Hemel & aarde

Dit boek is een uitgave van

Fontaine Uitgevers, Amsterdam

www.fontaineuitgevers.nl

© 2023 Govert Schilling & Huub Eggen, Fontaine Uitgevers

www.allesoversterrenkunde.nl

Omslagontwerp en vormgeving: Tijs Koelemeijer

Omslagfoto: Shutterstock

Auteursfoto's: Stefan Witte (Govert Schilling) en

Bram Saeys (Huub Eggen)

Redactie: Yvonne Schouten

ISBN 978 94 6404 222 1

NUR 910

Deze digitale editie is gemaakt naar de eerste druk, 2023, met
ISBN 978 94 6404 221 4

Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm, elektronisch databestand of op welke andere wijze ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

GOVERT SCHILLING & HUUB EGGEN

HEMEL & AARDE

EEN VERANDERLIJKE PLANEET IN EEN ADEMBENEMENDE KOSMOS

FONTAINE UITGEVERS

INHOUD

Voorwoord

Inleiding

De blauwe planeet

Foto van de eeuw

De nagloed van de oerknal

Wroeten in de aarde

Naar het einde van de wereld

Kosmische kraamkamer

Bliksem en donder

Ster in close-up

Ringen van koraal

Blik in de diepte

Megasteden

Stofnesten in de Melkweg

Afstemmen op het Melkwegcentrum

Het Oog van de Sahara

Planetenstelsel in wording

Een zonsverduistering op Jupiter

Inslagkraters op aarde

Het veld van de dahlia’s

Onneembare godenberg

Hemels vuurwerk

Verschuivende continenten

Conflicten zien vanuit de ruimte

Een blauwe oase

De Grand Canyon

De Okavangodelta

Statige spiraalarmen

Komeet in close-up

Vissen in het donker

Droogte in West-Europa

Bouwplaats van planeten

Zee-ijs en poolijs

Nooit meer donker

Ringen en manen

Blik op het verleden

Schokgolf rond de wereld

Spaken in de wolken

Poollicht

Zwart gat in beeld

Slingerende rivieren

Zwanger van sterren

Extreme temperaturen

Hoog en laag op aarde

Verdwijnende gletsjers

Yin-yangmaan

Aan de wieg van een ster

De wereld in brand

Hemelse twisters en valse kleuren

Gekleurde meren

Buitenaards hooggebergte

Windsingels op de Russische steppe

Poollicht op een reuzenplaneet

Wolkenwervels achter eilanden

Polderen

Buitenaards vulkanisme

De Straat van Gibraltar

Bezoek aan Victoria

De vrieskist van de aarde

Graancirkels in de woestijn

Zeven zusjes

Het dak van de wereld

De grote broer van het Melkwegstelsel

Een stoffige wereld

Sterren op een kluitje

Kosmische kliffen

Bossen tegen de zee

Periodieke pufjes

In de ban van de ring

Stoffige spiraal

Van de bergen naar de zee

Verdwijnen de longen van de aarde?

Oermateriaal

Wolken op de drempel van de ruimte

Het verroeste werelddeel

Een regen van sterren

Ijskoude wereld

De laatste adem van een ster

Wervelstormen

De aanleg van de Tweede Maasvlakte

Stralingsverdamping in de Adelaarnevel

Een kosmisch stofje

Meer weten?

Meer foto's?

Register

Naschrift duurzaam drukken

VOORWOORD

Dat ik ruim een half jaar mocht wonen en werken tussen hemel en aarde beschouw ik als een voorrecht. Mijn tijd in het ruimtestation ISS was vanzelfsprekend gevuld met talloze activiteiten, van het uitvoeren van experimenten, onderhoud en reparaties tot contact onderhouden met de controlecentra op aarde en verplicht urenlang sporten. Maar zodra ik wat vrije tijd had, bracht ik deze het liefst door bij een lievelingsplek van astronauten: een raam. De uitkijkkoepel en de ramen aan de zijkant bieden een magnifieke blik op het heelal. In onze positie boven de aardse atmosfeer is het zicht ontzettend helder. De Melkweg en de satelliet sterrenstelsels, de Magelhaense wolken, zijn goed zichtbaar. De komeet Lovejoy kwam tevoorschijn vlak voordat de zon opkwam boven Australië en ik was getuige van een Venusovergang, een zeldzaam verschijnsel waarbij de planeet Venus voor de zon langs trekt. Door middel van een filter voor onze telescoop aan boord konden we het prachtig volgen. De overgang van 1768 maakte het voor het eerst mogelijk om de afstand tussen de zon en de aarde precies te bepalen. Hoe indrukwekkend de met sterren bezaaide hemel ook is, mijn blik beperkte zich vanzelfsprekend tot wat ik met het blote oog kon zien. Met hulp van steeds geavanceerder telescopen op aarde en in de ruimte is in de afgelopen decennia meer en meer van het heelal zichtbaar gemaakt, met fascinerende foto’s van kosmische kraamkamers en hemels vuurwerk tot gevolg.

