Jowisz: Planeta, której grawitacji Słońce nie może całkowicie rościć sobie praw

Jowisz: Planeta, której grawitacji Słońce nie może całkowicie rościć sobie praw

Technicznie każda planeta Układu Słonecznego obiega punkt, który dzieli ze Słońcem, a nie dokładny środek Słońca. Dla każdej planety oprócz jednej punkt ten nadal znajduje się wewnątrz Słońca. Jowisz jest wyjątkiem: jest jedyną planetą, której środek masy ze Słońcem leży poza objętością Słońca, około 7% promienia Słońca. Słońce zostaje wciągnięte na własną małą orbitę.

Już sam ten fakt wiele mówi o tym, czym jest Jowisz: gazowym gigancie o masie prawie 2,5 razy większej niż masa wszystkich pozostałych planet Układu Słonecznego razem wzięte, a jednak zaledwie jedna tysięczna masy Słońca, wokół którego krąży. Kształtował resztę Układu Słonecznego od czasu, zanim większość innych planet istniała, a pięć wieków po tym, jak Galileusz po raz pierwszy skierował na niego teleskop, sondy kosmiczne wciąż odkrywają rzeczy, które nigdy nikomu nie pokazał.

Najstarsza planeta w okolicy

Uważa się, że Jowisz jest najstarszą planetą w Układzie Słonecznym, powstałą zaledwie milion lat po samym Słońcu i około 50 milionów lat przed Ziemią. Miał przewagę w zbieraniu materiału, a ta wczesna przewaga uległa pomnożeniu: podczas gdy skaliste planety wewnętrzne były jeszcze montowane, Jowisz już miał siłę grawitacyjną, aby wpłynąć na to, jak się łączyły.

Bycie wczesnym, masywnym przybyciem miało znaczenie — grawitacja Jowisza pomogła określić, które elementy budowlane pozostały do uformowania innych planet, a które zostały wyrzucone, co czyni go jednym z najbardziej wpływowych kształtujących ostateczną architekturę naszego Układu Słonecznego.

Dziesięciogodzinny dzień na największej planecie

Pomimo swojego rozmiaru Jowisz obraca się szybciej niż jakakolwiek inna planeta w Układzie Słonecznym, wykonując pełny obrót wokół swojej osi w nieco mniej niż dziesięć godzin — NASA ustala to na około 9,9 godzin, najkrótszy dzień na jakiejkolwiek planecie. Świat 11 razy szerszy niż Ziemia obracający się tak szybko ma konsekwencje: obrót łagodzi go nieznacznie, więc równikowy promień Jowisza jest o 7% dłuższy niż jego promień biegunowy, wybrzuszenie widoczne nawet przez teleskop amatorski.

Ten sam szybki obrót w połączeniu z wewnętrznym ciepłem planety jest częścią tego, co napędza dzika pogodę w atmosferze Jowisza — w tym jego najbardziej znany element.

Burza, która może być starsza niż teleskop

Wielka Czerwona Plama jest trwałą obszarem wysokiego ciśnienia w atmosferze Jowisza, która produkuje największą burzę antycyklonalną w Układzie Słonecznym. Umieszczona 22 stopnie na południe od równika planety, produkuje prędkości wiatru do 496 km/h (308 mph) — porównywalne z najsilniejszymi tornadami kiedykolwiek zarejestrowanymi na Ziemi, z tym że ta burza nie rozprasza się w minutach.

Nikt nie potrafi z pewnością powiedzieć, jak jest stara. Wielka Czerwona Plama mogła istnieć przed rokiem 1664, ale możliwe jest również, że burza widziana wtedy osłabła, a plama, którą widzimy dzisiaj, została zauważona dopiero w 1830 roku i nie była poważnie badana aż do wybitnego pojawienia się w 1879 roku. W każdym razie ludzkość obserwuje to już ponad wiek.

Nasze pierwsze zbliżenie zobaczyliśmy w 1979 roku, kiedy sonda kosmiczna Voyager 1, wciąż 9 200 000 km (5 700 000 mil) od Jowisza, przesłała pierwszy szczegółowy obraz burzy. Od tamtej pory Wielka Czerwona Plama znacznie zmieniła rozmiar. Wczesne obserwacje z końca XIX wieku umieściły ją na około 41 000 km (25 500 mil) szerokości; 3 kwietnia 2017 r. zmierzyła 16 350 km (10 160 mil) szerokości — wciąż 1,3 raza średnicę Ziemi, ale zauważalnie zmniejszona, a XXI wiek nadal pokazuje kurczenie się jej głównej średnicy.

