Jupiter heeft bizar magnetisch veld

Sterrenkunde Het magnetische veld van Jupiter blijkt anders dan dat van alle andere planeten. Mogelijk is de metallische waterstofkern gelaagd.

De veldlijnen van Jupiters magnetische veld. Op het noordelijk halfrond zijn grote verstoringen. Illustratie Moore et al. / Nature

Onderzoek van het magnetische veld van Jupiter heeft een bijzondere ontdekking opgeleverd. Er blijkt een groot verschil te bestaan tussen het noordelijk en het zuidelijk halfrond van de planeet. Daarin onderscheidt Jupiter zich van de overige planeten van ons zonnestelsel. Wetenschappers staan voor een raadsel.

De ontdekking is gedaan door onderzoekers van instituten in de VS en Denemarken en woensdag beschreven in Nature. Dit internationale onderzoeksteam baseerde zich daarbij op gegevens van de NASA-ruimtesonde Juno, die sinds 2016 in een langgerekte polaire baan om Jupiter beweegt.

Om de 53 dagen nadert Juno de 140.000 kilometer grote planeet tot op ongeveer 4000 kilometer. Acht van deze passages hebben – stukje bij beetje – een kaart opgeleverd van het magnetische veld van Jupiter. De gegevens reiken tot een diepte van ruim 10.000 kilometer.

Bekend was al dat Jupiter het sterkste magnetische veld van alle planeten heeft. In grote lijnen is dat een dipoolveld, net als dat van de aarde of dat van een staafmagneet. Op het noordelijk halfrond van de planeet is dit veld voornamelijk naar buiten gericht, op het zuidelijk halfrond juist naar binnen. (Bij de aarde is dat precies omgekeerd.)

Bij nadere beschouwing zijn de magnetische velden van beide planeten veel complexer. Ze zijn een optelsom van een dipolaire en een niet-dipolaire component. Op aarde geeft deze laatste relatief kleine afwijkingen, die gelijkmatig over het noordelijk en zuidelijk halfrond verdeeld zijn.

Noordelijk halfrond

De gegevens van de ruimtesonde Juno laten echter zien dat de veel sterkere niet-dipolaire component van Jupiter zich bijna volledig beperkt tot een gordel op het noordelijk halfrond. De magnetische veldlijnen die aan deze gordel ontspringen gaan voor een belangrijk deel op een specifieke plek aan de evenaar de planeet weer in. Het zuidelijk halfrond van de planeet vertoont een vrijwel normaal dipolair veld.

De Argentijnse astrofysicus Yamila Miguel van Sterrewacht Leiden, zelf niet betrokken bij het nieuwe onderzoek, omschrijft het magnetische veld van Jupiter als ‘fascinerend’. „Het is anders dan alle andere magnetische velden in ons zonnestelsel. Het feit dat het zo verschillend is op beide halfronden is heel intrigerend en kan ons veel leren.”

Volgens de meest gangbare theorie zijn planetaire magnetische velden het gevolg van stromingen in een elektrisch geleidende vloeistof – een verschijnsel dat ook wel het dynamo-effect wordt genoemd. In het geval van de aarde gaat het om gesmolten ijzer en nikkel, op de grens van kern en mantel. De elektrische stromingen in Jupiter spelen zich waarschijnlijk af in een mantel van waterstof, een gas dat zich onder extreem hoge druk als een metaal gaat gedragen.

In hun woensdag in Nature verschenen onderzoeksverslag voeren de planeetwetenschappers enkele mogelijke verklaringen op voor de afwijkende vorm van het magnetische veld van Jupiter. Een ervan is dat het magnetische veld van de planeet momenteel bezig is om om te keren, zoals ook het aardmagnetische veld dat geregeld doet. Maar het zou wel erg toevallig zijn dat dit gebeurt net nu Juno zijn baantjes om de planeet trekt.

Een aannemelijkere verklaring is dat de mantel van metallische waterstof uit verschillende lagen bestaat. Het onderste deel van de mantel zou vermengd kunnen zijn met opgeloste rots- en ijsachtige materialen uit de vaste kern van de planeet. Dat resulteert in dichtheidsverschillen die een verstorend effect zouden hebben op de convectiestromingen in het inwendige van de planeet, en daarmee ook op diens magnetische veld.

    • Eddy Echternach