De ruimteverkenner Galileo kwam na zes jaar zwerven aan bij Jupiter. En blijft nog zeker twee jaar rond de planeet cirkelen.

OP 18 OKTOBER 1989 werd Galileo door het ruimteveer Atlantis gelanceerd. Langs omwegen voltooide de ruimteverkenner zijn zes jaar lange reis naar de grootste planeet in ons zonnestelsel. Hij kwam er aan op 7 december 1995. Een kleinere sonde maakte zich los uit het moederschip en dook met hoge snelheid de atmosfeer van Jupiter in. Ze werd 75 minuten later al verpletterd onder de enorme atmosferische druk zoals overigens was verwacht.

De belangrijke gegevens over temperatuur, druk en samenstelling van de atmosfeer zullen de aarde pas over een paar maanden bereiken, omdat de apparatuur van ?orbiter” Galileo traag werkt. Het is dus nog even wachten op nieuws uit de ruimte. Belangrijk nieuws, want op Jupiter valt veel te leren. Torrance Johnson, een van de ingenieurs die er sinds 1977 aan meewerkt, noemt dit projekt ?een grote stap op weg naar het begin der tijden.”

De ruimterobot blijft nog tot december 1997 rond Jupiter cirkelen. In deze 24 maanden zal hij elf verschillende elliptische omwentelingen maken. Behalve de planeet zelf, bestudeert Galileo ook haar vier grote manen : Io, Europa, Ganymedes en Callisto. Die werden in 1610 door de Italiaanse astronoom Galilei Galileo ontdekt.

Jupiter is een reusachtige gasbol, uitpuilend aan de evenaar en zeer afgeplat aan de polen een gevolg van zijn snelle rotatie. Zijn straal aan de evenaar bedraagt 71.400 km (tegen 6.357 km voor de aarde) en aan de polen 66.750 km. Zijn massa vertegenwoordigt 318 keer die van de aarde. Een lichaam van 60 kilo op aarde weegt op Jupiter 180 kilo. Zijn gemiddelde dichtheid ligt amper op 1,31 keer die van water de gemiddelde dichtheid van de aarde is 5,5 keer die van water.

Jupiter voltooit zijn omloop om de zon in 11 jaar en 315 dagen, op een gemiddelde afstand van zo’n 779 miljoen kilometer. De afstand tussen Jupiters baan en die van de aarde bedraagt 630 miljoen kilometer. Jupiter heeft vier grote en twaalf (tot nu toe ontdekte) kleine manen. In 1979 merkte de ruimtesonde Voyager 1 dat Jupiter ook een één kilometer dunne ring van stofdeeltjes bezit, die zich op een afstand van 129.000 tot 214.000 kilometer van de planeet bevindt. Niet vergelijkbaar dus met de prachtige ringen van Saturnus.

Ondanks zijn grote omvang, draait Jupiter razendsnel om zijn as : aan de evenaar in 9 uur, 50 minuten en 30 sekonden en verderop noord- en zuidwaarts wat trager, in 9 uur, 55 minuten en 41 sekonden. Maar het betreft hier wel de omwentelingssnelheden van de wolkenbanden. De rotatieperiode van Jupiters kern werd via radiometingen vastgelegd op 9 uur, 55 minuten en 30 sekonden. Omdat Jupiter een gasbol is, werd zijn ?oppervlak” willekeurig bepaald op het niveau waar de druk een waarde van één atmosfeer bereikt. De planeet bestaat voor 88 procent uit waterstof en 11 procent uit helium, plus wat kleine hoeveelheden metaan, ammoniak en zelfs water. In de enorm dichte kern, waarvan enkele astronomen vermoeden dat hij de hoedanigheid van een diamant heeft, moet een temperatuur heersen van zo’n 30.000 graden K (Kelvin nul graad Kelvin is -273,15 graden Celsius) en een druk van 45 miljoen atmosfeer. Rond deze kern, en tot op een straal van zo’n 55.000 kilometer, heerst er een druk van twee miljoen atmosfeer en een temperatuur van 10.000 K. Daar moet de waterstof dus samengeperst zijn tot een éénatomige vloeistof, vier keer dichter dan water. Hogerop bevindt zich de gasvormige atmosfeer met drie verschillende wolkenlagen boven elkaar, waarvan de hoogste wit-doorzichtig is.

En dan is er de beruchte Rode Vlek, een wervelstorm bijna zo groot als de aarde, die in zes dagen om zijn middelpunt draait. De Rode Vlek wordt al sinds drie eeuwen waargenomen en schijnt nu toch geleidelijk aan te krimpen. De grootste doorsnee die ooit werd gemeten was 40.000 kilometer, momenteel bedraagt haar maximum doorsnee nog 25.000 kilometer.

