Manen van ijs en vuur

Heb je ooit al eens naar de maan gekeken? Dan is het jou vermoedelijk al opgevallen dat de maan er altijd hetzelfde uitziet. Het landschap van de maan is statisch. Met een maan als de onze zijn we dan ook wel eens geneigd te denken dat de manen rond andere planeten zoals de onze zijn, maar niets is minder waar!

Zo vinden we in ons eigen zonnestelsel ijs- en vuurspuwende manen, die ook nog eens van vorm kunnen veranderen. Rond Jupiter draaien de manen Io en Europa. Io is een maan bedekt met vulkanen die gloeiend hete lava uitspuwen. Europa daarentegen is bedekt met ijs. Onder haar koude oppervlak heeft Europa een oceaan van vloeibaar water. Af en toe lekt dit snel bevriezend water naar buiten en vormt dit waterijs vulkanen.

Uitbarsting van een vulkaan op Io, gefotografeerd door de New Horizons sonde (NASA).

Io en Europa zijn dus twee heel verschillende manen, de ene is bedekt met lava vulkanen en de andere met waterijs vulkanen. Opmerkelijk genoeg is de oorzaak van deze twee vormen van vulkanisme dezelfde. Er is namelijk een bron van warmte die het gesteente op Io en het ijs op Europa doet smelten. Waar komt die warmte dan vandaan?

Hier komt het van-vorm-veranderen in het spel. Jupiter is de grootste en meest massieve planeet in het zonnestelsel en heeft daardoor een sterke zwaartekracht. Deze kracht trekt de manen uiteen. Met als gevolg dat hun vorm verandert van eerder bolvormig tot een beetje meer zoals een rugbybal. Deze kracht is in feite dezelfde als de getijdenkracht op aarde. De maan van de aarde trekt aan het water, zodat het tijdens het eb wordt weggetrokken in de richting van de maan en weg van het strand. Bij Europa en Io hebben we dan niet te maken met het effect van een maan op een planeet, maar van de planeet op de maan.

Bovenop het stretchen van de manen door Jupiter, komt ook nog eens dat ze niet in een perfecte cirkel rond Jupiter draaien, maar in een ellips. Hun afstand tot Jupiter varieert dus tijdens elk rondje rond Jupiter. Als ze dichter staan, is de zwaartekracht van Jupiter sterker en worden ze meer vervormd. Als ze verder weg staan, is de vervorming minder. Het gevolg is dus dat elk rondje rond Jupiter de vorm van Io en Europa verandert van meer bolvormig tot meer zoals een rugbybal en weer terug. Het is alsof Jupiter deze manen continu aan het kneden is. Om ons praktisch te kunnen voorstellen hoe groot het vervormingseffect is, verplaatsen we ons even naar de noordpool van Io. Het uitrekken en dan weer terugveren van Io (of Europa) zorgt er namelijk ook voor dat de polen van deze manen op en neer bewegen. In het geval van Io gaat dit om een hoogteverschil van 100 meter tijdens elk rondje rond Jupiter. Zo’n rondje duurt anderhalve aardse dag. De variatie in hoogte is dus vergelijkbaar met het landschap rondom ons dat elke anderhalve dag de hoogte van het Atomium op en neer zou bewegen!

Water ontsnapt uit het binneste van Europa, een ijzige maan met een ondergrondse oceaan (computeranimatie NASA)

Wat is nu het gevolg van deze knedende beweging? Dit kneden zorgt voor wrijving tussen de materialen waar de manen uit zijn opgebouwd. En wrijving zorgt dan weer voor hitte. Het is deze hitte die gesteente op Io en ijs aan de binnenkant van Europa doet smelten. Op Europa speelt de wrijving vermoedelijk ook een rol bij het veroorzaken van barsten in het ijs, waarlangs het water kan ontsnappen in de ruimte

Met dit in gedachten, denk dus de volgende keer dat je naar de maan kijkt ook even aan de manen van ijs en vuur!

(Met dank aan Birtie Meyers en Toontje Kunnen)