Het mirakel van komeetjager Rosetta

Het mirakel van komeetjager Rosetta bereikt na een reis van tien jaar volgende maand zijn climax, als (áls) het meegevoerde vaartuigje landt op de komeet 67P/C. Wat kan dat rotsblok ons leren over ons zonnestelsel?

null Beeld Rein Janssen
Beeld Rein Janssen

Het was een stoutmoedig plan, ruim dertig jaar geleden, eigenlijk een onuitvoerbaar plan. Een plan vergelijkbaar met dat van Kennedy, die in tien jaar tijd een mens op de maan wilde zetten. Het plan was: stuur een sonde richting een komeet, laat hem eromheen cirkelen en vuur er een meegedragen landingsvaartuigje op af dat er bodemonderzoek gaat doen.

Inmiddels - 1,3 miljard euro en vele tegenslagen verder - cirkelt komeetjager Rosetta alweer enkele maanden om de komeet met de onuitsprekelijke naam 67P/Churyumov-Gerasimenko, kortweg 67P/C, en zal op 12 november de 100 kilogram zware Philae op het schonkige rotsblok landen.

De wereld van nu staat nog steeds versteld van zo veel stuurmanskunst. Hoe is het mogelijk een sonde door de kosmische flipperkast te sturen om haar na miljarden kilometers op een komeet te laten landen? Door het gebrek aan voldoende zwaartekracht blijft Rosetta niet vanzelf in een baan om de komeet, zoals aardse satellieten, maar moet telkens koerscorrecties uitvoeren.

Waar we op aarde puzzelen op de zelfsturende auto, navigeert Rosetta - tien jaar geleden gelanceerd, de Nokia 3230 maakte goede sier met een 1,2 megapixel camera - al volautomatisch. Dat moet wel, want vanwege de enorme afstand is directe besturing vanaf aarde onmogelijk. Ruimtevaartorganisatie ESA heeft het onmogelijke gepresteerd.

Naast de bewondering zijn er ook vragen. Een van de rechtvaardigingen van de missie - van zowat elke planeet- of komeetmissie trouwens - is dat het onderzoek aan 67P/C ons meer te weten zal brengen over het ontstaan van het zonnestelsel. Is dat zo? Hadden die miljarden niet beter besteed kunnen worden? We weten toch al alles over het ontstaan van het zonnestelsel? Of niet?

We weten toch alles al over het ontstaan van het zonnestelsel, dus waarom dan nog zo'n vreselijk dure missie?

Het blijkt weer dat socratische wijsheden ook nu nog gelden: hoe meer we over het zonnestelsel te weten komen, des te geringer blijkt onze kennis. 'Eigenlijk weten we minder dan we twintig jaar geleden dachten', zegt planeetonderzoekster Daphne Stam van de TU Delft. Twee decennia terug kenden we alleen onze 'eigen' planeten. Op basis van wat we dicht bij huis zagen, luidde de theorie dat ver van de ster grote gasplaneten ontstaan en dat zich dichterbij kleine rotsachtige planeten zouden vormen.

Dat idee is aan het wankelen gebracht door de ontdekking van grote exoplaneten vlak bij hun ster, aldus Stam. Grote planeten lijken nog wel ver weg te worden gevormd, maar ze kunnen 'migreren' richting hun ster. Bij hun trektocht naar het centrum verzwelgen ze planeten die ze tegen komen, of gooien ze uit hun baan. Dit heeft een belangrijke nieuwe vraag over ons eigen zonnestelsel opgeworpen. Stam: 'Waar zijn onze grote planeten gevormd? Zijn ze van plaats verschoven? En als dat zo is, waarom is hun migratie dan gestokt?'

undefined

null Beeld ESA
Beeld ESA

Er is water in overvloed, weet iedereen die afgelopen week zijn paraplu verloor in de eerste herfststorm. Ooit was de aarde een droge knol. Weten we waar al dat water vandaan komt?

Hierover breken onderzoekers zich nog altijd het hoofd. Het is een echt raadsel. Want in haar jonge jaren was moeder aarde een kolkende nimf waar het veel te heet was voor water; dat zou simpelweg verdampen. Hoe komen we nu dan aan al die oceanen vol?

Zat al dat water soms verstopt in de aardkern? Of is het wellicht later bezorgd? Dat laatste zou best kunnen: door asteroïden en kometen. De meeste bevatten water, weten we. Maar hoeveel precies? En is het theoretisch mogelijk dat deze waterdragers in de oneindige loop der jaren oceanen aan water hebben bezorgd?

Dit is een van de grote vragen, zegt astronoom Dennis Bodewits van de universiteit van Maryland. Bodewits doet veel onderzoek naar kometen en bestudeert onder meer de komeet Siding Spring, die afgelopen week langs Mars scheerde. Hoewel Rosetta ons weinig zal leren over het gedrag van grote gasplaneten, zal de missie mogelijk meer licht kunnen werpen op de herkomst van water.

'Rosetta kan een goede inventaris maken van de hoeveelheid water in de komeet', zegt Stam. Eerdere schattingen daarover komen van waarnemingen vanaf aarde van de staart, maar dat kan alleen als een komeet dicht bij de zon is en dan is al veel water uitgestoten. Dat geldt ook voor het rijtje kometen dat eerder is bezocht door aardse sondes. Die maakten alle scheervluchten langs de kern en de staart. Niet eerder is een komeet in een relatief vroeg stadium bezocht.

undefined

En niet eerder bleef de bezoeker zo lang hangen. Want Rosetta vliegt maandenlang mee richting de zon. Daardoor kan precies worden gemeten hoe veel water er uit de ruimterots verdampt op weg naar de zinderende ster. De sonde zal onder meer de verhouding deuterium (zwaar water) en waterstof (licht water) meten. Stam: 'Als die overeenkomt met die van het water op aarde, is dat een aanwijzing dat onze planeet is natgemaakt door kometen.'

