De binnenste manen van Neptunus zijn mogelijk overblijfselen van verwoeste ijswerelden

De uitkomst was verrassend. In plaats van vooral waterijs zagen de onderzoekers duidelijke sporen van magnesiumrijke filosilicaten . Dat is opvallend om drie redenen:

• Deze kleimineralen ontstaan doorgaans wanneer gesteente of ijs gedurende langere tijd met vloeibaar water reageert .
• In de onderzochte spectra werd geen waterijs aangetroffen .
• Filosilicaten waren tot nu toe niet eerder buiten Jupiter in het buitenste zonnestelsel gedetecteerd .

Als er wel klei aanwezig is maar geen waterijs, moet het materiaal volgens de onderzoekers waarschijnlijk uit het diepe inwendige van grotere moederlichamen komen. Zulke grote manen konden genoeg interne warmte ontwikkelen om ijs te laten smelten en chemische reacties op gang te brengen die kleimineralen vormen .

De aanwijzing die naar Triton leidt

De chemische vondst past bij een oud raadsel rond de manen van Neptunus. Triton beweegt in een retrograde baan: de maan draait dus in tegengestelde richting aan de rotatie van Neptunus . Astronomen zien dat al lange tijd als een aanwijzing dat Triton niet samen met Neptunus is ontstaan, maar ooit uit de Kuipergordel werd ingevangen — een gebied voorbij de baan van Neptunus waar onder meer Pluto vandaan komt .

Volgens het Caltech-team kan die invang een bestaand stelsel van grote manen hebben ontwricht. De zwaartekracht van Triton zou de oorspronkelijke manen, die in regelmatige banen rond Neptunus draaiden, hebben verbrijzeld . De kleirijke resten van hun inwendige zouden vervolgens zijn samengeklonterd tot de kleinere manen en ringen die we vandaag zien.

Van kosmische vernietiging naar nieuwe manen

Na de verwoesting kan de zwaartekracht het puin geleidelijk weer bij elkaar hebben gebracht. Larissa, Galatea, Proteus en andere binnenste manen zouden daardoor opnieuw gevormde resten — zogenoemde reaccreties — van de vernietigde werelden zijn .

Omdat deze nieuwe manen veel kleiner zijn dan hun voorgangers, konden ze niet genoeg interne warmte produceren om opnieuw ijs te smelten en kleimineralen te vormen. Ze erfden de kleirijke materie dus uit het inwendige van hun grotere moederlichamen .

Dat kan verklaren waarom Webb wel klei aantrof, maar geen waterijs: het oorspronkelijke, ijzige oppervlak is bij de verwoesting mogelijk verdwenen, waardoor materiaal uit diepere lagen aan de buitenkant kwam te liggen .

Een andere mogelijkheid

De invang van Triton is de belangrijkste hypothese, maar niet de enige. De kleimineralen kunnen ook zijn ontstaan bij het uit elkaar trekken van een groot, gedifferentieerd object uit de Kuipergordel. Zo'n object — ongeveer vergelijkbaar met Pluto — kan te dicht langs Neptunus zijn gekomen en door de getijdenkrachten van de planeet zijn uiteengereten .

Beide scenario's leiden tot dezelfde hoofdconclusie: het materiaal op de huidige binnenste manen en in de ringen komt waarschijnlijk uit het diepe inwendige van een veel groter lichaam .

Een gewelddadige geschiedenis voor Neptunus

De resultaten veranderen het beeld van het Neptunische manenstelsel. De binnenste manen lijken niet langer op primitieve, ongerepte objecten die samen met de ijsreus zijn gevormd. Ze kunnen juist overlevenden zijn van een ingrijpende herschikking van het hele systeem .

Een vergelijkbaar proces kan ook rond andere reuzenplaneten hebben plaatsgevonden, waaronder Uranus en Saturnus. De Webb-waarnemingen bieden wetenschappers daarmee een nieuwe manier om de samenstelling van kleine, moeilijk waarneembare manen te gebruiken als een soort geologisch archief van gebeurtenissen die miljarden jaren geleden plaatsvonden .

De ontdekking laat bovendien zien waarom infraroodwaarnemingen zo waardevol zijn. Met JWST kunnen onderzoekers mineralen en ijs herkennen die met andere telescopen moeilijk zichtbaar zijn. Zo wordt het mogelijk om uit het oppervlak van een kleine maan de geschiedenis van een volledig planetair systeem af te leiden .