De samenstelling van Jupiter bleef vrijwel ongewijzigd sinds het ontstaan van het zonnestelsel uit de oernevel, zo’n 4,5 miljard jaar geleden. En juist daarom kondigt het onderzoek van Jupiter zich zo spannend aan : ruimterobotten neuzen daar rond in een oerlaboratorium, ze bladeren er in een geschiedenisboek van bijna vijf miljard jaar oud dat vertelt over de prenatale faze van ons zonnestelsel.

In juli vorig jaar schonk de hemel de mensheid bij wijze van spreken een gratis sonde, toen de komeet Shoemaker-Levy in stukken en brokken op de planeet te pletter stortte. De brokken woelden de atmosfeer om, zodat molekulen uit de onderste lagen naar omhoog spoten. Maar de ontleding van de gegevens is nog niet voltooid en bovendien heeft Galileo iets aan boord waarover een komeet niet beschikt : meet- en zendapparatuur.

MANEN.

De twaalf kleine manen van Jupiter variëren in doorsnee van 10 kilometer (Leda) tot 260 kilometer (Amalthea). Slechts drie van de twaalf hebben een doorsnee groter dan 100 kilometer. En alle twaalf vertonen ze grillige vormen omdat hun massa’s te licht zijn om ze onder de eigen zwaartekracht tot een bol te kneden. De vier grote manen Io, Europa, Ganymedes en Callisto in orde van afstand zijn qua omvang vergelijkbaar met of nog groter dan onze maan. Met een kleine teleskoop vallen ze waar te nemen als lichtende stipjes rond Jupiter. In maanloze nachten en ver buiten lichtbezoedelde gebieden kan het blote oog ze wel eens opmerken.

Er is iets vreemds aan de hand met die vier manen. Hun oppervlakken en eigenschappen verschillen opvallend van elkaar. Io en Europa hebben densiteiten van 3,6 en 3 keer de dichtheid van water. Dat is zowat de dichtheid van onze maan en er wordt aangenomen dat ze grotendeels bestaan uit gesteente. Ganymedes en Callisto, de twee buitenste, hebben dichtheden van 1,9 en 1,8 keer die van water en zouden dus samengesteld zijn uit een mengsel van ijs en gesteente.

Callisto, met een doorsnee 4.806 kilometer, voltooit zijn omloop om Jupiter in 16 dagen, 16 uur en 48 minuten op een gemiddelde afstand van 1.880.000 kilometer. Hij heeft een donker, met kraters bezaaid, ijzig oppervlak. De grootste inslagkrater, Walhalla, meet 1.500 kilometer. Veel hoogteverschillen zijn er echter niet. Vermoedelijk bezit Callisto een harde kern van silikaten, onder een 1.000 kilometer dikke mantel van week ijs of water, toegedekt door een 200 kilometer dikke ijskorst.

Ganymedes, met een doorsnee van 5.268 kilometer de grootste maan van Jupiter en groter dan de planeet Mercurius (doorsnee 4.878 kilometer), voltooit zijn omloop in 7 dagen, 3 uur, 50 minuten en 14 sekonden op 1.070.000 kilometer afstand. Qua samenstelling gelijkt hij op Callisto : een harde, rotsachtige kern van 4.000 kilometer doorsnee, onder een 600 kilometer dikke laag drabbig ijs en water en een betrekkelijk dunne ijskorst. Die korst vertoont zwaar bekraterde donkere gebieden en meer heldere, lichtjes bekraterde gebieden en over dit oppervlak lopen groeven en richels.

Europa, met 3.130 kilometer doorsnee de kleinste van de vier Galileïsche manen, is voorzien van een fel weerkaatsend ijs-oppervlak met nauwelijks enig reliëf zo effen als een biljartbal, bijna. Dit oppervlak moet dus jong zijn, pakweg een paar honderd miljoen jaar. Verhitting van het binnenste door de afbraak van radioaktieve elementen en, mogelijk, de getijdenwerking door Jupiters zwaartekracht, stuwden Europa’s ijs naar het oppervlak. Daaronder zijn wellicht de kraters en bergen van het rotsachtige oppervlak te vinden. Europa draait rond Jupiter in 3 dagen, 13 uur en 12 minuten op 670.900 kilometer afstand.

