 miljoen kilometer van de zon. Near maakte één omloop op 350 kilometer hoogte en werd daarna stapsgewijs in een steeds lagere baan gebracht. In juli was hij op zijn minimumafstand van 35 kilometer gekomen. Iedere omloop – met een snelheid van slechts 13 kilometer per uur – duurde toen 15 uur.

Het gravitatieveld van de rondwentelende, pindavormige Eros is zwak en grillig. Op grotere hoogte wordt near sterk gestoord door de stralingsdruk van het zonlicht, terwijl zijn baan op een hoogte van 35 kilometer door Eros zelf onstabiel dreigt te worden. Koerscorrecties zijn millimeterwerk omdat een onzekerheid van één millimeter per seconde in de snelheid na een week al een afwijking van bijna een kilometer veroorzaakt. Afwijkingen moeten eerst – met behulp van de dopplerverschuiving in de op aarde ontvangen radiosignalen – worden gemeten alvorens er gecorrigeerd kan worden. Dat alles vergt veel tijd en geduld.

Tijdens de afdaling is Eros met behulp van vijf instrumenten bestudeerd. Met de Multi Spectral Imager is het gehele oppervlak gefotografeerd (waarbij op sommige punten details ter grootte van 5 meter zijn te zien), terwijl met een laser-afstandsmeter nauwkeurig de vorm en topografie van Eros is bepaald. Een magnetometer zocht en zoekt naar sporen van een magnetisch veld, terwijl twee spectrometers de samenstelling van het oppervlak bestuderen. De ene meet de infraroodstraling van het oppervlak en de andere de fluorescentie die door de geladen deeltjes en röntgenstraling van de zon wordt veroorzaakt.

Het was al lang bekend dat Eros verreweg de grootste is van de ongeveer 250 planetoïden is die in de buurt van de aarde komen, maar uit zijn nauwkeurig bepaalde vorm blijkt nu dat hij tevens de meest langgerekte is. De afgegladde vorm is een drie-assige ellipsoïde van 34 x 11 x 11 kilometer. Eros vertoont geen tekenen van de haltervorm die men bij sommige planetoïden ziet en er op lijkt te wijzen dat zij uit twee delen bestaan die slechts losjes tegen elkaar aan zitten. Eros is vrijwel zeker een fragment dat ooit is afgebroken van een grotere planetoïde.

Het oppervlak van Eros wordt gedomineerd door inslagkraters die kleiner zijn dan 1 kilometer. Er zijn geen sporen van uitgeworpen materiaal: mogelijk is het meeste tijdens de inslagen in de ruimte verdwenen. De ontsnappingssnelheid aan het oppervlak van Eros loopt – afhankelijk van de plaats op deze rondwentelende pinda – uiteen van slechts 3 tot 17 meter per seconde. De kraterdichtheid ligt dicht bij de `verzadigingsgrens', waarbij nieuwe inslagen oude kraters uitwissen. Dit duidt op een vrij oud oppervlak. In sommige gebieden zijn opvallend weinig kraters van 2 kilometer en groter, misschien doordat het oppervlak hier door andere (erosie-)processen is veranderd.

De grootste krater, die voorlopig Psyche wordt genoemd, heeft een diameter van 5,5 kilometer en is 1800 meter diep. Deze relatief grote diepte zou kunnen wijzen op een relatief `rustige' botsing in betrekkelijk zacht materiaal. Onder de bodem van deze krater is Eros overigens ook het dunst: slechts 5880 meter scheidt die bodem van het meest nabije dal aan de overzijde. De grootste deuk is een 10 kilometer grote inzinking die de vorm van een zadel heeft en Himeros wordt genoemd. Over het ontstaan hiervan wordt druk gespeculeerd. Mogelijk is het een heel oude en sterk verweerde inslagstructuur.

Op vele plaatsen zijn op Eros rechte structuren te zien, zowel in het oppervlak (groeven) als er boven (ruggen). Ze zijn maximaal 200 meter breed en tientallen meters diep of hoog. Het meest opvallend is een complex systeem van ruggen van in totaal vijftien kilometer lang. Sommige structuren zijn wellicht de uitwendige tekenen van zwakke plekken en/of breuken in het inwendige, mogelijk ontstaan door objecten die tegen Eros – of het object waartoe hij ooit behoorde – zijn gebotst.

Op Eros liggen op vele plaatsen grote rotsblokken. Het grootste is 110 meter hoog. Zij vertonen geen voorkeur voor laaggelegen gebieden en er zijn ook geen tekenen dat ze langs hellingen omlaag zijn gerold. Ze zijn vooral tarijk in het gebied ten westen van het `zadel'. Mogelijk zijn de rotsblokken tijdens het ontstaan van een grote krater de ruimte in geslingerd en na een aantal omlopen om Eros weer teruggevallen.

Uit waarnemingen vanaf de aarde was al bekend dat op Eros een laag regoliet ligt, een mengsel van stof en stukken gebroken gesteente. Dit wordt veranderd door micrometeorieten en straling en deeltjes van de zon (space weathering) en door de inslag van grotere objecten (impact gardening). Deze processen kent men van de maan, maar op Eros is hun uitwerking door de zeer zwakke aantrekkingskracht anders. Het regoliet zou op Eros tientallen meters dik kunnen zijn, maar de metingen van near geven daar nog geen uitsluitsel over. Men zoekt sporen die op een beweging van oppervlaktemateriaal wijzen.

Uit de baanbeweging van near heeft men nauwkeurig de massa van Eros kunnen afleiden en – in combinatie met het uit de opnamen opgemeten volume – de dichtheid. De waarde van 2,67 g/cm³ impliceert dat het inwendige een vrij stevige en homogene structuur heeft. De spectra van Eros wijzen er op dat het oppervlak rijk is aan olivijn en pyroxeen. Deze samenstelling lijkt veel op die van een groep meteorieten die chondrieten of steenmeteorieten worden genoemd. Zij zijn sinds het ontstaan van het zonnestelsel niet – door smelting – veranderd. Eros vormt zo een schakel tussen de op aarde gevonden steenmeteorieten en het materiaal waaruit ooit planeten als de aarde zijn ontstaan.

Near Shoemaker zal Eros tot februari tijdens zijn reis rond de zon vergezellen en de onderzoekers materiaal leveren waaraan zij nog jarenlang kunnen werken. De ruimtesonde draait inmiddels weer in een wat hogere baan om Eros, maar zal op 25 oktober één keer op een afstand van slechts 6 kilometer langs de planetoïde worden gestuurd. In de loop van januari zullen bepaalde delen van Eros zelfs tot op 500 meter afstand worden genaderd. Dan raakt de stuwstof op en valt near op Eros neer: voor eeuwig verenigd.