Jovian πλανήτες — οι γίγαντες των ηλιακών συστημάτων

Οι πλανήτες αερίου, οι γίγαντες του ηλιακού συστήματος, οι πλανήτες Jovian — πείτε τους όπως θέλετε, αυτοί οι πλανήτες έχουν γοητεύσει την ανθρωπότητα για αιώνες και εξακολουθούν να είναι ένα από τα πιο ενδιαφέροντα αστρονομικά σώματα εκεί έξω.

Jovian κυριολεκτικά σημαίνει «όμοιος με τον Δία», από το «Jove» — άλλο όνομα για τον ρωμαϊκό θεό Δία (που οι Έλληνες τον αποκαλούσαν Δία). Αποτελούνται κυρίως από αέριο ή πάγο και είναι πολύ μεγαλύτερα από τη Γη. Είναι επίσης πολύ πιο εύκολο να εντοπιστούν από άλλους πλανήτες — κυρίως επειδή είναι τόσο μεγάλοι.

Περιεχόμενα

• 1 Δεν μπορείτε να περπατήσετε σε έναν πλανήτη Jovian
• 2 Jovian πλανήτες στο ηλιακό μας σύστημα
• 3 εξωηλιακούς πλανήτες Jovian
• 4 Ζωή γύρω από πλανήτες Jovian

Δεν μπορείτε να περπατήσετε σε έναν πλανήτη Jovian

Οι Jovian πλανήτες αποτελούνται από ρευστό (αέρια ή πάγοι) και όχι από βράχους ή άλλη στερεά ύλη. Αν και μπορεί να υπάρχουν γιγάντιοι βραχώδεις πλανήτες, αυτοί πιστεύεται ότι είναι πολύ πιο σπάνιοι από τους γίγαντες αερίου ή πάγου.

Ο Δίας αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από υδρογόνο και ήλιο — τα ίδια στοιχεία που βρίσκονται στον Ήλιο, αν και σε διαφορετικές θερμοκρασίες και πιέσεις. Εδώ στη Γη, το υδρογόνο και το ήλιο είναι αέρια, αλλά κάτω από τις τεράστιες θερμοκρασίες και πιέσεις του Δία, το υδρογόνο μπορεί να είναι υγρό ή ακόμα και ένα είδος μετάλλου. Δεν είμαστε απολύτως σίγουροι για το τι βρίσκεται στο κέντρο του Δία, αλλά οι ερευνητές πιστεύουν ότι πιθανότατα ο πυρήνας είναι παρόμοιος με μια πηχτή, ζεστή σούπα με θερμοκρασία περίπου 55.000 Φαρενάιτ (30.000 Κελσίου).

Ο Κρόνος έχει παρόμοια δομή, με στρώματα μεταλλικού υδρογόνου, υγρού υδρογόνου και αέριου υδρογόνου, που καλύπτονται από ένα στρώμα ορατών νεφών. Σε αντίθεση με τον Δία και τον Κρόνο, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας έχουν πυρήνες από βράχο και μέταλλο και διαφορετικές χημικές συνθέσεις.

Δεν είμαστε σίγουροι πώς ακριβώς είναι η επιφάνεια των πλανητών Jovian, αλλά με βάση όλα όσα γνωρίζουμε, δεν είναι κάτι στο οποίο μπορείτε να περπατήσετε. Οι Jovian πλανήτες τείνουν να έχουν πολύ παχιά σύννεφα (τα σύννεφα στον Δία, για παράδειγμα, έχουν πάχος 30 μιλίων ή 50 km). Μετά από αυτό, υπάρχει αέριο υδρογόνο και ήλιο, μετά όλο και περισσότερο συμπυκνωμένο αέριο, μέχρι να καταλήξετε τελικά σε υγρό, μεταλλικό υδρογόνο. Ο Κρόνος έχει παρόμοια δομή, αν και είναι πολύ λιγότερο μαζικός από τον Δία.

Μπορεί ακόμη και να δυσκολεύεστε να συνειδητοποιήσετε πού τελειώνει η ατμόσφαιρα και πού αρχίζει ο «πλανήτης».

Ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας, πολύ μικρότεροι από τον Δία και τον Κρόνο, έχουν αέριο υδρογόνο που περιβάλλει έναν μανδύα πάγου και έναν βραχώδη πυρήνα.