Wat het uitzicht in het ISS absoluut adembenemend maakt, is de blik op onze planeet. In anderhalf uur vliegt het ruimtestation om de aarde, de blauwe oase in ons zonnestelsel. Intussen draait de planeet rond haar as onder het ruimtestation door, waardoor astronauten iedere ronde van een ander uitzicht genieten, de helft van de ronde boven de verlichte aarde, de andere helft over het nachtelijke deel. Geen minuut is het plaatje hetzelfde. Gekleurde meren, gekreukelde bergketens, aparte wolkenformaties en rivierdelta’s die glinsteren in het licht van de laagstaande zon. Aan de nachtkant gevolgd door goudverlichte steden, felle bliksemflitsen en dansende groene gordijnen van het poollicht. Het uitzicht op onze aarde is nooit saai. Ook alarmerende verschijnselen trokken mijn aandacht. Tekenen van ontbossing, smog boven grote steden en de ontelbare lichtjes van vissersschepen in de nacht maken duidelijk dat we leven op een mooie, maar kwetsbare planeet. Een planeet die wij delen met elkaar en met alle levensvormen en waar we zuinig op moeten zijn. Hemel & aarde geeft ons een blik in de ruimte en laat zien dat deze unieke plek in het zo schitterende maar onherbergzame heelal ons thuis is.

André Kuipers

Foto: Nico Kroon

Nederland en de Noordzee, op 6 augustus 2018 gefotografeerd vanuit het ruimtestation ISS. Bovenin is Engeland te zien. Foto: NASA/ESA/Alexander Gerst (ISS056-E-127188)

INLEIDING

We leven in een woelige wereld. Natuurrampen en pandemieën, oorlogen en aanslagen, smeltende gletsjers – elke dag brengt weer nieuwe ontwikkelingen, nieuwe onzekerheden. Veel van die veranderingen hebben we ook nog eens aan onszelf te danken: de opwarming van het klimaat, de vervuiling van de oceanen, de afname van de biodiversiteit. Niets blijft bij het oude, en de toekomst is ongewis.

Eén ding verandert echter nooit: de serene schoonheid van de nachtelijke sterrenhemel. Die onverstoorbare wereld van sterren en planeten biedt veel mensen troost, houvast en rust. De kosmos kent geen moraal, geen schuld – die is er gewoon. Ongenaakbaar en overweldigend, maar tegelijkertijd oogstrelend en standvastig. Alsof de sterren ons willen zeggen dat het uiteindelijk allemaal wel goed komt.

Hemel & aarde brengt deze twee werelden samen: de adembenemende kosmos en onze veranderlijke planeet, die daar een nietig onderdeel van vormt. Eeuwenlang hebben we vanaf onze woonplaats in het heelal naar boven gekeken, vol verwondering over dat mysterieuze universum. Pas sinds kort hebben we vanuit de ruimte ook de blik naar beneden kunnen richten, voor een verrassend nieuw perspectief op de aarde.

De vele tientallen zorgvuldig geselecteerde foto’s in dit boek – waaronder historische opnamen, satellietwaarnemingen, foto’s die door astronauten zijn gemaakt, en de nieuwste beelden van de James Webb Space Telescope – tonen de meest uiteenlopende aspecten van hemel en aarde, en in de begeleidende teksten nemen we u mee op een fascinerende ontdekkingsreis vol verrassende feiten en nieuwe inzichten.

Zo blijkt de bestendigheid van het heelal maar schijnbaar te zijn. Sterren worden geboren en gaan dood; sterrenstelsels komen met elkaar in botsing, en de ruimte dijt uit. Het gaat alleen zo traag dat wij er nauwelijks iets van merken – we zien niet meer dan een momentopname. De mens is een eendagsvlieg op het kosmische toneel.

Tegelijkertijd is de aarde onlosmakelijk verbonden met dat langzaam evoluerende heelal, en zijn de landschappen op onze thuisplaneet door dezelfde natuurlijke krachten gevormd. De snelle en soms ingrijpende veranderingen die door de mens worden veroorzaakt, zijn van veel recentere datum. Op de schaal van het universum stellen ze weinig voor, maar juist door ze naast buitenaardse beelden te presenteren, zouden ze ons aan het denken moeten zetten.

We hopen dat dit boek u veel kijk- en leesplezier zal opleveren, en dat het uw blik op hemel en aarde zal mogen verruimen en verrijken.

Govert Schilling en Huub Eggen

maart 2023

De James Webb Space Telescope fotografeerde de ster WR 124, die op het punt staat te exploderen als supernova. Foto: NASA/ESA/CSA/STSCI/Webb ERO Production Team

Foto: NASA/Christina Koch

Sporen aan de hemel

Als je op aarde ’s nachts een stilstaande camera op de Poolster richt en je belicht een lange tijd achter elkaar, dan zie je de sterren als boogvormige sporen. Terwijl de camera openstaat, draait de aarde om haar as en daardoor zien we de sterrenhemel om de Poolster draaien. De Amerikaanse astronaute Christina Koch deed op 5 juli 2019 net zoiets, maar dan met een camera in het ruimtestation ISS. Het ruimtestation draait heel langzaam om zijn as en dat veroorzaakt de sterbogen. Je ziet ook een paar andere strepen. Dat zijn satellieten. Het ruimtestation vloog van Angola naar Somalië. Alle blauwwitte vlekken zijn onweersbuien, de evenwijdige lichtbanen zijn natuurbranden en steden. De foto is samengesteld uit 251 afzonderlijke opnamen.

DE BLAUWE PLANEET

Onze aarde, gezien vanaf ongeveer anderhalf miljoen kilometer afstand. Linksonder zien we Australië, en met wat moeite rechtsboven de westkust van Noord-Amerika. Als je weet waar je moet zoeken zie je ook nog het Zuidereiland van Nieuw-Zeeland. De rest is de Stille Oceaan, die ongeveer een derde van de wereld beslaat. In totaal nemen zeeën en oceanen 71 procent van onze planeet in. De aarde is dus eigenlijk een waterplaneet.

De aarde ontvangt zijn licht van de zon. Dat licht is samengesteld uit alle kleuren van de regenboog, van violet en blauw aan de ene kant tot rood aan de andere kant. Al die kleuren samen vormen wit licht. Van het licht dat op de oceaan valt, vangt het zeewater alle kleuren weg, behalve blauw. Daarom zien zeeën en oceanen er blauw uit. Ook onder water overheerst het blauw, zoals elke snorkelende vakantieganger weet. In helder water in de tropen kan het tot wel tachtig meter diep helder verlicht zijn. Op hogere breedten en in troebel water is dat veel minder. Uiteindelijk is het licht op zo’n achthonderd meter diepte helemaal uitgedoofd.

GEEN SPOOR VAN ONS

Wat je op deze foto alleen indirect ziet is onze dampkring. Die hangt als een akelig dun schilletje om onze planeet heen. Daarin zitten de wolken die we zien. Over de foto lijkt een soort blauw waas te hangen. Dat is hetzelfde blauw dat onze hemel kleurt. De gasdeeltjes in onze lucht strooien het blauwe deel van het zonlicht alle kanten op. Elk gasdeeltje wordt als het ware een eigen blauw lichtbronnetje. Dat blauw zien we van onderaf, maar ook van boven. ‘De aarde is blauw, waar je ook kijkt,’ constateerde astronaut Pete Conrad al in 1965.

Op een foto zoals deze zie je geen enkel spoor van de mens. Van veel dichterbij zijn wel overal dingen als steden, havens, dagbouwmijnen, akkers en zo meer herkenbaar. Vanaf een steeds groter wordende afstand wordt dit allemaal snel onzichtbaar. Wel kun je aan de nachtkant van de aarde bijvoorbeeld nog verlichting van steden zien. De Apollo-astronauten die naar de maan reisden zagen vanaf zo’n tienduizend kilometer afstand ook die lichtjes niet meer. Met het blote oog konden ze niet meer vaststellen of er leven is op aarde.

De aarde als exoplaneet

In december 1990 lieten onderzoekers de ruimtesonde Galileo, die op weg naar Jupiter een scheervlucht langs de aarde maakte, met zijn instrumenten naar onze planeet kijken alsof we een exoplaneet zijn. Ze registreerden een onevenredige hoeveelheid zuurstof- en methaangas in onze dampkring en een sterke absorptie van het rode deel van het weerkaatste zonlicht. Wij weten dat dat komt door het groene plantenleven op aarde. Ook zag de ruimtesonde ‘onnatuurlijke’ smalle pieken op radiofrequenties, vooral van tv en radar. Voor slimme aliens voldoende aanwijzingen dat er met die planeet iets bijzonders aan de hand is.

Foto: NASA/DSCOVR/EPIC

FOTO VAN DE EEUW

Het Amerikaanse weekblad Life riep deze foto van de grote maankrater Copernicus uit tot foto van de eeuw. Misschien een beetje voorbarig, want de twintigste eeuw was pas voor twee derde verstreken, maar het geeft wel aan hoeveel indruk de opname indertijd maakte. We kenden de maan altijd als een onbereikbaar hemellichaam dat we alleen vanaf grote afstand konden bestuderen, maar nu kregen we opeens een spectaculair landschap voorgeschoteld – een potentiële reisbestemming.

De foto is op 24 november 1966 gemaakt door het onbemande ruimtevaartuig Lunar Orbiter 2. Digitale camera’s bestonden nog niet; de foto werd geschoten op film, aan boord automatisch ontwikkeld, en vervolgens elektronisch gescand en doorgeseind naar de aarde.

Copernicus is een van de opvallendste inslagkraters op de maan; hij is genoemd naar de Poolse sterrenkundige Nicolaus Copernicus, die in 1543 verkondigde dat de aarde om de zon draait in plaats van andersom. De krater heeft een diameter van ruim negentig kilometer, en is bijna vier kilometer diep.

PERSPECTIVISCHE FOTO

Lunar Orbiter 2 vloog op 240 kilometer ten zuiden van de krater, op een hoogte van 45 kilometer, toen de ruimtesonde deze perspectivische foto maakte met een krachtige telelens. Op de voorgrond is de nabijgelegen kraterrand zichtbaar; ongeveer in het midden van de foto zie je de tegenovergelegen rand. De kraterbodem zelf is vrij vlak, afgezien van de bergketen in het centrum, die ongeveer vijftien kilometer lang en zo’n zeshonderd meter hoog is.

Die ‘centrale berg’ is ontstaan in de nasleep van de inslag – een beetje vergelijkbaar met de omhoog bewegende druppel in de wasverzachter- of de espressoreclame. Het is nauwelijks voorstelbaar wat voor catastrofale ramp zich hier 800 miljoen jaar geleden heeft voltrokken.

Als je de Lunar Orbiter-foto vergelijkt met een opname van een aards berglandschap, gezien vanuit een vliegtuig, dan valt vooral op hoe haarscherp zelfs de verste bergruggen zijn, en hoe diepzwart de schaduwen. De oorzaak: de maan heeft geen dampkring, en kent dus geen lichtverstrooiing of heiigheid.

Lunar Orbiter 2 heeft zelf trouwens ook een klein kratertje op de maan veroorzaakt: op 11 oktober 1967 crashte de ruimtesonde (volgens plan) op de achterzijde van de maan.

Spitsbergen op de maan?

Met een telescoop zijn vanaf de aarde ook spatscherpe schaduwen op de maan te zien. Sterrenkundigen kregen daardoor het idee dat de hellingen op de maan enorm steil zouden zijn, en de bergtoppen extreem spits. Zo werden ze dan ook afgebeeld in oude boeken en tijdschriften. In werkelijkheid is het maanlandschap vrij glooiend.

Foto: NASA

DE NAGLOED VAN DE OERKNAL

Een pointillistisch kunstwerk? Een close-up van een tv-scherm dat alleen maar ruis ontvangt? Een stippenschilderij van Damien Hirst? Nee, dit is een ‘foto’ van de oerknal. Of liever gezegd: een kaart van minieme temperatuurverschillen in de kosmische achtergrondstraling – de vrijwel weggestorven ‘echo’ van de geboortekreet van het universum. Dichter bij de schepping zijn wetenschappers nog nooit geweest. Niemand weet hoe het heelal is ontstaan, of wat daar eventueel aan voorafging. Wel weten sterrenkundigen dat de ruimte miljarden jaren geleden enorm veel compacter was dan nu. Sterrenstelsels, nevels, sterren en planeten waren er nog niet; de kosmos was gevuld met een dichte, hete ‘oersoep’ van elementaire deeltjes. Die extreme begintoestand wordt de oerknalfase van het heelal genoemd.

Na ongeveer 380.000 jaar kosmische uitdijing was het gas voldoende verdund en afgekoeld dat het doorzichtig werd. De energierijke straling die toen vrijkwam – qua temperatuur vergelijkbaar met de straling van het oppervlak van de zon – is nog steeds in het heelal aanwezig. Maar omdat er inmiddels 13,8 miljard jaar zijn verstreken, is er weinig méér van over dan een zwakke radioruis op millimetergolflengten, die van alle kanten op ons afkomt: de kosmische achtergrondstraling.

EEN TIENDUIZENDSTE GRAAD

De Europese ruimtetelescoop Planck, genoemd naar de Duitse natuurkundige Max Planck en gelanceerd in mei 2009, heeft vierenhalf jaar lang precisiemetingen uitgevoerd aan die kosmische achtergrondstraling. Daarin blijken minieme temperatuurverschillen van een tienduizendste graad voor te komen, hier weergegeven met blauwe en rode kleuren. Ze corresponderen met geringe dichtheidsverschillen in de ‘oersoep’, waaruit later de sterrenstelsels zijn samengeklonterd. De kaart van Planck wordt wel de babyfoto van het heelal genoemd.

Kosmologen hebben de statistische verdeling van de ‘warme’ en ‘koele’ gebiedjes in de kosmische achtergrondstraling nauwkeurig geanalyseerd. Daaruit kon ondubbelzinnig de samenstelling van het heelal worden afgeleid: 4,9 procent atomen, 26,6 procent raadselachtige donkere materie, en 68,5 procent mysterieuze donkere energie. ‘Precisiekosmologie’ wordt dat genoemd. Voor de verschillende percentages mag dat gelden, maar de frustrerende werkelijkheid is dat we nog geen vijf procent van het heelal echt begrijpen; naar de ware aard van de resterende vijfennegentig procent is het gissen. Ondanks de hypnotiserende stippenkunst van Planck.

Duivenpoep

De kosmische achtergrondstraling werd in 1964 ontdekt door de Amerikaanse radiotechnici Arno Penzias en Robert Wilson. Ze konden het zwakke signaal niet thuisbrengen, en dachten dat het om storingen ging, veroorzaakt door duivenpoep in hun grote antenne. Pas toen kosmologen zich ermee gingen bemoeien, werd duidelijk dat ze de ‘echo’ van de oerknal hadden opgevangen.

Foto: ESA/Planck Collaboration

WROETEN IN DE AARDE

Zou een toekomstige basis op een andere planeet er zo uit kunnen zien? Op allerlei plaatsen op aarde vind je dit soort patronen, soms heel rommelig, soms heel strak, haast grafisch. Het zijn altijd mijnen. Op de foto, op 10 september 2021 gemaakt door de Amerikaanse astronaut Shane Kimbrough, zien we het Khoemacau-mijncomplex bij Boseto in het noordwesten van Botswana. Hier worden koper en zilver gewonnen. De mijn ligt in een oud verweerd gebergte dat loopt van Namibië via Botswana en Zambia naar Congo. Het zuidwestelijke gedeelte ervan hier in Botswana staat bekend als de Kalahari-kopergordel. Het koper en zilver zitten in vulkanische gesteenten en sedimenten die zo’n miljard jaar geleden gevormd werden. In die tijd bestonden veel van de tegenwoordige continenten al, maar ze lagen op andere plekken dan tegenwoordig en vormden het oercontinent Rodinia.

Ertswinning zien we veel in gebieden waar het geologisch gezien heel lang rustig is geweest in de aardkorst. Gesteenten en ertsen erin zijn daardoor bewaard gebleven. Dergelijke gebieden zijn vaak de stabiele kernen van continenten en worden rompgebergten of kratons genoemd. Zuidelijk Afrika is een van die gebieden, het noordoosten van Europa ook. De vondst van zeldzame aardmetalen in Zweden die begin 2023 bekend werd gemaakt, is geologisch gezien dus logisch.

VORMING VAN ERTSEN

Metalen die men delft komen in de natuur voor als verbindingen met andere elementen, in de vorm van mineralen. Er zijn verscheidene manieren waarop metaalhoudende mineralen ontstaan. Op grote diepte in de aarde is het gesteente door de hoge temperatuur en druk gesmolten. Wanneer dat gesteente als magma omhoogkomt, koelt het langzaam af en vormen zich bij verschillende temperaturen allerlei verschillende mineralen. Door processen als tektonische bewegingen en erosie kunnen deze gesteenten dicht onder of zelfs aan het aardoppervlak komen te liggen. Een andere manier is wanneer gesteenten aan het aardoppervlak met veel mineralen erin eroderen en zich ophopen tot sedimenten, die dan rijk aan mineralen kunnen zijn. Als dergelijke sedimenten later onder nieuwe afzettingen terechtkomen, kunnen ze door de druk zo warm worden dat ze deels weer smelten en er nieuwe mineralen kunnen ontstaan. Ten slotte kan grondwater mineralen uit gesteente oplossen en weer laten neerslaan in spleten en breuken in gesteente of als ertsknollen. In Nederland is eeuwenlang ‘oer’ gewonnen uit ijzerknollen die door grondwater in zandbodems waren gevormd.

Ongelijk verdeeld

Metaalertsen komen overal voor, maar ze zijn ongelijk verdeeld over de wereld. Zo wordt bijvoorbeeld 45 procent van alle uranium gewonnen in Kazachstan. China is goed voor 60 procent van alle zogeheten zeldzame aardmetalen, onmisbaar voor veel hightechapparaten. Koper komt voor de helft uit Zuid-Amerika. In de top 10 van erts delvende landen komt Europa nauwelijks voor. Wij zijn dus erg afhankelijk van de rest van de wereld.

Foto: NASA/ESA/Shane Kimbrough (ISS065-E-369031)

NAAR HET EINDE VAN DE WERELD

HET BARRE ZUIDEN

Als een soort gigantische kreeft komt ver in het zuidwesten van de Indische Oceaan, op zo’n drieduizend kilometer van Madagaskar vandaan, de Kerguelen-archipel onder de wolken tevoorschijn. Een astronaut maakte de foto op 7 januari 2020. Het is bijna altijd bewolkt boven dit deel van de oceaan. Soms dwingt het eiland de bewolking die vanuit het westen komt opzij. Boven het eiland en aan de oostkant is het dan helder weer.

De archipel is een eilandengroep onder Frans gezag. Het hoofdeiland, Grande Terre, meet bijna 6700 vierkante kilometer (zo groot als de provincies Gelderland en Utrecht samen). Direct eromheen liggen nog circa driehonderd eilandjes. Er is één kleine onderzoeksbasis, Port-aux-Français. Een haven of vliegveld heeft het eiland niet. Alle vervoer gaat met schepen, waarbij mensen en materieel bij een kleine aanlegsteiger worden afgeleverd en opgehaald. Tussen 1968 en 1981 werden er raketten gelanceerd vanaf het eiland, voor onderzoek van de hoge dampkring. Nog altijd staat er een satellietvolgstation van de Franse organisatie voor ruimteonderzoek CNES en tegenwoordig ook van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. Het eiland was de uitvalsbasis voor walvisjacht. Afgezien van een paar gerestaureerde gebouwen is daar niets meer van terug te vinden, behalve in allerlei namen op het eiland. De sneeuwkap die op de foto is te zien is de Cook-ijskap (of Calotte Glaciaire Cook). Het eiland heeft een koud zeeklimaat, met vaak zeer harde wind. Geen toeristenoord dus.

VERDRONKEN MICROCONTINENT

De Kerguelen-archipel en het verder naar het zuidoosten gelegen Heard Island en de McDonald Islands, die beide onder Australië vallen, zijn de toppen van het zogeheten Kerguelen-plateau. Dat is een microcontinent ter grootte van Japan dat voor het overgrote deel onder water ligt. Het plateau werd gevormd door magma dat tussen circa 120 miljoen en 90 miljoen jaar geleden met tussenpozen vanuit een zogeheten mantelpluim opborrelde. Tussen 100 miljoen en 20 miljoen jaar geleden moet het plateau boven zeeniveau hebben gelegen, waarbij het in de begintijd met dichte naaldboomwouden begroeid moet zijn geweest. Er zijn in gesteente verweerde bodems en houtskool gevonden, wat wijst op natuurbranden. Circa 20 miljoen jaar geleden begon het plateau in de aardkorst weg te zakken. Tegenwoordig ligt het op een diepte van één tot twee kilometer onder de zeespiegel en steken dus alleen nog een paar grote en een aantal kleinere pieken boven water uit.

Ontdekkingsreizen vanaf de bank

Vanaf je bank kun je prachtige ontdekkingsreizen maken. De Atlas van afgelegen eilanden – Vijftig eilanden waar ik nooit was en nooit zal komen van de Duitse schrijfster Judith Schalansky voert je met wetenswaardigheden en kaartjes langs vijftig veelal onbekende eilanden. Een daarvan is Île Amsterdam, dat ook tot de Kerguelen-eilandengroep hoort.

