Gigantes Gasosos: Júpiter e Saturno

Os dois gigantes de hidrogénio-hélio que dominam o Sistema Solar exterior, com interiores profundos de hidrogénio metálico, atmosferas em faixas e imensas magnetosferas.

Definition

Gigantes gasosos são planetas compostos principalmente por hidrogénio e hélio, sem superfície sólida; no Sistema Solar, estes são Júpiter e Saturno.

Scope

Este tópico abrange Júpiter e Saturno: a sua composição em massa e interiores em camadas, incluindo uma região de hidrogénio metálico, a fonte do seu calor interno, a dinâmica das suas atmosferas em faixas e tempestades de longa duração, os seus fortes campos magnéticos intrínsecos e magnetosferas, e os proeminentes anéis de Saturno. Baseia-se em dados de sobrevoo e orbitadores das missões Voyager, Galileo, Cassini e Juno, e em estudos laboratoriais e teóricos do hidrogénio sob pressões extremas.

Core questions

• Como são Júpiter e Saturno estruturados internamente, e possuem núcleos compactos ou diluídos?
• Por que irradiam mais calor do que recebem do Sol?
• O que sustenta os seus jatos em faixas e tempestades gigantes, como a Grande Mancha Vermelha?
• Como surgem os seus poderosos campos magnéticos e magnetosferas e como interagem com as suas luas?

Key theories

Interior de hidrogénio metálico

Nas imensas pressões dentro de Júpiter e Saturno, o hidrogénio torna-se um fluido metálico eletricamente condutor, fornecendo a região dínamo que gera os seus fortes campos magnéticos.

Calor interno e chuva de hélio

Os gigantes emitem mais energia do que absorvem, impulsionados pela contração gravitacional e, em Saturno, pela separação e afundamento de gotículas de hélio que libertam calor adicional.

Dinâmica atmosférica de jatos zonais

A rotação rápida e o fluxo de calor convectivo organizam as atmosferas em jatos e faixas alternadas leste-oeste, dentro das quais vórtices como a Grande Mancha Vermelha persistem por séculos.

Mechanisms

A autogravidade comprime o hidrogénio e o hélio até que o hidrogénio se torne metálico e condutor, impulsionando uma dínamo e um forte campo magnético. A contração lenta e a diferenciação do hélio fornecem calor interno, que, juntamente com a rotação, alimenta a convecção em faixas na superfície. As interações magnetosféricas com as luas geram auroras e cinturões de radiação intensos.

Clinical relevance

Júpiter e Saturno são os planetas gigantes mais estudados e servem como modelos para a interpretação de exoplanetas gigantes, enquanto a sua gravidade moldou a história dinâmica de todo o Sistema Solar.

History

A observação telescópica das faixas de Júpiter e da Grande Mancha Vermelha remonta a séculos, mas a compreensão moderna veio dos sobrevoos das missões Pioneer e Voyager, do orbitador Galileo e da sonda atmosférica em Júpiter, do orbitador Cassini em Saturno, e da missão Juno, cujas medições precisas de gravidade e magnetismo remodelaram os modelos do interior profundo de Júpiter.

Debates

Natureza do núcleo de Júpiter

Os dados de gravidade da Juno sugerem um núcleo diluído e difuso misturado no envelope, em vez de um núcleo pesado nitidamente definido, o que levou a revisões nos modelos de formação e interior.

Key figures

• Andrew Ingersoll
• Tristan Guillot
• Scott Bolton
• William Hubbard

Seminal works

• guillot2005
• ingersoll2004
• bolton2017

Frequently asked questions

O que é a Grande Mancha Vermelha?

É uma tempestade anticiclónica gigante e de longa duração na atmosfera de Júpiter, mais larga que a Terra, que persistiu por pelo menos alguns séculos de observação telescópica.

Por que Júpiter e Saturno emitem mais calor do que recebem?

Eles ainda estão a contrair-se lentamente sob a sua própria gravidade, e em Saturno a sedimentação do hélio em direção ao centro liberta calor extra, então ambos os planetas irradiam mais energia do que absorvem do Sol.