Wielka Czerwona Plama Jowisza i otaczające turbulentne chmury, sfotografowana przez sondę Juno NASA
Wielka Czerwona Plama i jej turbulentne otoczenie, sfotografowane przez sondę Juno NASA. Fot.: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/Seán Doran, domena publiczna, via Wikimedia Commons

Pole magnetyczne, które przyćmiewa Ziemskie

Pole magnetyczne Jowisza jest najsilniejszym spośród wszystkich planet w Układzie Słonecznym, z momentem dipolowym 4170 gaussów (0,4170 mT), pochylonym 10,31° od osi rotacji planety. Pole to tworzy magnetosferę wystarczająco dużą, aby chronić największe księżyce planety przed wiatrem słonecznym, i jest na tyle potężne, że jego radiowe wybuchy zostały wykryte z Ziemi już w 1955 roku, kiedy Bernard Burke i Kenneth Franklin ujęli je na częstotliwości 22,2 MHz.

Więcej księżyców niż ktokolwiek skończył liczyć

Jowisz ma 115 znanych naturalnych satelitów, a liczba ta stale rośnie w miarę polepszania się teleskopów — z nich tylko 16 jest większych niż 10 km. Większość pozostałych to małe obiekty pochwycone, przypomnienie o tym, ile śmieci tak masywna planeta może grawitacyjnie utrzymać.

Cztery z tych księżyców są sławne od ponad czterech wieków. W 1610 roku włoski polimata Galileusz odkrył cztery największe księżyce Jowisza — obecnie zwane księżycami galileuszowymi — używając teleskopu, w tym co uważa się za pierwszą teleskopową obserwację księżyców innych niż nasze własne.

Trzy światy, trzy różne rodzaje ekstremów

Cztery księżyce galileuszowskie okazały się indywidualnie godne uwagi. Ganimedes jest największym i najbardziej masywnym księżycem w Układzie Słonecznym — nawet większym niż planeta Merkury, która ma średnicę 4880 km (3030 mil), chociaż Ganimedes stanowi tylko 45 procent masy Merkurego, ponieważ wiele z niego to lód zamiast skały.

Porównanie rozmiaru między Ziemią, Księżycem i Ganimedą
Ganimedes w porównaniu z Ziemią i Księżycem. Fot.: NASA/JPL - opracował Kevin Gill, domena publiczna, via Wikimedia Commons

Io, najbardziej wewnętrzny z czterech, jest przeciwnym rodzajem ekstremum: z ponad 400 aktywnymi wulkanami jest najbardziej geologicznie aktywnym obiektem w Układzie Słonecznym, stale kształtowanym przez siły pływowe, które Jowisz i jego sąsiednie księżyce na niego działają.

Wulkaniczna struga Pele na księżycu Jowisza Io, wznoszącą się nad powierzchnią w kształcie parasola
Wulkaniczna struga wybuchająca z Io, najbardziej geologicznie aktywnego księżyca w Układzie Słonecznym. Fot.: NASA/JPL/USGS, domena publiczna, via Wikimedia Commons

Europa, najmniejsza i najmniej masywna z czterech, jest cichsza na powierzchni, ale być może bardziej intrygująca poniżej. Szacuje się, że ma zewnętrzną warstwę wody o grubości około 100 km (62 mil) — częściowo zamrożoną w skorupę lodową, częściowo ciekły ocean poniżej niej, zapieczętowany od próżni przestrzeni.

Lodowata, pęknięta powierzchnia księżyca Jowisza Europy
Lodowata powierzchnia Europy, uformowana przez ocean uważany za leżący pod skorupą. Fot.: NASA / Jet Propulsion Lab-Caltech / SETI Institute, domena publiczna, via Wikimedia Commons

Odwiedzający z Ziemi

Skala Jowisza uczyniła go magnesem dla celowych i przypadkowych odwiedzających. W lipcu 1994 roku kometa Shoemaker-Levy 9 zderzyła się z planetą, dając astronomom rzadki, bezpośredni wgląd w to, co się dzieje, gdy kometa spotyka się z gigantem gazowym.

Sondy kosmiczne również celowo odbywały podróż. Sonda Galileo została dostarczona na orbitę Ziemi 18 października 1989 roku przez prom kosmiczny Atlantis podczas misji STS-34, a następnie dotarła do Jowisza 7 grudnia 1995 roku po asystach grawitacyjnych Wenus i Ziemi. Jej przybycie uczyniło ją pierwszą sondą kosmiczną, która kiedykolwiek orbitowała planetę zewnętrzną — tytuł, który wciąż jej należy i misjom, które poszły w jej ślady, dekady później.

Źródła