Io draait in 1 dag, 18 uur, 28 minuten en 29 sekonden om Jupiter op een gemiddelde afstand van 421.600 kilometer en ze heeft een doorsnee van 3.660 kilometer. Deze maan is de raarste van de vier. Toen de Voyager er in 1979 langsvloog, fotografeerde hij negen vulkanen in volle uitbarsting. De rookkolommen stegen tot 300 kilometer hoog. Er zijn op Io geen inslagkraters te zien omdat het oppervlak voortdurend verandert : het barst letterlijk van de vulkanische puisten en etter. Io’s baan bevindt zich namelijk binnen Jupiters krachtige zwaartekrachtveld en ondergaat daar een getijdenwerking die hem ovaal vervormt. Ook de minder felle zwaartekracht van Europa en Ganymedes verstoort de baan van Io. Al die afwijkingen in de baan en de verschillen in omloopsnelheid, doen de getijdenuitstulping zo wisselen dat het binnenste wordt geschud, uitgerokken en geperst. En verhit : vandaar die ononderbroken vulkaanuitbarstingen en ?Io-bevingen”.

UPGRADING.

Ruimteverkenner Galileo zelf had het ook niet onder de markt. Nasa zette de missie op in 1977. De lancering door een ruimteveer was voorzien voor 1983 en de aankomst bij Jupiter in 1985. Vertragingen in het shuttle-programma en budgettaire beperkingen die het Amerikaanse kongres oplegde, verschoven de lanceerdatum. Toen Galileo in 1986 kant en klaar in de hangar stond, ontplofte de Challenger. De daaropvolgende strengere veiligheidskontrole leidde tot de vaststelling dat de bovenste trap van Galileo, met zijn vloeibare brandstof, te riskant was voor lancering met een ruimtependel. Hij werd vervangen door een aandrijving met vaste brandstof, veiliger maar minder krachtig om de snelheid op te drijven. Om Galileo op voldoende snelheid te brengen om Jupiter te halen, verzonnen de ingenieurs bij JPL de Veega of Venus Earth Earth Gravity Assist : Galileo werd op 18 oktober 1989 in de richting van Venus gestuurd, waar hij op 10 februari 1990 van de planeet een zwaartekrachtruk ( gravity assist) kreeg, die hem versneld terug naar de aarde karamboleerde. Daar kreeg hij op 8 december 1990 nog een versnelling en maakte vandaar een brede zwaai langs de binnenkant van de planetoïdengordel, waar hij op 29 oktober 1991 foto’s schoot van de planetoïde Gaspra, om in een boog weer op de aarde af te stevenen. Op 8 december 1992 kreeg hij van de aarde opnieuw een zetje en had hij voldoende vaart om Jupiter te bereiken. Nu boorde hij zich los door de planetoïdengordel waar hij op 28 augustus 1993 de planetoïde Ida kiekte. Toen in juli 1994 de komeet Shoemaker-Levy op Jupiter crashte op de zijde die van de aarde is afgewend kon Galileo vanuit een zijdelingse positie het gebeuren toch iets beter waarnemen dan de teleskopen op en rondom de aarde, die moesten wachten tot de inslagsporen door Jupiters asomwenteling in het vizier kwamen. En tenslotte volgde, enkele weken geleden, de geslaagde afdaling van de sonde en het maneuver dat de orbiter netjes in een baan om Jupiter bracht.

De trage en omslachtige reis naar Jupiter vergde zes jaar geduld, maar maakte het mogelijk om onderweg waarnemingen te doen van Venus, de planetoïden Gaspra en Ida, de inslag van Shoemaker-Levy én onze eigen planeet Aarde, waar de ultraviolet spektrometer een ontdekking deed : chemische aanwijzingen voor het bestaan van leven.

Onderweg heeft Galileo niettemin nogal wat gesukkeld. In april 1991 klapte de parapluvormige antenne voor kommunikatie met de aarde slechts gedeeltelijk open. Wat overbleef, was de lage-ontvangstantenne. Omdat dit signaal tienduizend keren zwakker is, kunnen de gegevens slechts aan een veel lagere snelheid worden doorgestuurd.

In oktober dit jaar faalde de bandopnemer aan boord. Hij kon toch nog op gang worden gebracht, zij het beperkt. Eén en ander maakt dat we in plaats van de beoogde 134.400 bits per sekonde, de gegevens ontvangen met 1.600 bits per sekonde. Een heel stuk minder, maar toch nog honderd keer meer dan de lage-ontvangstantenne normaal mogelijk maakt. Dit is te danken aan de vindingrijkheid van de informatici, die op aarde instrukties uitzonden om de software van de sonde aan te passen. Zes jaar later en vier aardse Windows-versies verder, was de software van Galileo’s boordcomputer allicht aan upgrading toe. Maar om dit vanop 630 miljoen kilometer afstand in te voeren, ligt natuurlijk iets ingewikkelder dan thuis achter de monitor.

Lode Willems

Een computerbeeld van Galileo, toen hij op 7 december 215.000 kilometer boven Jupiter passeerde.

Reageren op dit artikel kan u door een e-mail te sturen naar lezersbrieven@knack.be. Uw reactie wordt dan mogelijk meegenomen in het volgende nummer.

Partner Content