Foto: NASA (ISS061-E-120687)

KOSMISCHE KRAAMKAMER

In het overbelichte centrum van deze gasnevel is een klein, compact groepje van vier sterren te zien, in de vorm van een trapezium. Zonder de energierijke straling van die vier Trapeziumsterren zou de nevel niet zo kleurrijk oplichten: het gas wordt verhit door ultraviolet sterlicht, en begint daardoor zelf te gloeien. De verschillende kleuren verraden de samenstelling van het gas.

De foto – een mozaïek van meer dan vijfhonderd opnamen die gemaakt zijn met de Hubble Space Telescope – toont de Orionnevel, op ongeveer 1500 lichtjaar afstand van de aarde. Uit het gas in deze nevel, die zelf enkele tientallen lichtjaren groot is, worden continu nieuwe sterren geboren.

Overal in ons Melkwegstelsel zijn zulke stervormingsgebieden te vinden, maar vanwege de relatief kleine afstand is de Orionnevel verreweg het opvallendst. Op een heldere winternacht kun je hem met het blote oog al zien, als een wazig vlekje onder de drie ‘gordelsterren’ van het sterrenbeeld Orion. In de afgelopen paar miljoen jaar zijn hier minstens drieduizend sterren ontstaan.

REUZENSTERREN

De vier Trapeziumsterren zijn pas zo’n driehonderdduizend jaar oud. Het zijn reuzensterren met een oppervlaktetemperatuur van veertigduizend graden die minstens twintig keer zo zwaar en honderdduizend keer zo helder zijn als onze zon. Ze gaan ook veel kwistiger om met hun kernbrandstof: binnen een paar miljoen jaar zullen ze al zijn opgebrand, en uiteenspatten in catastrofale supernova-explosies.

De Orionnevel maakt deel uit van een kolossale moleculaire wolk: een donkere wolk van koud gas en stof. Linksboven en rechts zijn enkele van die donkere stofslierten zichtbaar. Ze bevinden zich enigszins op de voorgrond, waardoor ze goed afsteken tegen de heldere gaswolken erachter. Een 3D-foto zou uitwijzen dat de Trapeziumsterren een grote holte hebben schoongeblazen aan de rand van de moleculaire wolk. Aan ‘onze’ kant van de donkere wolk is die uitdijende bel als het ware naar buiten gebroken, waardoor we in het gloeiende inwendige kunnen kijken.

Close-upfoto’s van Hubble laten zien dat veel van de pasgeboren sterren in de nevel omgeven worden door kleine schijven van gas- en stofdeeltjes. Normaal gesproken kunnen er uit zo’n schijf planeten ontstaan, maar dat gaat hier waarschijnlijk niet gebeuren: voordat het materiaal in de schijf begint samen te klonteren, wordt het door de krachtige straling van de Trapeziumsterren alweer de ruimte in geblazen.

Het Huygensgebied

De Trapeziumsterren werden in februari 1617 ontdekt door Galileo Galilei. Zijn zelfgebouwde telescoopje was echter niet gevoelig genoeg om de omringende nevel goed in beeld te brengen. Dat lukte pas in 1659, door de Nederlandse natuur- en sterrenkundige Christiaan Huygens. Het helderste deel van de Orionnevel wordt nog steeds het Huygensgebied genoemd.

Foto: NASA/ESA/M. Robberto (Space Telescope Science Institute/ESA)/Hubble Space Telescope Orion Treasury Project Team

BLIKSEM EN DONDER

VUURWERK IN DE NACHT

Op elk moment zijn er wereldwijd zo’n tweeduizend onweersbuien actief, met rond de vijftig bliksemontladingen per seconde. Voor het ontstaan van onweersbuien is vochtige lucht nodig, een groot temperatuurverschil tussen het aardoppervlak en de bovenlucht, en een instabiele atmosfeer. De lucht kan dan snel tot grote hoogte stijgen. Waterdruppeltjes in de lucht stijgen op en ijsdeeltjes op grotere hoogte vallen naar beneden. In het midden van de wolk botsten ze voortdurend met elkaar. De vallende deeltjes worden elektrisch negatief geladen, de opstijgende deeltjes positief. Daardoor hoopt zich bovenin positieve lading op en onderin negatieve. Als die ladingsverschillen groot genoeg zijn, krijg je een ontlading: de bliksemflits. De flitsen kunnen horizontaal zijn, in of tussen buienwolken, of verticaal, tussen de buienwolk en de grond. Langs het pad van de ontlading wordt de lucht in zeer korte tijd enorm verhit en zet die met een schok uit. Dat is de knal van de donder die we horen.

Het is geen wonder dat het in de tropen, waar het altijd warm en vochtig is, het vaakst onweert. Hoe verder je van de evenaar komt, hoe minder onweer in het algemeen. Ook boven zee onweert het minder. Zelfs heel warm zeewater is veel koeler dan sterk opgewarmd land. Waarnemingsstations op aarde meten natuurlijk al heel lang bliksemontladingen, maar met de komst van satellieten kan dag en nacht onweer over onze hele planeet in kaart worden gebracht.

ONWEER CONSTANT

Uit de satellietwaarnemingen die in 1997 begonnen, blijkt dat de hoeveelheid onweersbuien door de jaren heen min of meer constant is. Het vaakst onweert het in een brede zone rond de evenaar. Extreem veel onweer is geregistreerd bij de rivier de Catatumbo die uitmondt in het Meer van Maracaibo in het noordwesten van Venezuela (met de meeste blikseminslagen in de wereld) en bij het plaatsje Kifuka in de bergen van het oosten van Congo in Centraal-Afrika. Daar onweert het bijna het hele jaar door. Er zijn ook plaatsen waar onweer het meest opleeft in een bepaalde tijd van het jaar. Zo zijn in het dal van de rivier de Brahmaputra in het oosten van India de meeste bliksemontladingen in mei.

