Οι πλανήτες του ηλιακού συστήματος όπως απεικονίζεται από μια απεικόνιση υπολογιστή της NASA. Οι τροχιές και τα μεγέθη δεν εμφανίζονται σε κλίμακα.
(Εικόνα: © NASA)
Ένας γίγαντας αερίου είναι ένας μεγάλος πλανήτης που αποτελείται κυρίως από αέρια, όπως υδρογόνο και ήλιο, με σχετικά μικρό βραχώδη πυρήνα. Οι γίγαντες φυσικού αερίου του ηλιακού μας συστήματος είναι ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας. Αυτοί οι τέσσερις μεγάλοι πλανήτες, που ονομάζονται επίσης γιοβικοί πλανήτες μετά τον Δία, βρίσκονται στο εξωτερικό μέρος του ηλιακού συστήματος πέρα από τις τροχιές του Άρη και της αστεροειδούς ζώνης. Ο Δίας και ο Κρόνος είναι ουσιαστικά μεγαλύτεροι από τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα, και κάθε ζευγάρι πλανητών έχει μια κάπως διαφορετική σύνθεση.
Αν και υπάρχουν μόνο τέσσερις μεγάλοι πλανήτες στο ηλιακό μας σύστημα, οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει χιλιάδες έξω από αυτό, ειδικά χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler της NASA. Αυτοί οι εξωπλανήτες (όπως λέγονται) εξετάζονται για να μάθουν περισσότερα για το πώς δημιουργήθηκε το ηλιακό μας σύστημα.
Βασικά γεγονότα
Ζεύς είναι ο μεγαλύτερος πλανήτης στο ηλιακό μας σύστημα. Έχει ακτίνα σχεδόν 11 φορές το μέγεθος της Γης. Έχει 50 γνωστά φεγγάρια και 17 περιμένουν να επιβεβαιωθούν, σύμφωνα με τη NASA. Ο πλανήτης αποτελείται κυρίως από υδρογόνο και ήλιο που περιβάλλει έναν πυκνό πυρήνα πετρωμάτων και πάγου, με το μεγαλύτερο μέρος του να αποτελείται από υγρό μεταλλικό υδρογόνο, το οποίο δημιουργεί ένα τεράστιο μαγνητικό πεδίο. Ο Δίας είναι ορατός με γυμνό μάτι και ήταν γνωστός από τους αρχαίους. Η ατμόσφαιρά του αποτελείται κυρίως από υδρογόνο, ήλιο, αμμωνία και μεθάνιο. [Σχετικά: Planet Jupiter: Γεγονότα για το μέγεθός του, τα φεγγάρια και το κόκκινο σημείο]
Κρόνος είναι περίπου εννέα φορές την ακτίνα της Γης και χαρακτηρίζεται από μεγάλους δακτυλίους. ο τρόπος που σχηματίστηκαν είναι άγνωστος. Έχει 53 γνωστά φεγγάρια και εννέα ακόμη αναμένουν επιβεβαίωση, σύμφωνα με τη NASA. Όπως και ο Δίας, αποτελείται κυρίως από υδρογόνο και ήλιο που περιβάλλουν έναν πυκνό πυρήνα και παρακολουθούνταν επίσης από αρχαίους πολιτισμούς. Η ατμόσφαιρά του είναι παρόμοια με αυτή του Δία. [Σχετικά: Πλανήτης Κρόνος: Γεγονότα για τα δαχτυλίδια, τα φεγγάρια και το μέγεθος του Κρόνου]
Ουρανός έχει μια ακτίνα περίπου τέσσερις φορές αυτή της Γης. Είναι ο μόνος πλανήτης που έχει κλίση στο πλάι του, και περιστρέφεται επίσης προς τα πίσω σε σχέση με κάθε πλανήτη, αλλά η Αφροδίτη, πράγμα που σημαίνει ότι μια τεράστια σύγκρουση τον διέκοψε πολύ καιρό. Ο πλανήτης έχει 27 φεγγάρια και η ατμόσφαιρά του αποτελείται από υδρογόνο, ήλιο και μεθάνιο, σύμφωνα με τη NASA. Ανακαλύφθηκε από τον William Herschel το 1781. [Σχετικά: Πλανήτης Ουρανός: Γεγονότα για το όνομά του, φεγγάρια και τροχιά]
Ποσειδώνας έχει επίσης μια ακτίνα περίπου τέσσερις φορές εκείνη της Γης. Όπως και ο Ουρανός, η ατμόσφαιρά του αποτελείται κυρίως από υδρογόνο, ήλιο και μεθάνιο. Έχει 13 επιβεβαιωμένα φεγγάρια και ένα ακόμη περιμένει επιβεβαίωση, σύμφωνα με τη NASA. Ανακαλύφθηκε από πολλά άτομα το 1846. [Σχετικά: Πλανήτης Ποσειδώνας: Γεγονότα για την τροχιά του, τα φεγγάρια και τα δαχτυλίδια]
Super-Earths: Οι επιστήμονες έχουν βρει ένα πλήθος "super-Earths" (πλανήτες μεταξύ του μεγέθους της Γης και του Ποσειδώνα) σε άλλα ηλιακά συστήματα. Δεν υπάρχουν γνωστά υπερ-Γη στο δικό μας ηλιακό σύστημα, αν και ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι μπορεί να υπάρχει "Πλανήτης Εννέα" που κρύβεται στα εξωτερικά άκρα του ηλιακού μας συστήματος. Οι επιστήμονες μελετούν αυτήν την κατηγορία πλανητών για να μάθουν αν οι υπερ-Γη μοιάζουν περισσότερο με μικρούς γιγάντιους πλανήτες ή μεγάλους επίγειους πλανήτες.