Οι Jovian πλανήτες έχουν επίσης ατμόσφαιρες με ζώνες κυκλοφορούντος υλικού. Αυτές οι ζώνες συνήθως περικυκλώνουν τον πλανήτη παράλληλα με τον ισημερινό, με πιο ανοιχτόχρωμες ζώνες που βρίσκονται σε μεγαλύτερα υψόμετρα και είναι περιοχές υψηλότερης πίεσης, και πιο σκοτεινές ζώνες χαμηλότερες στην ατμόσφαιρα ως περιοχές χαμηλής πίεσης. Αυτή η ατμοσφαιρική κυκλοφορία είναι παρόμοια μόνο κατ' αρχήν με αυτή στη Γη, έχει πολύ διαφορετική δομή.

Υπάρχουν επίσης άλλες, μικρότερες ορατές δομές. Το πιο διάσημο από αυτά είναι η Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα του Δία, η οποία είναι ουσιαστικά μια γιγάντια καταιγίδα που είναι ενεργή εδώ και αιώνες. Το εξάγωνο του Κρόνου είναι ένα άλλο πολύ γνωστό χαρακτηριστικό — και τα δύο είναι πολύ μεγαλύτερα από την ίδια τη Γη.

Αυτές οι περιστρεφόμενες μπάλες αερίου και υγρών είναι πραγματικά εντυπωσιακές και εξακολουθούμε να μαθαίνουμε νέα πράγματα για αυτές.

Πλανήτες Jovian στο ηλιακό μας σύστημα

Δεν είναι όλοι οι αέριοι πλανήτες ίδιοι. Στην πραγματικότητα, ο λόγος για τον οποίο ορισμένοι αστρονόμοι προτιμούν τον όρο jovian πλανήτες από τους αέριους γίγαντες είναι ότι δεν είναι όλοι οι Jovian πλανήτες κατασκευασμένοι από αέριο.

Για παράδειγμα, μόνο ο Δίας και ο Κρόνος είναι πραγματικοί γίγαντες αερίων, ενώ ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας είναι γίγαντες πάγου. Ωστόσο, ακόμη και αυτό είναι λίγο παραπλανητικό:στη θερμοκρασία και τις πιέσεις σε αυτούς τους πλανήτες, οι διαφορετικές αέριες και υγρές φάσεις παύουν να υπάρχουν. Ακόμα κι έτσι, η χημεία των δύο ομάδων είναι διαφορετική:το υδρογόνο και το ήλιο κυριαρχούν στον Δία και τον Κρόνο, ενώ, στην περίπτωση του Ουρανού και του Ποσειδώνα, είναι το νερό, το μεθάνιο και η αμμωνία. Οι δύο τελευταίοι πλανήτες πιστεύεται ότι έχουν έναν μανδύα σαν λάσπη που εκτείνεται σε πάνω από το ήμισυ της διαμέτρου του πλανήτη.

Και οι τέσσερις αυτοί πλανήτες έχουν μεγάλα συστήματα δορυφόρων και αυτοί οι δορυφόροι μπορεί να είναι πολύ ενδιαφέροντες από μόνοι τους (θα φτάσουμε σε αυτό σε ένα λεπτό - υπάρχει μια καλή πιθανότητα η ζωή να κρύβεται στους δορυφόρους Jovian). Ο Κρόνος, για παράδειγμα, έχει 82 καθορισμένους δορυφόρους και αμέτρητα μη καθορισμένα φεγγάρια. Παρά το γεγονός ότι είναι μεγαλύτερος, ο Δίας «μόνο» έχει 79 γνωστούς δορυφόρους. Ο Ουρανός έχει 27 και ο Ποσειδώνας 14.

Και οι τέσσερις αυτοί πλανήτες έχουν επίσης δακτυλίους, αν και αυτοί του Κρόνου είναι μακράν οι πιο έντονοι.

Πολλά από αυτά που γνωρίζουμε για τους γίγαντες του φυσικού αερίου και του πάγου γενικά, τα προεκτείνουμε από αυτά που βλέπουμε στο δικό μας ηλιακό σύστημα. Τούτου λεχθέντος, οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι οι Jovian πλανήτες μπορεί να είναι πολύ διαφορετικοί και να έχουν πολύ μεγαλύτερη ποικιλία από ό,τι βλέπουμε στο ηλιακό μας σύστημα.

Εξωηλιακόι πλανήτες του Jovian

Σε γενικές γραμμές, οι πλανήτες Jovian μπορούν να χωριστούν σε 4 κατηγορίες:

• γίγαντες αερίου (όπως ο Δίας και ο Κρόνος) — αποτελούνται κυρίως από υδρογόνο και ήλιο και μόνο 3-13% βαρύτερα στοιχεία.
• γίγαντες πάγου (όπως ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός) — μια ατμόσφαιρα πλούσια σε υδρογόνο που καλύπτει ένα παγωμένο στρώμα νερού.
• Μεγάλοι συμπαγείς πλανήτες (κάπως παρόμοιοι με τη Γη, αλλά τεράστιοι) — απτές αποδείξεις για αυτόν τον τύπο πλανήτη εμφανίστηκαν μόλις το 2014 και αυτοί οι πλανήτες εξακολουθούν να είναι ελάχιστα κατανοητοί. Οι αστρονόμοι υποψιάζονται ότι συμπαγείς πλανήτες μέχρι και χιλιάδες γήινες μάζες μπορεί να είναι σε θέση να σχηματιστούν, αλλά μόνο γύρω από τεράστια αστέρια.
• σούπερ ρουφηξιές — πλανήτες συγκρίσιμοι σε μέγεθος με τον Δία, αλλά σε μάζα με τη Γη. Αυτοί οι πλανήτες είναι εξαιρετικά σπάνιοι και ανακαλύφθηκαν μόνο την τελευταία δεκαετία. τα πιο ακραία παραδείγματα που είναι γνωστά είναι οι τρεις πλανήτες γύρω από το Kepler-51.

Με βάση αυτά που έχουμε δει μέχρι στιγμής, οι πλανήτες Jovian φαίνονται αρκετά συνηθισμένοι στον γαλαξία μας. Ωστόσο, μόλις πρόσφατα ξεκινήσαμε να ανακαλύπτουμε εξωπλανήτες και είναι δύσκολο να πούμε εάν οι πλανήτες που έχουμε βρει μέχρι στιγμής αντιπροσωπεύουν τη μεγαλύτερη εικόνα.

Ωστόσο, με βάση το γεγονός ότι οι ερευνητές έχουν ανακαλύψει πολύ περισσότερους πλανήτες μεγέθους Ποσειδώνα από πλανήτες μεγέθους Δία (αν και οι τελευταίοι είναι πιο εύκολο να ανακαλυφθούν), είναι αρκετά ασφαλές να πούμε ότι οι πλανήτες μεγέθους Ποσειδώνα είναι πιο συνηθισμένοι.

Μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα κατηγορία Jovian πλανητών είναι οι λεγόμενοι Hot Jupiters.

Οι θερμοί Δίας είναι οι πιο εύκολοι πλανήτες να ανιχνευθούν. Όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι πλανήτες στο μέγεθος του Δία, αλλά βρίσκονται πολύ κοντά στα αστέρια τους και έχουν μια ταχεία τροχιακή περίοδο που παράγει φαινόμενα που ανιχνεύονται πιο εύκολα. Για παράδειγμα, ένας τέτοιος πλανήτης περιστράφηκε γύρω από το άστρο του σε μόλις 18 ώρες, κάνοντας για ένα πολύ μικρό έτος. Ένα άλλο παράξενο παράδειγμα θερμού Δία πιστεύεται ότι έχει επιφανειακές θερμοκρασίες 4.300°C (7.800°F) — το οποίο είναι θερμότερο από ορισμένα αστέρια που γνωρίζουμε.

Οι εξωηλικοί πλανήτες, και ειδικότερα οι θερμοί Δίας, μπορούν να ρίξουν πολύ φως στην εξέλιξη των ηλιακών συστημάτων. Πιστεύεται ότι αυτοί οι πλανήτες σχηματίζονται στα εξωτερικά μέρη των ηλιακών συστημάτων (όπως ο Δίας), αλλά μεταναστεύουν αργά προς το αστέρι, έλκονται από τη βαρυτική έλξη. Καθώς το κάνουν, θα μπορούσαν να προκαλέσουν όλεθρο σε ολόκληρο το ηλιακό σύστημα, σαν μια μεγάλη μπάλα μπιλιάρδου.

Μερικοί πλανήτες Jovian γίνονται τόσο μεγάλοι που θολώνουν τη γραμμή μεταξύ ενός πλανήτη και ενός καφέ νάνου. Οι καφέ νάνοι δεν είναι ούτε αστέρια ούτε πλανήτες. Κατά γενικό κανόνα, οι πλανήτες Jovian είναι μόνο «πλανήτες» έως ότου έχουν μάζα 15 φορές τη μάζα του Δία — μετά από αυτό, «γίνονται» καφέ νάνοι.