Van de kometen die van dichtbij zijn onderzocht, liet alleen Hartley 2 een vergelijkbare watersamenstelling zien als op aarde. Andere kometen met een wijdere baan om de zon, lieten juist een andere verhouding zien. Maar metingen van afstand zijn extreem moeilijk, zegt Bodewits. Het is volgens hem daarom zo belangrijk wat Rosetta zal vinden. De waterdragertheorie is overigens niet de enige, er zijn er ook die stellen dat water altijd al aanwezig is geweest op aarde.

undefined

Als het water op aarde is bezorgd, geldt dat dan ook voor het leven? Waren kometen ook hier de pakketdienst?

Zonder water geen leven, stellen wetenschappers. Het is een essentiële bouwsteen, maar niet de enige. Rosetta kijkt daarom ook of andere bouwblokken misschien ook van kometen afkomstig zijn. Peptiden en suikers zijn de bouwstenen van het dna en eiwitten. Waren deze legostenen voor het leven altijd al op aarde, of zijn ze later bezorgd?

Sommige theorieën stellen dat de jonge aarde te heet en te droog was voor de vorming van organische moleculen. Elders in de ruimte zijn ze volop, ook op kometen. En ze zouden bezorgd kunnen zijn. Omslachtig, denkt Stam. 'Ik ben geen expert op dit gebied, maar het is de vraag of deze moleculen de inslag zouden overleven.'

undefined

Zo'n komeet is toch niet meer dan een rotsklomp? Is dat nu zo interessant?

Inderdaad, een komeetkern als die van 67P/C bestaat doorgaans uit rots, stof en ijs - waterijs, en ook bevroren kooldioxide. Er zullen organische materialen en metalen in zitten. Wat er precies is, weten we niet. Als de landing slaagt en Philae werkt, is dat raadsel opgelost.

Om de samenstelling van de ruimterots te kunnen bepalen, zal Philae boringen doen en er radiogolven doorheen zenden, die aan de andere kant door Rosetta worden opgevangen. De mate waarin deze radiogolven worden afgebogen, vertelt iets over de dichtheid en samenstelling van het komeetmateriaal.

undefined

Geven kometen ons alle antwoorden?

Goed, met een beetje geluk weten we straks waaruit de kern van 67P/C bestaat. Wat zegt dat over het zonnestelsel? Bodewits antwoordt met nieuwe vragen: zijn kometen overgebleven bouwblokken van het zonnestelsel, rondslingerende legostenen die af en toe onze kant op komen zeilen? Of zijn ze zelf opgebouwd uit nog kleinere bouwstenen?

Kometen die zoals 67P/C die uit de Oortwolk komen, kun je beschouwen als de fossielen van het zonnestelsel. 'Vergelijkbaar met een mammoet in het ijs van Siberië', zegt Stam. Doordat hun samenstelling vermoedelijk nooit is veranderd, geven ze informatie over hoe planeten zich hebben ontwikkeld. De aarde van nu lijkt in niets meer op die uit de begintijd van het zonnestelsel. Als je de oertoestand van een planeet kent, weet je hoe deze zich ontwikkeld heeft. Hoe meer we weten van de samenstelling van een oerkomeet als 67P/C, hoe meer we weten over de vorming van de aarde.

En, Socrates in gedachte, vermoedelijk ook weer minder.

Wat we al weten door Rosetta

- Kometen werden vaak vuile ijsballen genoemd. Maar 67P/C bleek aan de oppervlakte geen ijs te bevatten, een verrassing. Kometen zijn dus niet altijd ijsballen.

-Kometen kunnen bizarre vormen hebben. 67P/C lijkt op een badeend. Hoe komt dit? Zijn er ooit twee komeetlichamen gebotst? Is er materiaal in het midden verdwenen? En wanneer? Metingen aan de samenstelling van de twee delen zal hier meer duidelijkheid kunnen brengen.

-Computermodellen om de vorm van een komeet op afstand te bepalen, kloppen niet. Doordat kometen draaien, varieert de hoeveelheid licht die ze reflecteren. Op basis van waarnemingen vanaf aarde stelden de modellen dat 67P/C vermoedelijk aardappelvormig zou zijn.

Zal Philae veilig landen?
Aan het begin van de missie schatte men de kans op een geslaagde landing op ongeveer 75 procent, aldus Science News. Maar toen ging men er nog van uit dat 67P/C de vorm van een aardappel had. Met een badeend was geen rekening gehouden. En tientallen meters hoge kliffen, keien zo groot als eengezinswoningen. De kans bestaat dat kort voor de landing de komeet plotseling een hoeveelheid gas en stof zal uitblazen, waardoor Philae uit koers kan raken. Verder is het harpoeneersysteem waarmee de lander zich zal vastklinken aan de komeet (er is immers nauwelijks zwaartekracht) nooit uitgeprobeerd. Als de landing slaagt, is het nog de vraag of de zonnepanelen voldoende licht zullen vangen. De sonde heeft een accu aan boord die ruim zestig uur energie moet leveren, als de panelen niet werken of als de sonde per ongeluk in de schaduw belandt, zullen de metingen daarna stoppen.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden