Các hành tinh của hệ mặt trời như được mô tả bởi hình minh họa máy tính của NASA. Quỹ đạo và kích thước không được hiển thị theo tỷ lệ.
(Ảnh: © NASA)
Một người khổng lồ khí là một hành tinh lớn bao gồm chủ yếu là các loại khí, chẳng hạn như hydro và heli, với lõi đá tương đối nhỏ. Những người khổng lồ khí trong hệ mặt trời của chúng ta là Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Bốn hành tinh lớn này, còn được gọi là các hành tinh jovian sau Sao Mộc, cư trú ở phần bên ngoài của hệ mặt trời đi qua quỹ đạo của Sao Hỏa và vành đai tiểu hành tinh. Sao Mộc và Sao Thổ lớn hơn đáng kể so với Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, và mỗi cặp hành tinh có thành phần hơi khác nhau.
Mặc dù chỉ có bốn hành tinh lớn trong hệ mặt trời của chúng ta, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra hàng ngàn bên ngoài nó, đặc biệt là sử dụng Kính viễn vọng Không gian Kepler của NASA. Những ngoại hành tinh này (như chúng được gọi) đang được kiểm tra để tìm hiểu thêm về cách hệ mặt trời của chúng ta hình thành.
Thông tin cơ bản
sao Mộc là hành tinh lớn nhất trong hệ mặt trời của chúng ta. Nó có bán kính gần gấp 11 lần Trái đất. Nó có 50 mặt trăng được biết đến và 17 đang chờ được xác nhận, theo NASA. Hành tinh này chủ yếu được tạo thành từ hydro và heli bao quanh một lõi dày đặc của đá và băng, với phần lớn có thể được tạo thành từ hydro kim loại lỏng, tạo ra một từ trường khổng lồ. Sao Mộc có thể nhìn thấy bằng mắt thường và được người xưa biết đến. Bầu khí quyển của nó bao gồm chủ yếu là hydro, heli, amoniac và metan. [Liên quan: Hành tinh Jupiter: Sự thật về kích thước, mặt trăng và đốm đỏ]
sao Thổ gấp khoảng chín lần bán kính Trái đất và được đặc trưng bởi các vòng lớn; Làm thế nào họ hình thành là không rõ. Nó có 53 mặt trăng đã biết và chín xác nhận đang chờ khác, theo NASA. Giống như Sao Mộc, nó chủ yếu được tạo thành từ hydro và helium bao quanh lõi dày đặc và cũng được theo dõi bởi các nền văn hóa cổ đại. Bầu khí quyển của nó tương tự như sao Mộc. [Liên quan: Hành tinh sao Thổ: Sự thật về Saturn Nhẫn Nhẫn, Moons & Kích thước]
Sao Thiên Vương có bán kính gấp bốn lần Trái đất. Đây là hành tinh duy nhất nghiêng về phía nó, và nó cũng quay ngược so với mọi hành tinh trừ Sao Kim, ngụ ý một vụ va chạm lớn đã phá vỡ nó từ lâu. Hành tinh này có 27 mặt trăng và bầu khí quyển của nó được tạo thành từ hydro, heli và metan, theo NASA. Nó được phát hiện bởi William Herschel vào năm 1781. [Liên quan: Hành tinh Uranus: Sự thật về tên của nó, Moons & Orbit]
sao Hải vương cũng có bán kính gấp bốn lần Trái đất. Giống như Thiên vương tinh, bầu khí quyển của nó chủ yếu được tạo thành từ hydro, heli và metan. Nó có 13 mặt trăng được xác nhận và thêm một mặt trăng đang chờ xác nhận, theo NASA. Nó được phát hiện bởi một số người vào năm 1846. [Liên quan: Hành tinh Hải vương: Sự thật về quỹ đạo, Moons & Nhẫn của nó]
Siêu Trái đất: Các nhà khoa học đã tìm thấy vô số "siêu Trái đất" (các hành tinh nằm giữa kích thước Trái đất và Hải vương tinh) trong các hệ mặt trời khác. Không có siêu Trái đất nào được biết đến trong hệ mặt trời của chúng ta, mặc dù một số nhà khoa học suy đoán có thể có một "Hành tinh Chín" ẩn nấp ở bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Các nhà khoa học đang nghiên cứu loại hành tinh này để tìm hiểu liệu các siêu trái đất giống như các hành tinh khổng lồ nhỏ hay các hành tinh lớn trên mặt đất.
Sự hình thành và tương đồng
Các nhà thiên văn học cho rằng những người khổng lồ lần đầu tiên hình thành dưới dạng các hành tinh đá và băng giá tương tự như các hành tinh trên mặt đất. Tuy nhiên, kích thước của các lõi cho phép các hành tinh này (đặc biệt là Sao Mộc và Sao Thổ) lấy hydro và heli ra khỏi đám mây khí mà mặt trời ngưng tụ, trước khi mặt trời hình thành và thổi bay phần lớn khí.
Vì Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương nhỏ hơn và có quỹ đạo lớn hơn, chúng khó thu thập hydro và heli hiệu quả như Sao Mộc và Sao Thổ. Điều này có khả năng giải thích tại sao chúng nhỏ hơn hai hành tinh đó. Trên cơ sở tỷ lệ phần trăm, bầu khí quyển của họ "ô nhiễm" hơn với các nguyên tố nặng hơn như metan và amoniac vì chúng nhỏ hơn rất nhiều.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra hàng ngàn ngoại hành tinh. Nhiều người trong số này tình cờ là "Sao Mộc nóng bỏng", hay những người khổng lồ khí khổng lồ cực kỳ gần gũi với các ngôi sao mẹ của họ. (Thế giới đá có nhiều trong vũ trụ, theo ước tính từ Kepler.) Các nhà khoa học suy đoán rằng các hành tinh lớn có thể đã di chuyển qua lại trên quỹ đạo của chúng trước khi ổn định cấu hình hiện tại của chúng. Nhưng họ di chuyển bao nhiêu vẫn là một chủ đề tranh luận.
Có hàng tá mặt trăng xung quanh các hành tinh khổng lồ. Nhiều người hình thành cùng lúc với các hành tinh mẹ của họ, được ngụ ý nếu các hành tinh quay cùng hướng với hành tinh gần xích đạo (như các mặt trăng khổng lồ của Jovian Io, Europa, Ganymede và Callisto.) Nhưng vẫn có trường hợp ngoại lệ.
Một mặt trăng của sao Hải Vương, Triton, quay quanh hành tinh đối diện với hướng quay của sao Hải Vương - ngụ ý rằng Triton đã bị bắt, có lẽ bởi bầu khí quyển lớn hơn một lần của sao Hải Vương, khi nó đi ngang qua. Và có nhiều mặt trăng nhỏ trong hệ mặt trời quay xa khỏi đường xích đạo của các hành tinh của chúng, ngụ ý rằng chúng cũng bị cản trở bởi lực hấp dẫn to lớn.
Nghiên cứu hiện tại
Sao Mộc: Tàu vũ trụ Juno của NASA đã đến hành tinh này vào năm 2016 và đã thực hiện một số khám phá. Nó đã nghiên cứu các vành đai của hành tinh, rất khó đạt được vì chúng tinh vi hơn nhiều so với sao Thổ. Juno phát hiện ra rằng các hạt ảnh hưởng đến cực quang của Sao Mộc khác với các hạt trên Trái đất. Nó cũng tiết lộ những hiểu biết về bầu khí quyển, chẳng hạn như tìm thấy tuyết phát ra từ những đám mây trên cao. Trong khi đó, các nhà khoa học sử dụng Kính thiên văn vũ trụ Hubble đã thực hiện các nghiên cứu chi tiết về Great Red Spot của Sao Mộc, xem nó co lại và tăng cường màu sắc.
Sao Thổ: Tàu vũ trụ Cassini đã kết thúc hơn một chục năm quan sát tại Sao Thổ năm 2017. Nhưng khoa học mà Cassini thực hiện vẫn còn rất nhiều tiến bộ, khi các nhà khoa học phân tích công việc từ nhiều năm tại Sao Thổ. Trong những tháng cuối năm, sứ mệnh đã kiểm tra lực hấp dẫn và từ trường của Sao Thổ, nhìn các vòng tròn từ một góc độ khác so với trước đó và cố tình lao vào bầu khí quyển (một động thái sẽ tiết lộ nhiều hơn về cấu trúc của bầu khí quyển.)
Sao Thiên Vương: Các cơn bão của Thiên vương tinh là mục tiêu thường xuyên của cả các kính thiên văn chuyên nghiệp và các nhà thiên văn nghiệp dư, những người theo dõi cách chúng phát triển và thay đổi theo thời gian. Các nhà khoa học cũng quan tâm đến việc tìm hiểu về cấu trúc của các vòng của nó, và bầu khí quyển của nó được làm từ gì. Sao Thiên Vương cũng có thể có một số tiểu hành tinh Trojan (tiểu hành tinh có cùng quỹ đạo với hành tinh); lần đầu tiên được tìm thấy vào năm 2013.
Sao Hải vương: Bão trên sao Hải Vương cũng là một mục tiêu quan sát phổ biến, và năm 2018 những quan sát đó lại mang lại kết quả; nghiên cứu từ Kính viễn vọng Không gian Hubble cho thấy một cơn bão đã tồn tại từ lâu. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng cơn bão đang tan đi khác với những gì mô hình của họ mong đợi, điều này cho thấy sự hiểu biết của chúng ta về bầu khí quyển của sao Hải Vương vẫn cần sự tinh tế.
Ngoại hành tinh: Nhiều kính viễn vọng mặt đất tìm kiếm các ngoại hành tinh. Ngoài ra còn có một số nhiệm vụ không gian hoạt động thực hiện nghiên cứu ngoại hành tinh, bao gồm Kepler, Kính viễn vọng Không gian Hubble và Kính viễn vọng Không gian Spitzer. Một loạt các nhiệm vụ mới cũng được lên kế hoạch: Vệ tinh Khảo sát Exoplanet của NASA (TESS) năm 2018, Kính viễn vọng Không gian của NASA James Webb vào năm 2020, PLAnetary Transits và Dao động của các ngôi sao (PLATO) vào năm 2026 và ESA cảm biến Nhiệm vụ khảo sát hồng ngoại Exoplanet (Ariel) năm 2028.
Tài nguyên bổ sung
- Học viện công nghệ Rochester: Người khổng lồ khí
- NASA: Nếu Sao Mộc và Sao Thổ là những người khổng lồ khí, bạn có thể bay thẳng qua chúng không?
- Khoa thiên văn của Đại học Arizona: Gas Giant = Các hành tinh Jovian
