Afbeelding in de hoofding: Net zoals op Aarde kunnen we op andere planeten met een magnetisch veld het noorderlicht of zuiderlicht zien aan de polen. Hier zien we het op de zuidpool van Saturnus. Bron: NASA/ESA/STScI/A. Schaller.
De Aarde is niet de enige planeet met een globaal magnetisch veld. Mercurius heeft er ook één (weliswaar zwakker), en bijna zeker hadden Venus en Mars in hun jonge jaren ook zulk een veld. Jupiter en Saturnus hebben een zeer sterk magnetisch veld, en ook Uranus en Neptunus maar dan weer zwakker. Verder is er slechts 1 maan die een duidelijk magnetisch veld heeft, en dat is Ganymedes, de grootste maan van Jupiter. Maar elk van die gevallen is op zich wel weer uniek. We overlopen even de belangrijkste hieronder.
Mercurius
Tegenwoordig heeft Europa een eigen ruimtesonde om Mercurius van nabij te onderzoeken – namelijk Bepicolombo – maar die momenteel aug 2025) nog steeds onderweg. We kijken er erg naar uit om meer over deze planeet te leren wanneer onze sonde dichtbij komt. Voolropig moetne we het stellen met de gegevens van de Amerikaanse sondes Mariner 10 en MESSENGER. Deze hebben in hun onderzoek van de Mercurius beiden een onmiskenbaar planetair magnetisch veld gedetecteerd. Dit noord- en zuidpool van dit veld bleken net als op Aarde gericht naar de geografisch polen. Deze metingen en verschillende modelleringen van de planeet wijzen erop dat Mercurius net zoals de Aarde een vloeibare buitenkern heeft van nikkel en ijzer, die als een geodynamo werkt.
Venus
Modellen suggereren dat Venus een magnetisch veld zou gehad hebben in de eerste miljard jaar, dankzij convectie in de kern die aangedreven werd door accretiewarmte. Daarna is het veld mogelijks verdwenen omdat er niet genoeg warmte meer over bleef. Vandaag is er geen betekenisvol planetair veld (het is 25.000 keer zwakker dan de Aarde). Dat de planeet te traag draait, en daardoor geen magnetisch veld meer heeft, staat ter discussie. Het oppervlak is te warm om restanten van het vroege magnetisch veld te bewaren in het korstgesteente, dus er is niets meer van te detecteren. We zijn voor studies over de historiek afhankelijk van computermodellen. We weten er weinig over.
Mars
Ook voor Mars geldt het zelfde: accretiewarmte maakte in het begin een vloeibare ijzerrijke kern mogelijk, waardoor de planeet een magnetisch veld had. Maar de kleine planeet koelde snel af, en de warmtebron in de kern werd te klein. De kern zou ook (bijna) volledig gestolt zijn, en dus is er geen (voldoende) vloeibare buitenkern. Dit soort eigenschappen zouden eigenlijk getest worden door het Belgische LaRa instrument op de lander van de Europese ExoMars rover. Maar de reis van dat toestel naar Mars is uiteindelijk uitgesteld tot 2029. Over het historisch magnetisch veld van mars hebben we wel overgebleven sporen. Vandaag zijn er in de korst nog gemagnetiseerde regio’s als restant van het vroegere globale veld. Deze regio’s werken nog een beetje als lokale bescherming tegen zonnewind. Het planetair magnetische veld is echter 5000 keer kleiner dan dat van de Aarde. De lokale magnetische velden in de korst zijn 10 keer kleiner dan dat van de Aarde.
Magnetisme op manen
Voor zover we weten is er in het zonnestelsel slechts 1 maan die een globaal amgnetische veld heeft. Het gaat over Ganymedes, de grootste maan van Jupiter. Dit is een zogenaamde Galileïsche maan, een grote ‘ijsmaan’, dus met een mantel die voornamelijk uit water bestaat, en een stenen kern. Hoe het globaal magnetisch veld hier gevormd wordt is duidelijk verschillend van de geodynamo op Aarde, maar komt wel voort uit dezelfde principes. De warme stenen kern doet convectiecellen ontstaan in de watermantel, en de rotatie van de Maan zorgt voor de ‘kurketrekkers’. Dit veronderstelt dan wel dat er voldoende vloebaar water tussen de ijskorst en de kern zit. Er is nog veel studiewerk nodig om beter beeld te krijgen van het inwendige van Ganymedes. Gelukkig heeft Europa (ESA) een sonde gestuurd die na meerdere omwentelingen rond Jupiter naar Ganymedes zal reizen, en in een baan rond deze maan gaat blijven cirkelen. het gaat over d eJUICE sonde, die we meer in detail gaan bespreken in deel 5 van deze cursus.
De grote planeten
Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus hebben allen een vrij sterk globaal magnetisch veld. Ook hier gaat het niet over een geodynamo die voortkomt uit een ijzerrijke vloeibare kern. De bewegende ladingen worden hier gevormd door metallische waterstof in een plasma binnenin de planeet (onder zeer hoge druk). Omdat de grote planeten van het zonnestelsel zelf geen kanshebbers zijn om buitenaards leven te vinden, gaan we hier hun magnetische velden niet verder bespreken. Weet wel dat – zeker voor Jupiter – deze magnetische velden enorm grote onzichtbare ‘objecten’ zijn in het Zonnestelsel. De ijsmanen die hierin vertoeven zijn wel heel belangrijk in de astrobiologie, en hun omgeving wordt in grote mate bepaald door het magnetisme van hun moederplaneet. Ook dat bespreken we verder in deel 5.
Besluit
Een globaal magnetisch veld komt voor op sommige hemellichamen en op andere niet:
- Terrestrische lichamen: Aarde wel, Mercurius ook maar minder, Venus & Mars & de Maan niet.
- ijs-objecten: Ganymedes wel, alle andere niet
- gas- en ijsreuzen: hebben allemaal een sterk magnetisch veld
De eerste twee categorieën zijn relevant voor onze zoektocht naar leven. Daar blijkt dat de Aarde het meest ideale geval is. Venus en Mars zijn hun leefbaarheid verloren, en voor Mars heeft het verlies van het globaal magnetisch veld daar zeker een rol in gespeeld.