הרכיב העיקרי באטמוספירה של כוכבי הלכת הענקיים הוא המימן, חלקו נע בין 63% ל -93% ממסתה. ההליום משלים את מרבית החלק הנותר וקיימות גם עקבות זעירות של תרכובות אחרות. זוהי אטמוספירה שונה מאוד מזו של כוכבי הלכת הארציים. כוכבי הלכת הסלעיים מכילים רק מעט מגזים קלים אלה, שאר הגזים הנמצאים בהם כבדים יותר כגון: פחמן דו-חמצני, חנקן וחמצן.
באדיבות NASA
איך אנחנו יודעים מהו ההרכב של כוכבי הלכת הענקיים? הצפיפות הממוצעת שלהם היא אחד הרמזים החשובים להרכב הפנימי של עולמות אלה. צפיפות היא המסה מחולקת בנפח. אנו מודדים את נפח הכוכב על ידי ידיעת המרחק לכוכב הלכת והפיכת הגודל הזוויתי לגודל אמיתי באמצעות משוואת הזוויות הקטנות. אנו מודדים את המסה באמצעות חוק הכבידה וניתוח של מסלולי הירחים שלהם. כוכבי הלכת הענקיים הם הרבה פחות צפופים מאשר כוכבי הלכת הארציים. הצפיפות הממוצעת של כוכבי הלכת הענקיים היא 700 עד 1600 ק"ג/מ3 (ק"ג למטר מעוקב), לעומת 3900 ל 5500 ק"ג/מ3 עבור כוכבי הלכת הארציים. זכור כי צפיפות המים, אמת מידה שימושית, הוא 1000 ק"ג/מ3. שבתאי, רק 700 ק"ג/מ3, היה צף כמו קוביית קרח במים, אם היינו יכולים למצוא אוקיינוס גדול מספיק! הצפיפות של כל ארבעת העולמות היא הרבה יותר נמוכה מזו של סלע. זה מוכיח כי כוכבי לכת ענקיים אינם עשויים סלעים, אלא בעיקר של חומרים בעלי צפיפות נמוכה, נוזלים, וגזים.
אסטרונומים יכולים לבצע מדידות ישירות יותר של יצירות כוכבי הלכת באמצעות ספקטרומטרים המותקנים בטלסקופים ובחלליות. כל יסוד או מולקולה בולעים אור באורכי גל מסוימים. דפוס הבליעה הוא מאבחן להרכב הכימי של האטמוספרות. אנו מוצאים תערובת מימן והליום של בערך באותו הרכב כמו זה שנמצא בשמש, לכל הפלנטות הגזיות האחרות בסביבת הגלקסיה שלנו. זה אינו צירוף מקרים. זה היה הרכב החומר הגזי שמילא את מערכת השמש אנשר שנוצרו כוכבי הלכת. בזמן שכוכבי לכת ענקיים גדלו לממדים גדולים, המשיכה הכובדים שלהם היתה חזקה דייה כדי ללכוד ולהחזיק חלק מהחומר הגזי שמסביבם. כך הם רכשו אטמוספרות עשירות במימן. אף אחד מכוכבי הלכת הארציים לא היה גדל מספיק כדי לעשות זאת, ולכן האטמוספרות שלהם מורכבות בעיקר מגזים שנוספו אליה מתהליכים פנימיים כמו התפרצויות געשיות, ומקורות חיצוניים כמו שביטים.
באדיבות NASA.
הראיות הטובות ביותר על הרכב הפלנטה מגיע באמצעות בדיקה ישירה. תאר לעצמך את עננים מדהימים שפוגשת חללית הנעה לתוך האטמוספירה של אחד מכוכבי הלכת הענקיים. ב -1995, בוצעה טיסה שכזו בפעם הראשונה, כאשר החללית גלילאו שלחה גשושית לתוך האטמוספירה של צדק. למרבה הצער, בגשושית לא היתה מצלמה ולא צולמו תמונות, אבל זה היא ביצעה מדידות של הרכב האטמוספירה ותנאים סביבתיים אחרים. מכיוון שהגשושית התחממה מעבר לצפוי כאשר נכנסה לאטמוספירה, נדרשו למדענים מספר חודשים כדי לפרש את הנתונים ששוגרו מהמכשירים, שפעלו מעבר לטווח הטמפרטורות הרגילות שלהם. בסופו של דבר, הנתונים חשפו כי באטמוספירה של יופיטר יש בערך אותו אחוז של מימן והליום כמו השמש. כנראה יש בצדק יותר פחמן, חנקן, גופרית, ואלמנטים כבדים אחרים, מאשר השמש – אלה עשויים להגיע מגופים בין כוכביים הפוגעים בצדק. נמצאו מולקולות אורגניות מועטות.
החוקרים היו מופתעים שהבדיקות לא זיהו סימנים ברורים של שלוש שכבות הענן העיקריים כפי ששיערו החוקרים לפי ממחקרים קודמים. הוא זיהה לא יותר מאשר ערפילים דקים של אמוניה וענני מימן גופריתי ולא צפה בשום שכבה עבה במפלס התחתון, שבו ציפו לפגוש בענני מים. כמו כן, נמדדו פחות אדי מים מהצפוי. המדענים עדיין מתלבטים אם החללית נכנסה לאזור יבש במיוחד של עננים דקים, או שמא כל צדק יבש יותר מכפי שחשבו. הרוחות החזקות שהגיעו למהירות של 400 קמ"ש נמדדו ברמות עמוקות עוד יותר היוו גם הן הפתעה. כשהגשושית ירדה עמוק יותר, הוא מדד טמפרטורות גבוהות יותר. עד לרגע האחרון שבו תקשרה עם החללית, הוא היה מקפץ על מיתרי התכריכים של המצנחים, שהרוח הרועמת השתלטה עליהם. הוא צלל לתוך אזור מתחת לעננים, שם לחץ האוויר היה כ -20 פעמים על פני כדור הארץ (שווה ערך ללחץ סביב 230 מטר מתחת לפני הים של כדור הארץ) והטמפרטורה הייתה כ- K 420 (250 ° C). הבדיקות שביצע גלילאו בצדק אישרה כמה רעיונות קודמים, אך היא גם העלתה שאלות נוספות. לדוגמא: לענקי הגז יש אטמוספרות גדולות הדומות ביחסי מימן הליום, אך מדוע הן נבדלות זו מזו במרכיבים אחרים בעלי חשיבות?
Author: Chris Impey