Sistemul Solar – Jupiter

Jupiter, numit după zeul zeilor la romani (Zeus la greci), este regele planetelor Sistemului Solar. Este a cincea planetă de la Soare, şi în acelaşi timp cea mai mare, cu o masă de aproape trei ori cât masa celorlalte planete la un loc. Detalii despre Jupiter, în cele ce urmează...

Este atât de masiv, încât baricentrul cu Soarele (punctul în jurul căruia cele două corpuri se rotesc, centrul de greutate al sistemului) este situat deasupra suprafeţei solare. Cu un volum cât 1.317 Pământuri, conţine de 318 mai multă masă ca acesta.

Împreună cu cu cei patru sateliţi ai săi, de dimensiuni planetare, şi mulţi alţii mai mici, Jupiter formează un sistem solar în miniatură. De asemenea, Jupiter este considerat ca fiind o stea ratată; o masă de 80 de ori mai mare ar fi condus la pornirea fuziunii hidrogenului. Este al patrulea obiect ca strălucire pe cerul nostru, după Soare, Lună şi Venus.

Există planete extrasolare mult mai masive decât Jupiter. Nu există o definiţie clară care să tragă o linie între giganţii gazoşi şi piticele brune, acele stele ratate ce nu au reuşit să menţină fuziunea hidrogenului în nucleu, datorită masei mult prea mici.

Raza planetei scade în timp. Jupiter se micşorează sub acţiunea gravitaţiei. Această contracţie, de 2 cm pe an, face ca Jupiter să radieze în spaţiu mai multă energie decât primeşte de la Soare.

Înclinaţia mică a axei nu produce schimbări sezoniere importante; nu există practic anotimpuri. Jupiter orbitează la 778 milioane km de Soare, o distanţă de 5,2 ori mai mare decât cea la care ne aflăm noi de astru. Orbita o completează în aproape 12 ani tereştri.

Rotaţia în jurul axei este cea mai rapidă comparativ cu oricare altă planeta din Sistem, o zi durând mai puţin de 10 ore. Astfel, diametrul ecuatorial ajunge cu peste 8.000 km mai mare decât cel polar, rezultând o aplatizare vizibilă cu orice telescop de amatori de pe Terra.

Influenţa gravitaţională a planetei gigant a avut un rol hotărâtor în modelarea Sistemului Solar. Orbitele planetelor apropiate se găsesc aproximativ în acelaşi plan cu a sa, şi mai puţin în planul ecuatorial solar. De asemenea, centura de asteroizi este puternic influenţată. Jupiter ar putea fi vinovat şi de Marele Bombardament Târziu, o perioadă de impacturi severe şi abundente ce a avut loc la 700 milioane de ani după formarea Sistemului Solar, când era de presupus că acesta fusese deja curăţat de marea masă a corpurilor mici. Urmele acestor impacturi se păstrează pe corpurile cereşti din sistemul inferior.

Jupiter a fost numit aspiratorul Sistemului Solar. Gravitaţia imensă a curăţat spaţiul de comete, asteroizi şi alte corpuri mici. Şi în prezent acesta atrage cele mai multe reziduuri care se apropie de Sistemul Solar interior.


Structura

Despre interiorul lui Jupiter se ştiu prea puţine lucruri până în prezent. Jupiter este un gigant gazos. Nu are suprafaţă solidă; gazul devine tot mai dens cu adâncimea, până când, datorită presiunii în creştere, se transformă în lichid. Densitatea planetei este astfel destul de mică, 1,326 g/cm³ (dintre planetele gigante Neptun are densitatea cea mai mare).

Planeta este compusă în special din hidrogen (93%) şi o proporţie mică de heliu (7%), după numărul de atomi, sau 75% hidrogen şi 24% heliu în funcţie de masă, similar cu Soarele. Probabil există un nucleu solid, format în abundenţă din materiale mai grele, cu o masă de 10-15 mase terestre, însemnând cam 3% din masa totală a planetei. Dacă acest nucleu nu ar fi solid, modelele spun că aplatizarea la poli ar fi mai pronunţată.

Nucleul este cuprins într-o manta de hidrogen lichid cu proprietăţi metalice, datorate presiunii uriaşe la care e supus, acesta fiind sursa câmpului magnetic planetar. Mantaua se întinde până la 78% din raza planetei. Această formă exotică a celui mai comun dintre elemente este posibilă la presiuni ce depăşesc 3 milioane de bari, o presiune ce corespunde unei adâncimi de peste 17.000 km de la suprafaţa atmosferei. Supuse unor astfel de presiuni, legăturile dintre nucleele de hidrogen şi electroni se rup, astfel încât substanţa devine conductor electric. Temperatura şi presiunea în interior cresc progresiv cu cât ne apropiem de nucleu.


Atmosfera

Atmosfera conţine urme de metan, vapori de apă, amoniac şi silicaţi. De asemenea, se mai regăsesc carbon, etan, sulfat de hidrogen, neon, oxigen, sulfuri. Proporţiile atmosferice de hidrogen şi heliu sunt similare cu compoziţia, dedusă teoretic, a nebuloasei solare primordiale. Compoziţia, aşa cum o ştim astăzi, arată astfel: ~86% hidrogen molecular; ~13% heliu; 0,1% metan; 0,1% vapori de apă; 0,02% amoniac; 0,0002% etan; 0,0001% fosfaţi; <0,00010% hidrogen sulfurat.

