Tientallen jaren lang geloofden wetenschappers dat de rotsachtige planeten van ons zonnestelsel waren samengesmolten uit één enkele, wervelende schijf van stof en puin rondom de jonge zon. Nieuwe simulaties dagen deze al lang bestaande opvatting uit en suggereren dat de aarde en haar planetaire buren mogelijk uit twee verschillende ringen van materiaal zijn ontstaan.
Het probleem met het single-disc-model
Bestaande modellen hebben moeite om verschillende belangrijke kenmerken van ons zonnestelsel te verklaren. Een belangrijk probleem is de samenstelling van de aarde: de planeet lijkt uit twee verschillende soorten gesteente te bestaan, wat onwaarschijnlijk zou zijn als al het materiaal uit één enkele bron zou komen.
Wat de zaken nog ingewikkelder maakt, is dat simulaties met één schijf consequent planeten voorspellen met onjuiste afmetingen en baanopstellingen. Mercurius en Mars hebben de neiging te massief te zijn, Venus en de Aarde zijn te dicht bij elkaar geplaatst, en de Aarde en Mars delen een onverwacht vergelijkbare chemische samenstelling. Deze discrepanties hebben planetaire wetenschappers lange tijd in verwarring gebracht.
Een wanhopig spel dat werkte
Bill Bottke van het Southwest Research Institute en zijn team waren maanden bezig met het verfijnen van modellen met één schijf, maar de problemen bleven bestaan. In een laatste wanhopige poging introduceerden ze een tweede reservoir met materiaal in hun simulaties.
“We hebben zes maanden achter de computer gezeten, maar niets werkte, dus hebben we een wanhoopsdaadje gespeeld. We zeiden: waarom proberen we niet een tweede reservoir?”
De resultaten waren opvallend. Het nieuwe model reproduceerde nauwkeurig de afmetingen, afstanden en composities van de aardse planeten: de aarde, Mars, Venus en Mercurius.
Twee schijven, twee oorsprong
De meest succesvolle simulatie bestond uit twee afzonderlijke schijven: één op ongeveer de helft van de afstand tussen de aarde en de zon, en een andere op 1,7 keer die afstand. Volgens dit model is de aarde voornamelijk gevormd uit de binnenste schijf, met een kleine bijdrage van de buitenste schijf. Mars daarentegen is grotendeels afkomstig van de buitenste schijf, wat de verschillen in samenstelling tussen de twee planeten verklaart.
Jan Hellmann van het Max Planck Institute for Solar System Research merkt op dat dit model aansluit bij de waargenomen planetaire composities: “We denken dat de aarde voornamelijk is gevormd uit materiaal uit het binnenste zonnestelsel, en dat alleen het laatste deel afkomstig is uit het buitenste zonnestelsel.”
Resterende vragen en toekomstig onderzoek
Hoewel veelbelovend, vereist het dual-disc-model zeer specifieke beginvoorwaarden om correct te kunnen functioneren. Kleine veranderingen in de vorm van de schijf kunnen de vorming van planeten drastisch veranderen, wat vragen oproept over waarom deze omstandigheden überhaupt zouden bestaan.
Onderzoekers verfijnen het model nu met uitgebreide supercomputersimulaties om de implicaties ervan voor andere mysteries van het zonnestelsel te onderzoeken, zoals de samenstelling van asteroïden en de aanwezigheid van ongewone rotsen op de maan. Indien gevalideerd zou deze nieuwe verklaring al lang bestaande puzzels over de vorming van onze planetaire omgeving kunnen oplossen.
Deze ontdekking suggereert dat het vroege zonnestelsel mogelijk veel dynamischer en complexer is geweest dan eerder werd gedacht, met verstrekkende gevolgen voor de manier waarop we de oorsprong van rotsachtige planeten in het hele universum begrijpen.
