Een nieuwe studie geleid door de Open University heeft baanbrekende nieuwe inzichten opgeleverd in een enorme gebeurtenis in het zonnestelsel, de vorming en migratie van Jupiter. Wetenschappers zijn er voor het eerst in geslaagd bij benadering te achterhalen in welke era van de vorming van ons zonnestelsel Jupiter de grote gasreus werd die hij nu is. ​
Het vandaag in Nature Astronomy belangrijke gepubliceerde onderzoek werd geleid door Ben Rider Stokes van de Engelse Open University en ondersteund door een internationaal team van deskundigen. Het wetenschappelijke artikel heeft met de professoren Steven Goderis en Philippe Claeys van de onderzoeksgroep AMGC van de VUB en professor Vinciane Debaille van het Laboratoire G-Time van de ULB ook drie Belgische co-auteurs.
Het belang van die Belgische onderzoekspoot is groot: tijdens een gezamenlijke Japans-Belgische Zuidpoolexpeditie in 2012 verzamelden de teams van Goderis en Debaille een bijzondere angrietmeteoriet, genaamd Asuka 12209. Angrieten behoren tot de oudste magmatische gesteenten van het zonnestelsel. “Daarom worden angrieten gebruikt als een soort ankerpunt om alle andere meteorieten te dateren”, zegt Steven Goderis. “Dit soort van meteorieten is opgebouwd uit de oudste mineralen die we met de bestaande technieken kunnen dateren.”
Enigszins uniek bevat Asuka 12209 groene olivijnkristallen, die een andere zuurstofisotopensamenstelling bleken te hebben dan de rest van de meteoriet. De kristallen, afkomstig van een andere meteorietsoort werden toegevoegd aan het moederlichaam van de angrieten tijdens een zware botsing tussen hemellichamen in ons zonnestelsel. Gezien de zeer grote ouderdom van angrieten kon een link gelegd worden met de vorming van Jupiter. In de planetaire astronomie stelt de “grand tack”-hypothese dat Jupiter zich vormde op een afstand van 3,5 astronomische eenheden (AE, de afstand tussen de zon en de aarde) van de zon. Daarna verplaatste Jupiter zich naar het binnenste zonnestelsel tot op een afstand van 1,5 AE, waarna deze door een orbitale resonantie met Saturnus weer naar buiten toe migreerde, en uiteindelijk een stabiele omloopbaan bereikte op 5,2 AE. Tijdens die migratie werd het zonnestelsel stevig dooreen geschud door de zwaartekrachtverstoring bij de doortocht van Jupiter, waarbij veel botsingen tussen asteroïden en planetesimalen (planetoïden met een diameter van maximaal enkele tientallen kilometers) ​ plaatsvonden.
"De vorming en migratie van gasreuzen zoals Jupiter zijn cruciaal voor de evolutie van planetenstelsels”, zegt hoofdauteur van het artikel en promovendus van de Open University, Ben Rider-Stokes. “Toch blijft de timing van dit soort gebeurtenissen in ons zonnestelsel grotendeels onbekend. Angrietmeteorieten behoren tot de oudste materialen in het binnenste zonnestelsel. Ze bieden daarom een exclusief venster op de processen die in die periode hebben plaatsgevonden. In onze studie zijn we erin geslaagd door zeer preciese metingen te bewijzen dat die oude meteorieten sporen bevatten van twee afzonderlijke planetaire lichamen die met elkaar zijn gebotst en zich hebben vermengd. Wij suggereren dat die vermenging werd veroorzaakt door de vorming en/of migratie van Jupiter.”
Door de isotopische datering van de monsters kunnen de wetenschappers nu bij benadering een empirische tijdskader opstellen van het tijdstip van die botsing. Ben Rider-Stokes en internationale collega's onderzoeken momenteel ook het waterstofgehalte van de monsters om de rol van inslaggebeurtenissen in termen van waterlevering aan het binnenste zonnestelsel te evalueren.
De studie verscheen op 15 mei in Nature Astronomy met als titel Impact mixing among rocky planetarium’s in the early Solar System from angriteoxygen isotopes.