Surprinzător, s-a detectat mult mai puţină apă decât se presupunea că există. Teoretic, oamenii de ştiinţă se aşteptau să găsească aici de două ori mai mult oxigen decât are Soarele, însă se pare că această cantitate este chiar mai mică în cazul lui Jupiter.

Atmosfera superioară este vizibil împărţită în benzi la diferite latitudini, iar de-a lungul liniilor ce le delimitează se pot observa turbulenţe şi furtuni. Benzile de nori, diferit colorate, se învârt în jurul planetei în sensul acelor de ceasornic. Viteze de 100 m/s sunt comune în zonele de turbulenţă. Benzile variază în grosime, culoare şi intensitate de la an la an, însă rămân suficient de stabile în timp. Viteza vânturilor, compoziţia chimică a norilor şi diferenţele de temperatură sunt responsabile de delimitarea lor.

Norii, compuşi în special din cristale de amoniac, acoperă planeta perpetuu. Stratul de nori are o grosime de doar 50 km. Sub stratul de nori de amoniac există o regiune "senină", iar sub aceasta se presupune că ar exista nori în care predomină apa (asemeni celor binecunoscuţi pe Terra), datorită fulgerelor observate în atmosfera lui Jupiter.

Înclinaţia mică a axei lui Jupiter face ca polii să primească o cantitate mai redusă de energie solară decât ecuatorul. Convecţia din interiorul planetei transportă mai multă căldură spre poli, şi astfel se balansează temperaturile straturilor de nori.

Singurul vehicul spaţial ce a intrat în atmosfera lui Jupiter şi a făcut măsurători ştiinţifice este Galileo. În 1995 a trimis o sondă atmosferică spre Jupiter, iar în 2003 însuşi vehiculul orbital a intrat în atmosferă; misiunea sa se sfârşise, iar această intrare în straturile de nori a fost ultimul său suflu, presiunile uriaşe din interior distrugând-o în scurtă vreme. Cercetătorii au preferat să îl încredinţeze pe Galileo planetei gigant, pentru a nu se lovi de vreunul din sateliţii acesteia, contaminându-l. În viitor, alte misiuni vor veni să studieze în amănunt aceşti sateliţi, pe care ar putea exista condiţii propice apariţiei vieţii.

Imagine a planetei Jupiter obţinută de sonda spaţială Cassini. Punctul negru este umbra satelitului Europa.
Credit: Wikimedia Commons

Marea Pată Roşie

Cea mai cunoscută formaţiune de pe planetă este Marea Pată Roşie, un uragan gigantic, cunoscut a exista încă din secolul 17. Modelele matematice sugerează că furtuna ar fi stabilă.

Acest anticiclon persistent, localizat la 22 grade sud de ecuator, este mai mare decât Pământul. Chiar şi cu telescoape mai puţin puternice pata este vizibilă de la noi.

Asemenea furtuni nu sunt rare în atmosferele giganţilor gazoşi. Chiar şi Jupiter prezintă mai multe asemenea formaţiuni, dar mai mici ca dimensiuni, şi mai puţin stabile în timp. Înainte de misiunea Voyager, natura acestora rămăsese un mister. Mulţi credeau că este vorba de un bazin de lichid pe suprafaţa planetei.

În anul 2000, s-a observat formarea unei noi pete, prin fuzionarea a trei furtuni mai mici, care existau de cel puţin câteva zeci de ani. Noul uragan, botezat Pata Roşie Junior, a crescut în intensitate de-a lungul timpului, schimbându-şi de asemenea şi culoarea, de la alb la roşu.


Posibilitatea existenţei vieţii

Posibilitatea existenţei vieţii pe Jupiter este foarte mică. Totuşi au fost făcute supoziţii vizavi de viaţa bazată pe apă sau pe amoniac ca circuit al elementelor organice. Atmosfera incluzând apă, metan, amoniac şi hidrogen molecular, în condiţiile în care există şi descărcări electrice, ar putea da naştere la compuşi organici, incluzând aminoacizi.

Este foarte puţin probabil ca viaţa, aşa cum o ştim pe pământ, să existe pe Jupiter. Este foarte puţină apă, iar suprafaţă solidă nu există, în plus, presiunile sunt uriaşe. Singura posibilitate ar fi ca viaţa să se fi dezvoltat în atmosfera superioară, similar cu planctonul de la suprafaţa oceanelor pe Pământ.


Magnetosfera

Jupiter prezintă cel mai puternic câmp magnetic din Sistemul Solar, exceptând petele solare (intensitatea acestui câmp este încă un subiect de controversă, plecându-se de la intensităţi de 10-14 ori mai puternice decât cea a câmpului magnetic terestru, şi mergând până la de 20.000 ori mai puternic decât al Pământului). Se presupune că acest câmp este produs de curenţii şi mişcările hidrogenului metalic. Câmpul magnetic captează particulele ionizate ale vântului solar, generând o magnetosferă înalt energetică. Polii magnetici sunt inversaţi faţă de polii geografici.

La 75 de raze planetare de Jupiter, interacţiunea dintre magnetosferă şi vântul solar generează un şoc. La această graniţă este localizată aşa-numita magnetopauză, unde câmpul magnetic devine slab şi dezorganizat. Vântul solar imprimă o elongare magnetosferei, extinzând-o până în apropiere de orbita următoarei planete, Saturn. Toţi sateliţii planetei orbitează în interiorul acestei magnetosfere, fiind protejaţi de particulele înalt energetice venite de la Soare; însă aceşti sateliţi trebuie să suporte radiaţiile pe care însăşi planeta le aruncă în spaţiu.