Successfully reported this slideshow.

RS 2006 Ontstaan vh Zonnestelsel dl 2

2,072 views

Published on

The origin of our solar system (in Dutch)
part 2 of 2

Published in: Education
  • Be the first to comment

RS 2006 Ontstaan vh Zonnestelsel dl 2

  1. 1. HSK Lezing 20 oktober 2006 “Ontstaan van het Zonnestelsel” deel 2 (slot) door Rob Smit
  2. 2. Een overzicht van de TIJD 13.700.000.000 Onstaan v/d MELKWEG 13.500.000.000 De RECENTE tijd... het NU Onstaan ZONNESTELSEL 4.700.000.000 Onstaan AARDE 4.650.000.000 LEVEN ontstaat op aarde 3.700.000.000 Uitwendig skelet [Laat Precambrium] 540.000.000 Voldoende zware elementen gevormd? 10.000.000.000 Ontstaan van terrestrische planeten (en daarom ook leven) onwaarschijnlijk, met name door het ontbreken van zwaardere elementen in voldoende concentraties Ontstaan van o.a. terrestrische planeten (en daarom mogelijk ook leven) mogelijk Begin van de TIJD met de OERKNAL
  3. 3. De ontstaansgeschiedenis van een zonnestelsel T ~ 104 – 105 jaar T ~ 105 – 106 jaar T = 0 jaar T ~ 106 – 107 jaar T ~ 107 jaar
  4. 4. Verdeling materie zonnestelsel Zon 99.85% Planeten* 0.135% Rest** 0.015% * Jupiter 2x massa alle andere planeten samen. ** Planetoïden, miniplaneten en kometen. Ontstaansgeschiedenis van ons Zonnestelsel Mercurius Venus Aarde Mars Jupiter Saturnus Uranus 1781 Neptunus 1846 ZON Pluto 1930 IAU Prague 2006 asteroïden ErosEros 33 x 13 x 13 km33 x 13 x 13 km zodiacaal stofzodiacaal stof Kuipergordel en Oortwolk kometen en miniplaneten (“ijsdwergen”) Hale-BoppHale-Bopp
  5. 5. IAU 2006 General Assembly Result of the IAU Resolution votes Prague 24 August 2006 Resolution 5A: “Definition of ‘planet’ ” Resolution 6A: “Definition of Pluto-class objects” RESOLUTION 6A Pluto is a “dwarf planet” by the definition of Resolution 5A and is recognized as the prototype of a new category of trans- Neptunian objects.
  6. 6. RESOLUTION 5A The IAU resolves that planets and other bodies in our Solar System, except satellites, be defined into three distinct categories in the following way: (1) A “planet”1 is a celestial body that: (a) is in orbit around the Sun; (b) has sufficient mass for its self-gravity to overcome rigid body forces so that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape, and (c) has cleared the neighbourhood around its orbit. (2) A “dwarf planet” is a celestial body that: (a) is in orbit around the Sun; (b) has sufficient mass for its self-gravity to overcome rigid body forces so that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape2; (c) has not cleared the neighbourhood around its orbit; (d) is not a satellite. (3) All other objects3, except satellites, orbiting the Sun shall be referred to collectively as “Small Solar-System Bodies”. 1 The eight planets are: Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune. 2 An IAU process will be established to assign borderline objects into either dwarf planet and other categories. 3 These currently include most of the Solar System asteroids, most Trans-Neptunian Objects (TNOs), comets, and other small bodies.
  7. 7. Planeten draaien in bijna circelvormige banen en alle in de zelfde richting rond de zon Planeetbanen liggen alle vrijwel in het zelfde vlak (het vlak van de ecliptica), behalve die van Mercurius en van de ‘minor planet’ Pluto
  8. 8. De terrestrische planeten Mercurius Venus Aarde Maan Mars korst stenen mantel vloeibaar ijzer ijzerkern De vier binnenste planeten plus de maan zijn allemaal vaste lichamen met een steenachtig oppervlak. Ook inwendig vertonen ze overeenkomsten. tekeningen Volkssterrenwacht Urania te zware kern? te dikke mantelgeen vloeibare buitenkern?
  9. 9. De gasreuzen Jupiter Saturnus Uranus Neptunus moleculaire waterstof metallische waterstof ‘ijs’ steen tekeningen Volkssterrenwacht Urania te klein door tekort aan gas of teveel ijs? te klein door tekort aan gas of teveel ijs?
  10. 10. from: Arny (1998) An introduction to Astronomy Zijaanzicht van het zonnenstelsel: Orientaties en draairichtingen van de assen van de planeten Massa, volume en soortelijke massa van de planeten
