Saturnusringen jonger dan de dino’s

De ringen en de ijsmanen van Saturnus ontstonden pas 100 miljoen jaar geleden, blijkt uit simulaties.

Saturnus, gefotografeerd door de sonde Cassini in 2006. De sonde bleef steeds in de schaduw van de planeet en maakte 165 foto’s , die later gecombineerd werden. Foto NASA/JPL/Space Science Institute

Als we 100 miljoen jaar konden teruggaan in de tijd, zou de planeet Saturnus er heel anders uitzien. Nieuw onderzoek, waarvan de resultaten binnenkort in de Astrophysical Journal worden gepubliceerd, wijst er namelijk op dat de planeet toen nog geen ringen had. Ook zijn binnenste ijsmanen zijn mogelijk van latere datum.

Eeuwenlang gingen wetenschappers ervan uit dat de ringen en de binnenste manen van Saturnus, die grotendeels uit bevroren water bestaan, zo oud zijn als de planeet zelf: ruwweg 4 miljard jaar.

Op basis van computerberekeningen concludeerden Franse astronomen in 2012 echter dat deze manen, door de getijdenwerking van hun moederplaneet, relatief snel naar buiten spiralen. Dat betekent dat ijsmanen als Enceladus, Tethys, Dione en Rhea, die zich vrij dicht bij Saturnus bevinden, vrij jong zijn.

Daarnaast wees recent Amerikaans onderzoek uit dat sommige Saturnusringen verrassend weinig massa hebben. Omdat ringstructuren sneller uiteenvallen naarmate ze minder materiaal bevatten, kunnen ook die nog niet zo lang bestaan: hooguit enkele honderden miljoenen jaren.

Via nieuwe computersimulaties komen Matija Cuk (SETI Institute) en Luke Dones en David Nesvorny (Southwest Research Institute) nóg lager uit. Cuk en zijn collega’s concluderen dat de ringen en ijsmanen van Saturnus niet veel ouder kunnen zijn dan 100 miljoen jaar. Ter vergelijking: dinosauriërs ontstonden 230 miljoen jaar geleden op aarde.

De onderzoekers vermoeden dat de ringen en de ijsmanen overblijfselen zijn van enkele ‘oermanen’, die door baanverstoringen – waarbij mogelijk ook de grote maan Titan een rol heeft gespeeld – met elkaar in botsing zijn gekomen. Het ijspuin dat daarbij vrijkwam, zou deels zijn samengeklonterd tot nieuwe maantjes; de rest vormt de ringen.

Cuk berekende met zijn team hoe de ijsmanen van Saturnus elkaar in het verleden hebben beïnvloed. De getijdeninvloed van Saturnus maakt dat de omloopbanen van deze manen geleidelijk wijder worden.

Dat effect is het grootst voor de binnenste manen: die spiralen dus sneller naar buiten dan hun verder weg gelegen soortgenoten. Daarbij gaan manen in aangrenzende banen op enig moment vanzelf ‘resoneren’: met regelmatige tussenpozen zwaartekrachtsinvloed op elkaar uitoefenen. Hun banen worden langgerekter en komen schuiner te staan.

Door de huidige baaneigenschappen van de ijsmanen te vergelijken met de uitkomsten van hun computersimulaties, stelden de wetenschappers vast hoe sterk de omloopbanen van de manen zijn veranderd. Die veranderingen bleken aanzienlijk kleiner dan gedacht. Veel baanresonanties kunnen er dus nog niet hebben plaatsgevonden.

Daaruit concludeert het team dat deze ijsmanen, en de ringen, heel jong zijn: zo’n 100 miljoen jaar.

Bovenstaande geldt overigens niet voor Titan en de overige buitenmanen. Die zijn waarschijnlijk tegelijk met Saturnus gevormd.