Op de foto zie je een nachtelijke onweersbui bij Maleisië, op 3 november 2021 gefotografeerd door de Japanse astronaut Aki Hoshide. De grootste lichtvlek bovenin is Ho Chi Minh-stad in Vietnam, onder bewolking. Alle kleine lichtpunten (wit en groen) zijn vissersboten die met schijnwerpers in de Golf van Thailand aan het vissen zijn.

Het Huis van de Donder

Catatumbo in Venezuela, waar het zoveel onweert, betekent in de lokale taal ‘Huis van de Donder’. De staat Zulia, waarin de rivier de Catatumbo ligt, heeft zelfs een bliksemflits in zijn vlag en wapen.

Foto: NASA/JAXA/Aki Hoshide (ISS066-E-70454)

STER IN CLOSE-UP

De enige ster in het heelal die we heel gedetailleerd kunnen bestuderen, is onze eigen zon. De Italiaanse sterrenkundige Galileo Galilei ontdekte in 1610 al donkere vlekken op het oppervlak van de zon, en tijdens een totale zonsverduistering zijn er aan de rand van de zon ook zogeheten protuberansen zichtbaar – enorme uitbarstingen van heet zonnegas. Vrijwel alle andere sterren in het heelal zien er zelfs in de allergrootste telescopen uit als piepkleine lichtstipjes. Deze opname van de zon is gemaakt op 7 maart 2022 door de Europese zonnesatelliet Solar Orbiter. Die werd in februari 2020 gelanceerd, en draait in een langgerekte baan, waarbij hij twee keer per jaar dichter bij de zon komt dan de binnenste planeet Mercurius. De foto is een mozaïek van 25 afzonderlijke beelden, gemaakt met de Extreme Ultraviolet Imager van Solar Orbiter. Die camera maakt geen foto’s in zichtbaar licht, maar op extreem korte ultraviolette golflengten. Vandaar dat de zon er op deze foto heel anders uitziet dan we gewend zijn.

De energierijke ultraviolette straling is niet afkomstig van het 5500 graden hete oppervlak van de zon, maar uit de onderste lagen van de ijle atmosfeer – de corona (Latijn voor ‘kroon’ of ‘krans’). Die heeft een temperatuur van maar liefst één miljoen graden. Sterrenkundigen weten nog steeds niet waardoor die onvoorstelbaar hoge temperatuur wordt veroorzaakt.

ZONNECYCLUS

Aan de rand van de zon zie je dat onze moederster voortdurend gas de ruimte in blaast. Zo ontstaat de ‘zonnewind’ – een stroom van elektrisch geladen deeltjes die in de dampkring van de aarde aanleiding kan geven tot poollicht. Dat weggeblazen gas beweegt langs de magnetische veldlijnen van de zon, zoals vooral goed zichtbaar is bij de twee ‘actieve gebieden’ linksboven.

Links onder het midden van de foto is ook zo’n actief gebied te zien, met een donkere boog – een protuberans die uit koeler gas bestaat. Op een foto die met een gewone telescoop is gemaakt, in zichtbaar licht, zijn hier twee grote zonnevlekken te zien. Dat zijn gebieden op het zonoppervlak met een lagere temperatuur, als gevolg van een sterk geconcentreerd magneetveld.

De actieve gebieden komen vooral in twee brede zones voor, aan weerszijden van de evenaar van de zon. Gedurende een periode van ongeveer elf jaar (de zonnecyclus) schuiven die gebieden langzaam maar zeker naar elkaar toe, en neemt ook de activiteit van de zon toe. Het eerstvolgende activiteitsmaximum van de zon wordt verwacht in de zomer van 2025.

Ontregelende explosie

Op 1 september 1859 zag de Engelsman Richard Carrington een enorme explosie op de zon. Enkele dagen later, toen het weggeblazen zonnegas de aarde bereikte, was er zelfs vanuit de tropen spectaculair poollicht zichtbaar, en raakten telegraafverbindingen verstoord. Een vergelijkbare uitbarsting zou nu tot een complete ontwrichting leiden van energie- en communicatienetwerken.

Foto: ESA/NASA/Solar Orbiter/eui team/E. Kraaikamp (ROB)

RINGEN VAN KORAAL

Als je denkt aan een tropisch paradijs, zul je al snel een hagelwit strand met palmbomen voor je zien langs een diepblauwe oceaan met een paar witte stapelwolken in een al even blauwe lucht erboven. Veel van dat soort stranden vind je op atollen.

Het ideale beeld van een atol is een ringvormig eiland rond een ondiepe lagune. In werkelijkheid zijn de ongeveer 440 atollen in de wereld vaak grillig van vorm, en lang niet altijd gesloten. Het overgrote deel ervan steekt maar een meter of zo boven zee uit en is niet bewoond. Atollen bestaan uit koraal en dat groeit alleen in tropische zeeën. Vrijwel alle atollen in de wereld liggen in de Indische Oceaan, zoals de Malediven, en in de Stille Oceaan, zoals Frans-Polynesië, waarvan we een klein deel op de foto hier zien. De opname werd op 4 januari 2020 door een astronaut gemaakt. We zien een deel van de Îles Palliser, met het langgerekte Fakarava-atol en het bijna vierkante Toau-atol in het midden.

