Di Ho-Diep Dinh | Aggiornato il 24 marzo 2022
Il nostro sistema solare si è formato 4,6 miliardi di anni fa da una nube rotante di gas e polvere. Il collasso di questo disco protoplanetario creò il Sole al centro, mentre i pianeti rocciosi interni – Mercurio, Venere, Terra e Marte – si formarono più vicini al Sole, e i giganti esterni di gas e ghiaccio – Giove, Saturno, Urano e Nettuno – si assemblarono più lontano.
I pianeti gioviani conservano atmosfere dense di idrogeno-elio perché la loro gravità e le basse temperature impediscono la fuga atmosferica. Questi spessi strati proteggono i pianeti dalla radiazione solare e regolano l’energia termica. La rotazione rapida induce un forte effetto Coriolis, che genera potenti correnti a getto e tempeste di lunga durata come la Grande Macchia Rossa di Giove e la Grande Macchia Scura di Nettuno.
Il modello di condensazione suggerisce che gli elementi più pesanti si sono depositati verso il Sole, mentre i gas più leggeri si sono spostati verso l’esterno. Di conseguenza, i pianeti interni sono dominati da rocce e metalli, mentre i pianeti esterni sono costituiti in gran parte da ghiacci e gas. I nuclei dei giganti gassosi sono relativamente piccoli e poveri di metalli, ma i loro enormi involucri creano enormi forze gravitazionali che intrappolano il gas circostante.
La densità (massa divisa per volume) rivela la composizione planetaria. La densità media della Terra è 5,52 gcm⁻³, simile a quella dei pianeti interni. Al contrario, Giove (1,33 gcm⁻³), Saturno (0,69 gcm⁻³), Urano (1,27 gcm⁻³) e Nettuno (1,64 gcm⁻³) hanno densità più vicine o addirittura inferiori a quelle dell’acqua, riflettendo i loro interni gassosi e ghiacciati. La densità di Saturno è inferiore a quella dell'acqua, a dimostrazione della sua natura "galleggiante".
Tutti e quattro i pianeti giganti possiedono sistemi di anelli, sebbene gli anelli iconici di Saturno siano i più importanti. La scoperta di Galileo nel 1610 rivelò tre anelli principali, ma le immagini della Voyager mostrarono che questi sono in realtà composti da centinaia di anelli più fini di ghiaccio e polvere. Gli anelli di Giove e Urano sono più scuri e privi di ghiaccio significativo, mentre gli anelli di Nettuno sono sottili e diffusi. Gli anelli planetari si formano quando meteoroidi o lune si disintegrano sotto le forze delle maree.
A differenza del modesto numero di lune attorno ai pianeti terrestri, i giganti gassosi ospitano decine di satelliti naturali. Giove ha 64 lune confermate, incluso Ganimede, più grande di Mercurio, che lo rende la luna più grande del Sistema Solare. Le 33 lune di Saturno ospitano Titano, un mondo con una densa atmosfera che ricorda la Terra primordiale. Urano e Nettuno hanno rispettivamente 27 e 13 lune.
I pianeti esterni generano potenti campi magnetici attraverso il movimento di fluidi conduttivi, principalmente idrogeno metallico liquido. I loro campi superano di gran lunga quelli della Terra, creando estese magnetosfere che modellano l’interazione con il vento solare. Queste magnetosfere producono spettacolari aurore ai poli magnetici, visibili nelle lunghezze d'onda ultraviolette e visibili.