  11. 11. De objecten van de Kuipergordel (kometen en miniplaneten, de voormalige zgn. “ijsdwergen”) zijn vermoedelijk overblijfselen van het oorspronkelijke accretieproces in de “solar nebula”, waaruit ook de planeten zijn gevormd. De Kuipergordel is de bron van de kort-periodieke kometen, die zich vrijwel altijd min of meer in het vlak van de ecliptica bewegen. De komeet Wild2, welke het onderwerp is van NASA’s STARDUST onderzoek, is afkomstig uit de Kuipergordel. Materiaal afkomstig van Wild2, dat tijdens de flyby werd opgevangen en daarna terug werd gebracht naar de aarde, wordt thans intensief onderzocht… Wild2 composite image ~ 5 km zachte landing: 15 JAN 2006 met dank aan Frans Rietmeijer (Sonnenborgh, oktober 2006) ~50 tot 400? AU Kuipergordel gelanceerd 7 FEB 1999 Jupiter Wild2
  12. 12. logaritmische schaal met dank aan Frans Rietmeijer (Sonnenborgh, oktober 2006) Vermoedelijk zijn de objecten van de Oortwolk dichter bij de zon gevormd dan de objecten van de Kuipergordel. Waarschijnlijk zijn kleine objecten die gevormd zijn in de buurt van de reuzenplaneten door gravitationele effecten uit het zonnestelsel geslingerd en vormen zij thans op verre afstand de Oortwolk. De komeet Halley is de eerste Oortwolk komeet die in detail kon worden be- studeerd tijdens de flyby van o.m. ESA’s Giotto ruimtevaartuig op 14 maart 1986. komeet Halley 15 x 8 x 7.5 km Lang-periodieke kometen, zoals inderdaad komeet Halley, worden gedacht afkomstig te zijn uit de Oortwolk. Baan- inclinaties van deze kometen bestrijken de gehele hemel, al is er een klein overwicht van banen die rond het vlak van de ecliptica liggen (de “inner Oort cloud”).
  13. 13. met dank aan Frans Rietmeijer Sonnenborgh, oktober 2006 interplanetair stof Silikaten gemengd CHONHalle y
  14. 14. De opbouw van planetesimalen uit het stof van de accretieschijf rond onze protozon from: Arny (1998) An introduction to Astronomy interplanetair stof Rietmeijer oktober 2006
  15. 15. De formatie van ijz- en steenachtige planetesimalen. Steenachtige kernen worden gevormd zowel binnen als buiten de zogenaamde “sneeuwlijn”, terwijl de ijsachtige planetesimalen (waaronder o.a. ook de ijsdwergen, zoals Pluto, en kometen) alleen daarbuiten kunnen worden gevormd. “sneeuwlijn” “sneeuwlijn” from: Arny (1998) An introduction to Astronomy
  16. 16. Schematisch overzicht van de protoplanetaire schijf Binnengrens van condensatie van het stof T-Tauri ster Gas
  17. 17. Schematisch overzicht van de protoplanetaire schijf Stof T-Tauri ster hete buitenlaag koude centrale laag Binnengrens van condensatie van het stof laag met grotere stofdeeltjes
  18. 18. Relatieve abundanties van de condensaten in de accretieschijf van de zon © Addison Wesley Hoe zijn deze hoge-temperatuur mineralen gevormd? Het X-wind model geeft een mogelijk plausibel antwoord
  19. 19. Hoge-temperatuur mineralen in kometen zijn voorspeld door het X-wind model: Ook mogelijkkeden om silikaten te maken? Scott and Krot (2005) met dank aan Frans Rietmeijer (Sonnenborgh, oktober 2006) ? Comet Wild-2 Fe-Ni Sulfiden: 1100o C en hoger? 1-µm1-µm FeSFeS gelgel
  20. 20. © Addison Wesley Vorming van de eerste steenachtige objecten met een diameter van ongeveer 100 km, de zogenaamde planetesimalen. Deze planetesi- malen worden waarschijnlijk niet alleen gevormd in banen rond de zon, maar ook in de ruimten rond wat later planeten zullen worden.
  21. 21. In de daaropvolgende fase botsen planetesimalen veelvuldig met elkaar en groeien uit tot steenachtige planeten. Buiten de “sneeuwlijn” tenslotte (d.w.z. buiten de banen van Mars en de Planetoïden) groeien planeten in omvang door het invangen van de aanwezige gassen (voornamelijk waterstofgas) tot de zogenaamde gasreuzen. © Addison Wesley
  22. 22. De vorming van planetesimalen…
  23. 23. De vorming van planetesimalen…
  24. 24. De vorming van planetesimalen…
  25. 25. de vorming van de Maan door een botsing tussen de proto-Aarde en Mars-achtige planeet…
  26. 26. Anders dan Mercurius draait Venus retrograat om haar as: de draaiingsas van de planeet heeft blijkbaar een kanteling ondergaan van 177º. Over het algemeen wordt deze kanteling toegeschreven aan een zware inslag. Vermoedelijk heeft deze inslag plaatsgevonden nog tijdens een vroege vormingsfase van Venus, toen de planeet nog minder massief was… Venus kent geen of slechts een heel zwak en gelokaliseerd magnetisch veld. Of dit betekent dat Venus geen vloeibare (buiten-) kern heeft – zoals de aarde die bezit – of dat het e.e.a. het gevolg is van de uiterst langzame draaiing van Venus rond haar as, is onduidelijk. Venus geen vloeibare buitenkern Noch Venus noch Mercurius hebben satellieten. Indien ooit aanwezig, waren de banen van deze satellieten echter instabiel en werden ze uiteindelijk ingevangen door de planeten zelf of door de zon (Azimov, 1963)
  27. 27. computer simulatie van het ontstaan van de Maan Het ontstaan van onze Maan is vermoedelijk het resultaat van een botsing tussen onze proto-aarde en een object (~protoplaneet) ter grootte van Mars. Deze ontstaansgeschiedenis zou o.m. verklaren waarom de Maan slechts een relatief kleine kern heeft van ijzer- nickel en een buitenpropor- tionele dikke mantel van silicaten. Het mantelmateriaal van de Maan zou als gevolg van de botsing vooral zijn geleverd door de aardse mantel...
  28. 28. Interne structuur van de Maan  Kleine, ijzer-nickel rijke kern;  Vaste mantel direkt onder regolith (géén plaattektoniek);  Maan had waarschijnlijk ooit een (zwak) magnetisch veld, maar t.g.v. stolling van de kern nu geen magnetisme meer;  De korst van de Maan is dikker aan de achterzijde en er is meer (zwaarder) mantel- materiaal aan de voorzijde van de Maan, m.n. in de mares. (solid) mantel
  29. 29. Na de vorming van de planeten is er zeer vermoedelijk nog een episode geweest in ons zonnestelsel, welke een grote invloed heeft gehad op de uiteindelijke vorm en samenstelling ervan. De aanleiding tot ideeën hierover was het vermoeden van een relatief korstondig, maar buitengewoon intensief bombardement van de Maan…
  30. 30. “Lunar Cataclysm” of “Last Heavy Bombartment” (LHB) rond 3,9 Ga
  31. 31. Uranus Neptunus Saturnus Jupiter De baan van Uranus ligt buiten die van Neptunus De omloop- tijden van Jupiter en Saturnus zijn aanvankelijk niet in resonantie Gordel van zowel steen- als ijsachtige planetesimalen tussen ~15 en ~35 AU Aanvangssituatie simulatie van bereiken van Jupiter-Saturnus 1:2 resonantie Zonnestelsel na ~ 700 Ma
  32. 32. De planeten Jupiter en Saturnus bereiken ongeveer 700 Ma na het ontstaan van de planeten een 1:2 resonantie in hun omloop rond de zon.
  33. 33. Als gevolg van het bereiken van een 1:2 resonantie tussen Jupiter en Saturnus, worden alle buiten de baan van Saturnus gelegen objecten in hun banen verstoord. Neptunus wordt buiten de baan van Uranus geplaatst, terwijl een groot reservoir van planetesimalen (een verzameling van pro-Kuipergordel objecten?) op chaotische wordt verspreid. Een deel valt richting de zon en veroorzaakt o.m. het cataclysmische bombardement op de Maan…
  34. 34. Mogelijk heeft het bereiken van een 1:2 resonantie tussen Jupiter en Saturnus, ook Mars beïnvloed… Gesuggereerd wordt dat Mars zijn water mogelijk heeft ontvangen in deze periode van de LHB in de vorm van kometen. Het enige serieuze probleem hiermee (en dus met het idee van een HLB) is dat er vrijwel geen water is gevonden op de Maan. De Maan is, letterlijk, kurkdroog… Het lijkt waarschijnlijker dat het volume aan water, dat met het mengsel van ijs- en steenachtige planetesimalen werd gedumpd, relatief gering was. Het merendeel van het op Aarde en (nog) op Mars aanwezige water is veeleer afkomstig van het uitgassen van deze planeten.
  35. 35. Kleine selectie van de honderden extra- solaire planeten die thans zijn aangetoond rond even zoveel verschillende sterren MJsini AU Pdays e i Extra-solaire Planeten i kijkrichting *
  36. 36. Extra solar planets: Technique, results, and the future (Marcy & Butler, 1999) i kijkrichting Statistieken van exoplaneten
  37. 37. Extra solar planets: Technique, results, and the future (Marcy & Butler, 1999) Statistieken van exoplaneten
  38. 38. Een van de grote verrassingen bij de ontdekking van extra-solaire planeten was dat grote, Jupiter-achtige planeten zeer dicht rond hun ster cirkelen. Dit gaf aanleiding tot ideeën omtrent migratie van planeten, van buiten naar binnen, in de richting van de centrale ster. De vraag is natuurlijk of ons zonnestelsel een bijzondere plaats inneemt, of dat de huidige kennis simpelweg nog een te onvolledig beeld geeft van mogelijke configuraties van planeetstelsels. The answer is still out there…

×