سیاره گازی: سیاره‌های بیرونی مانند مشتری، کیوان، اورانوس و نپتون

سیاره‌های گازی: غول‌های اسرارآمیز بیرونی

غول‌های گازی چه ویژگی‌هایی دارند؟

این سیاره‌ها برخلاف زمین که سنگی و جامد است، بیشتر شبیه توپ‌های غول‌آسایی از گاز هستند. تصور کنید یک توپ بزرگ برفی را می‌سازید؛ ابتدا آن را فشرده می‌کنید تا هسته‌ای سفت شود و بعد لایه‌های بیشتری برمی‌دارد. غول‌های گازی هم ممکن است یک هستهٔ سنگی یا فلزی داشته باشند، اما حجم عظیمی از گازهای مختلف دور تا دور آن را فراگرفته است. از آنجا که این سیاره‌ها در فاصلهٔ دورتری از خورشید شکل گرفتند، مواد سبک‌تر مثل گازها فرصت بیشتری برای جمع‌آوری داشتند و بزرگ شدند.

یک تفاوت مهم دیگر، جو⁶ بسیار ضخیم و پرحجم آن‌هاست. جو زمین مثل یک پوستۀ نازک است، اما جو یک غول گازی می‌تواند هزاران کیلومتر عمق داشته باشد و به تدریج به حالت مایع یا حتی فلز مایع (مثل هیدروژن فلزی در مشتری) در لایه‌های زیرین تبدیل شود. آنچه ما از بیرون می‌بینیم، ابرهای بالایی این اقیانوس عظیم گازی است.

دو دسته متفاوت: غول‌های گازی و یخی

جالب است بدانید که این چهار سیاره کاملاً شبیه هم نیستند. ستاره‌شناسان آن‌ها را به دو گروه تقسیم می‌کنند:

۱. غول‌های گازی واقعی (مشتری و کیوان): این دو سیاره عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده‌اند، یعنی همان موادی که خورشید را ساخته‌اند. ساختار آن‌ها بسیار شبیه به هم است.

۲. غول‌های یخی (اورانوس و نپتون): این دو نیز هسته‌ای سنگی و لایه‌ای ضخیم از گاز دارند، اما در لایه‌های میانی و پایینی آن‌ها مقادیر زیادی از مواد «یخی» مانند آب، آمونیاک و متان⁷ به حالت مایع یا جامد وجود دارد. منظور از یخ در اینجا فقط آب یخ‌زده نیست، بلکه ترکیبات شیمیایی مختلفی است که در دمای بسیار پایین آن مناطق متراکم شده‌اند. رنگ آبی زیبای اورانوس و نپتون به خاطر وجود گاز متان در جو آن‌هاست که رنگ قرمز را جذب و رنگ آبی را بازمی‌تاباند.

از حلقه‌ها تا قمرها: منظومه‌های کوچک به دور غول‌ها

هر کدام از این غول‌های گازی، مانند یک منظومهٔ شمسی کوچک عمل می‌کنند. آن‌ها ده‌ها قمر و سیستم‌های حلقه‌ای پیچیده‌ای دارند. معروف‌ترین این حلقه‌ها، متعلق به کیوان است که حتی با یک تلسکوپ کوچک هم دیده می‌شود. این حلقه‌ها از تکه‌های یخ و سنگ با اندازه‌های مختلف (از ذرات غبار تا به بزرگی یک خانه) تشکیل شده‌اند که به دور سیاره می‌چرخند.

قمرهای این سیاره‌ها نیز دنیاهای شگفت‌انگیزی هستند. مثلاً تیتان⁹، قمر کیوان، جو غلیظی دارد و دریاهایی از متان مایع روی سطح آن وجود دارد. یا اروپا¹⁰، قمر مشتری، که زیر سطح یخی آن اقیانوسی از آب مایع احتمالاً می‌جوشد و آن را به یکی از نامزدهای وجود حیات فرازمینی تبدیل کرده است. پس این سیاره‌ها فقط توپ‌های گازی نیستند؛ آن‌ها مراکز منظومه‌های پر از شگفتی هستند.

طوفان‌های ابدی و آب‌وهوای فضایی: مثال‌هایی ملموس

برای درک اندازه و قدرت این سیاره‌ها، به این مثال‌ها توجه کنید: لکهٔ سرخ بزرگ مشتری یک طوفان عظیم است که حداقل از ۴۰۰ سال پیش فعال بوده و آنقدر بزرگ است که می‌تواند دو یا سه کرهٔ زمین را در خود جای دهد! سرعت باد در نپتون به ۲۱۰۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد. این سریع‌ترین بادهای ثبت‌شده در منظومه شمسی است. تصور کنید که در یک شهر، باد با سرعتی بیش از سرعت یک هواپیمای جنگلی بوزد!

از طرفی، کیوان به خاطر چگالی بسیار کمش معروف است. اگر بتوانیم آن را در یک اقیانوس غول‌آسا بیندازیم، شناور می‌ماند! این به ما نشان می‌دهد که این سیاره‌ها اگرچه بسیار بزرگ هستند، اما مواد تشکیل‌دهندهٔ آن‌ها چقدر سبک است. مقایسهٔ اندازه نیز جالب است: اگر زمین به اندازهٔ یک گیلاس باشد، مشتری تقریباً به اندازهٔ یک توپ بسکتبال خواهد بود. این تفاوت مقیاس را به خوبی نشان می‌دهد.

پرسش‌های مهم و اشتباهات رایج

پاورقی

¹مشتری (Jupiter): بزرگ‌ترین سیاره منظومه شمسی.

²کیوان (Saturn): سیاره‌ای با حلقه‌های گسترده و قابل مشاهده.

³اورانوس (Uranus): سیاره‌ای که محور چرخش آن تقریباً روی صفحهٔ مداری خوابیده است.

⁴نپتون (Neptune): دورترین سیاره از خورشید (پس از بازطبقه‌بندی پلوتو).

⁵سیاره‌های سنگی (Terrestrial Planets): سیاره‌هایی با سطح جامد و سنگی مانند عطارد، زهره، زمین و مریخ.

⁶جو (Atmosphere): لایه‌ای از گازها که یک سیاره یا جرم آسمانی را در بر می‌گیرد.

⁷متان (Methane): یک گاز شیمیایی با فرمول $CH_4$ که در جو برخی سیارات و قمرها یافت می‌شود.

⁸چگالی (Density): جرم یک ماده در واحد حجم آن (معمولاً گرم بر سانتیمتر مکعب).

⁹تیتان (Titan): بزرگ‌ترین قمر کیوان، دارای جو غلیظ و دریاچه‌های هیدروکربنی.

¹⁰اروپا (Europa): یکی از قمرهای مشتری که احتمال وجود اقیانوس آب مایع زیر سطح یخی آن مطرح است.