Σχηματισμός και ομοιότητες
Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι γίγαντες σχηματίστηκαν αρχικά ως βραχώδεις και παγωμένοι πλανήτες παρόμοιοι με τους επίγειους πλανήτες. Ωστόσο, το μέγεθος των πυρήνων επέτρεψε σε αυτούς τους πλανήτες (ιδιαίτερα τον Δία και τον Κρόνο) να αρπάξουν υδρογόνο και ήλιο από το νέφος αερίου από το οποίο ο ήλιος συμπυκνώθηκε, πριν σχηματιστεί ο ήλιος και έριξε το μεγαλύτερο μέρος του αερίου.
Δεδομένου ότι ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας είναι μικρότεροι και έχουν μεγαλύτερες τροχιές, ήταν πιο δύσκολο για αυτούς να συλλέξουν υδρογόνο και ήλιο τόσο αποτελεσματικά όσο ο Δίας και ο Κρόνος. Αυτό πιθανώς εξηγεί γιατί είναι μικρότεροι από αυτούς τους δύο πλανήτες. Σε ποσοστιαία βάση, οι ατμόσφαιρές τους είναι πιο «μολυσμένες» με βαρύτερα στοιχεία όπως το μεθάνιο και η αμμωνία επειδή είναι πολύ μικρότερα.
Οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει χιλιάδες εξωπλανήτες. Πολλά από αυτά τυχαίνει να είναι «καυτοί Δία» ή τεράστιοι γίγαντες φυσικού αερίου που είναι πολύ κοντά στα γονικά τους αστέρια. (Οι βραχώδεις κόσμοι είναι πιο άφθονοι στο σύμπαν, σύμφωνα με εκτιμήσεις από τον Κέπλερ.) Οι επιστήμονες εικάζουν ότι μεγάλοι πλανήτες μπορεί να έχουν μετακινηθεί εμπρός και πίσω στις τροχιές τους πριν εγκατασταθούν στην τρέχουσα διαμόρφωσή τους. Αλλά το πόσο κινήθηκαν εξακολουθεί να αποτελεί αντικείμενο συζήτησης.
Υπάρχουν δεκάδες φεγγάρια γύρω από τους γιγαντιαίους πλανήτες. Πολλοί σχηματίστηκαν ταυτόχρονα με τους γονικούς τους πλανήτες, πράγμα που υπονοείται εάν οι πλανήτες περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση με τον πλανήτη κοντά στον ισημερινό (όπως τα τεράστια φεγγάρια Jovian Io, Europa, Ganymede και Callisto.) Αλλά υπάρχουν εξαιρέσεις.
Ένα φεγγάρι του Ποσειδώνα, ο Τρίτων, περιστρέφεται γύρω από τον πλανήτη απέναντι από την κατεύθυνση που περιστρέφεται ο Ποσειδώνας - υπονοώντας ότι ο Τρίτωνας συνελήφθη, ίσως από την κάποτε μεγαλύτερη ατμόσφαιρα του Ποσειδώνα, καθώς περνούσε. Και υπάρχουν πολλά μικροσκοπικά φεγγάρια στο ηλιακό σύστημα που περιστρέφονται πολύ μακριά από τον ισημερινό των πλανητών τους, υποδηλώνοντας ότι ήταν επίσης εμπλοκές από την τεράστια βαρυτική έλξη.
Τρέχουσα έρευνα
Ζεύς: Το διαστημικό σκάφος Juno της NASA έφτασε στον πλανήτη το 2016 και έχει ήδη κάνει πολλές ανακαλύψεις. Μελέτησε τους δακτυλίους του πλανήτη, κάτι που είναι δύσκολο να επιτευχθεί, καθώς είναι πολύ πιο λεπτά από τα Κρόνια. Ο Juno ανακάλυψε ότι τα σωματίδια που επηρεάζουν τις αύρες του Δία είναι διαφορετικά από αυτά της Γης. Αποκάλυψε επίσης πληροφορίες για την ατμόσφαιρα, όπως η εύρεση χιονιού που προέρχεται από σύννεφα μεγάλου υψομέτρου. Εν τω μεταξύ, οι επιστήμονες που χρησιμοποιούν το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble έχουν πραγματοποιήσει λεπτομερείς μελέτες για το Μεγάλο Κόκκινο Σημείο του Δία, παρακολουθώντας το να συρρικνώνεται και να εντείνεται στο χρώμα.
Κρόνος: Το διαστημικό σκάφος Cassini ολοκλήρωσε περισσότερα από δώδεκα χρόνια παρατήρησης στον Κρόνο το 2017. Αλλά η επιστήμη που έκανε ο Cassini είναι ακόμη πολύ σε εξέλιξη, καθώς οι επιστήμονες αναλύουν το έργο από τα πολλά χρόνια του στον Κρόνο. Τους τελευταίους μήνες, η αποστολή εξέτασε τη βαρύτητα και τα μαγνητικά πεδία του Κρόνου, κοίταξε τους δακτυλίους από διαφορετική γωνία από πριν, και βυθίστηκε σκόπιμα στην ατμόσφαιρα (μια κίνηση που θα αποκαλύψει περισσότερα για τη δομή της ατμόσφαιρας.)
Ουρανός: Οι καταιγίδες του Ουρανού αποτελούν συχνό στόχο τόσο για επαγγελματικά τηλεσκόπια όσο και για ερασιτέχνες αστρονόμους, οι οποίοι παρακολουθούν τον τρόπο με τον οποίο εξελίσσονται και αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. Οι επιστήμονες ενδιαφέρονται επίσης να μάθουν για τη δομή των δακτυλίων του και από τι αποτελείται η ατμόσφαιρα. Ο Ουρανός μπορεί επίσης να έχει αρκετούς Δούρειους αστεροειδείς (αστεροειδείς στην ίδια τροχιά με τον πλανήτη). το πρώτο βρέθηκε το 2013.
Ποσειδώνας: Οι καταιγίδες στον Ποσειδώνα είναι επίσης ένας δημοφιλής στόχος παρατήρησης και το 2018 αυτές οι παρατηρήσεις απέδωσαν και πάλι καρπούς. Η εργασία από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble έδειξε ότι μια μακροχρόνια καταιγίδα συρρικνώνεται. Οι ερευνητές σημείωσαν ότι η καταιγίδα διαλύεται διαφορετικά από αυτά που περίμεναν τα μοντέλα τους, γεγονός που δείχνει ότι η κατανόηση της ατμόσφαιρας του Ποσειδώνα απαιτεί ακόμη βελτίωση.
Εξωπλανήτες: Πολλά επίγεια τηλεσκόπια αναζητούν εξωπλανήτες. Υπάρχουν επίσης αρκετές ενεργές διαστημικές αποστολές που εκτελούν έρευνα εξωπλανήτη, όπως ο Κέπλερ, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble και το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Spitzer. Προβλέπεται επίσης μια αναταραχή νέων αποστολών: το NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) το 2018, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA το 2020, το PLAnetary Transit και οι ταλαντώσεις των αστεριών της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (PLATO) το 2026 και το Atmospheric Remote της ESA ανίχνευση υπέρυθρης αποστολής Exoplanet Large-survey (Ariel) το 2028.
Επιπρόσθετοι πόροι
- Τεχνολογικό Ινστιτούτο Rochester: The Gas Giants
- NASA: Εάν ο Δίας και ο Κρόνος είναι γίγαντες αερίου, θα μπορούσατε να πετάξετε ευθεία;
- Πανεπιστήμιο της Αριζόνα Τμήμα Αστρονομίας: Gas Giant = πλανήτες Jovian