Λόγω των περιορισμένων τεχνικών που διατίθενται επί του παρόντος για την ανίχνευση και τη μελέτη εξωπλανητών, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά πράγματα που δεν γνωρίζουμε για τους εξωπλανήτες, ακόμη και αυτούς τόσο μεγάλους όσο ο Δίας. Τείνουμε να συσχετίζουμε αυτούς τους πλανήτες κατά μέγεθος με αυτούς του ηλιακού μας συστήματος, συγκεντρώνοντας άλλες διαθέσιμες πληροφορίες (που είναι σπάνιες). Καθώς τα τηλεσκόπια, ο εξοπλισμός και τα θεωρητικά μας μοντέλα γίνονται καλύτερα, αναμφίβολα θα βελτιώσουμε την κατανόησή μας για τους Jovian πλανήτες και γενικά τους εξωπλανήτες.

Ζωή γύρω από πλανήτες Jovian

Οι Jovian πλανήτες δεν είναι ακριβώς φιλικοί προς τη ζωή — τουλάχιστον όχι άμεσα. Μια γιγάντια, περιστρεφόμενη, μάζα υγρού πάνω στην οποία δεν μπορείτε καν να σταθείτε, είτε πολύ ζεστό είτε πολύ κρύο, δεν ακούγεται πολύ ελκυστική για τις μορφές ζωής. Αλλά οι δορυφόροι Jovian είναι μια διαφορετική ιστορία. Στην πραγματικότητα, οι αστρονόμοι αρχίζουν να πιστεύουν ότι οι δορυφόροι του Δία και του Κρόνου μπορεί να είναι τα καλύτερα μέρη για να αναζητήσουμε εξωγήινη ζωή στο ηλιακό μας σύστημα.

Τόσο ο Δίας όσο και ο Κρόνος βρίσκονται μάλλον μακριά από τον Ήλιο. Είναι κρύα, παγωμένα μέρη, όπως και οι δορυφόροι τους — τουλάχιστον στην επιφάνεια.

Οι ερευνητές πιστεύουν τώρα ότι ορισμένοι από τους παγωμένους δορυφόρους του Δία και του Κρόνου (ειδικά η Ευρώπη και ο Εγκέλαδος) θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν ζωή κάτω από τις παγωμένες επιφάνειές τους.

Αν και οι επιφανειακές θερμοκρασίες είναι εξαιρετικά χαμηλές σε αυτούς τους δορυφόρους, οι αστρονόμοι έχουν κάποιες ενδείξεις ότι και οι δύο δορυφόροι μπορεί να φιλοξενούν ωκεανούς υγρού νερού κάτω από την παγωμένη επιφάνεια. Βασικά, η τεράστια βαρυτική επίδραση από τους πλανήτες ξενιστές τους προκαλεί τριβή και διάτμηση στον πάγο, η οποία παράγει αρκετή θερμότητα για να λιώσει ο πάγος. Αυτό ονομάζεται παλιρροϊκή θέρμανση. Η γεωθερμική και η γεωλογική δραστηριότητα μπορεί επίσης να συμβάλλουν σε αυτό το φαινόμενο, δημιουργώντας ένα υγρό, αλμυρό νερό κάτω από τον πάγο — και ενώ αυτό δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί, αυτές θα μπορούσαν να είναι κατάλληλες συνθήκες για την ανάδυση της ζωής.

Εκτός από την Ευρώπη και τον Εγκέλαδο, αρκετοί άλλοι δορυφόροι Jovian θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν ζωή (με διάφορους βαθμούς πιθανότητας):η Καλλιστώ, ο Γανυμήδης, η Ιώ, ο Τρίτωνας, η Διόνη, ακόμη και το φεγγάρι του Πλούτωνα, ο Χάροντας, θα μπορούσαν όλοι να έχουν έναν υγρό ωκεανό συμβατό με τη ζωή. Η αποστολή Clipper της NASA πρόκειται να εκτοξευθεί το 2024, με στόχο τη διερεύνηση της πιθανής κατοικιμότητας της Ευρώπης. Μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι υπάρχουν τόσα κατοικήσιμα εξωφεγγάρια όσοι και κατοικήσιμοι εξωπλανήτες.

Οι Jovian πλανήτες φαίνεται να παίζουν βασικό ρόλο στη δομή των ηλιακών συστημάτων. Είτε οι δορυφόροι τους μπορούν να κρατήσουν ζωή είτε όχι, αποτελούν ένα εξαιρετικά σημαντικό κομμάτι παζλ για την κατανόησή μας για το πώς σχηματίζονται, εξελίσσονται τα ηλιακά συστήματα και πώς χωράει η Γη σε αυτό το μεγάλο κοσμικό παζλ.