CHARLES DARWIN

De gangbare theorie over het ontstaan van atollen werd in de negentiende eeuw bedacht door Charles Darwin. Op zijn reis met de Beagle had hij verschillende soorten tropische eilanden gezien: vulkanische eilanden (eigenlijk de top van een onderzeese vulkaan), eilanden met een rif van koraal eromheen en ringvormige eilanden rond een centrale lagune. Hij vermoedde dat het drie fases van één soort ontwikkeling waren. De top van een vulkanisch eiland vlakt door verwering af en zakt na het uitdoven van het vulkanisme weg in de ondergrond. Rond zo’n eiland groeit op de onderzeese helling vlak onder de waterspiegel koraal. Als het eiland maar langzaam genoeg dieper komt te liggen, houdt de koraalgroei het wegzakken bij. Het kan ook zijn dat de zeespiegel stijgt, met hetzelfde effect. Als de top onder water is verdwenen, blijft er een laagte achter binnen de koraalring. Aan de zeekant blijft het koraal gezond en groeit door. Aan de lagunekant raken voedingsstoffen op en begint koraal af te sterven. Daarom hebben veel van die lagunes ook niet meer de blauwe kleur van de oceaan, maar zijn ze lichter van tint.

Soms is de centrale lagune zo goed afgesloten van de omringende oceaan dat hij zelfs gevuld is met zoet regenwater. De allerhoogste delen van atollen zien er vaak wat donkerder uit. Daar groeit een beetje vegetatie.

Ander idee over atollen

Over het ontstaan van de lagune van een atol bestaat nog een ander idee dan dat van Darwin. De afgevlakte top van het oorspronkelijke eiland raakt onder water begroeid met koraal. In tijden van zeespiegeldaling valt dat kalkrijke koraal droog en gaat regenwater het oplossen. Er ontstaat een centrale laagte die gevuld raakt met water.

Foto: NASA (ISS061-E-118327)

BLIK IN DE DIEPTE

Foto’s die gemaakt zijn door de nieuwe James Webb Space Telescope kun je gemakkelijk herkennen. Puntvormige lichtbronnen op de Webb-foto’s, zoals sterren, vertonen een karakteristiek patroon van zes ‘stralen’. Die worden veroorzaakt door lichtbuiging (diffractie) aan de randen van de achttien zeshoekige segmenten van de zesenhalf meter grote hoofdspiegel van de ruimtetelescoop.

De stralende ster iets linksboven het midden van deze opname is inderdaad een ster in ons eigen Melkwegstelsel. Als je goed kijkt, zijn elders op de foto nog veel meer van die voorgrondsterren te ontdekken. Maar alle objecten zonder die ‘diffractiepieken’ – en dat zijn er een paar duizend – zijn ver verwijderde sterrenstelsels, vaak op vele miljarden lichtjaren afstand.

De Webb-telescoop werd op eerste kerstdag 2021 gelanceerd. Daarna duurde het een half jaar voordat het instrument perfect was afgesteld en getest. Op 11 juli 2022 presenteerde de Amerikaanse president Joe Biden deze foto als de allereerste opname van Webb – de meest gedetailleerde foto die ooit gemaakt is van het ‘diepe’ heelal.

ZWAARTEKRACHTLENZEN

Behalve de vele voorgrondsterretjes en de talloze verre sterrenstelsels vallen vooral de merkwaardige lichtbogen op. De meeste liggen gekromd rond het grote, zware sterrenstelsel in het midden van de foto. Die lichtbogen zijn in werkelijkheid de beeldjes van verre achtergrondstelsels, vervormd en versterkt door de zwaartekracht van de cluster. Het is alsof je de verre stelsels door een kosmische lens bekijkt.

Albert Einstein voorspelde in 1916 al dat lichtstralen worden afgebogen door zwaartekracht. Maar dat er ook echte zwaartekrachtlenzen moeten bestaan, realiseerde hij zich pas in 1936. Daarna duurde het nog tot 1979 voordat de eerste werd ontdekt. Inmiddels zijn er duizenden van die zwaartekrachtlenzen bekend; ze bieden sterrenkundigen een unieke mogelijkheid om de allerverste objecten in het heelal te bestuderen, die zonder dat lenseffect nauwelijks zichtbaar zouden zijn.

Niet alleen complete clusters van sterrenstelsels kunnen als zwaartekrachtlens dienstdoen; ook afzonderlijke zware stelsels vervormen en versterken het licht van objecten op de achtergrond. Het mooiste voorbeeld daarvan zie je rechts boven het midden van de foto. Mede dankzij de zwaartekrachtlenswerking zijn op deze eerste Webb-foto zwakke sterrenstelseltjes ontdekt die zo ver weg staan dat hun licht meer dan dertien miljard jaar onderweg is geweest naar de aarde.

Zandkorrel

Met een telescoop kun je een heel klein gebiedje aan de sterrenhemel enorm ‘uitvergroten’ en in detail bestuderen. Het hier afgebeelde stukje sterrenhemel is ongeveer even groot als een zandkorrel op armlengte afstand. In welke richting je die zandkorrel ook tegen de nachtelijke hemel houdt, altijd gaan er een paar duizend extreem ver verwijderde sterrenstelsels achter schuil.

Foto: NASA/ESA/CSA/STSCI