Jüpiter Gezegeni – Gaz Devi’nin Özellikleri ve Yapısı

Jüpiter Güneş’ten uzaklık olarak beşinci sırada bulunan, Güneş Sistemi’nin en büyük gezegenidir. Bütün gezegenlerin kütlelerinin toplamının iki buçuk katından daha fazla kütleye sahip olup bir gaz devi olarak bilinen Jüpiter, yine de Güneş’in kütlesinin binde birinden daha az bir kütleye sahiptir.

Dünya’dan bakıldığı zaman en parlak dördüncü gök cismi olarak gözüken Jüpiter, çıplak gözle de kolaylıkla seçilebilir. Yörüngesinde Dünya’ya yaklaştığında o kadar parlak olur ki parlaklığı zaman zaman Venüs‘ü bile geçer. Bu sebepten ötürü tarihin en eski zamanlarından beri birçok farklı toplum tarafından gözlemlendiği ifade edilebilir. Böylece Jüpiter’i ilk kimin ya da hangi toplumun keşfettiğini bilmiyoruz.

Jüpiter, Babil medeniyeti tarafından Marduk, yani Babil şehrinin “koruyucu tanrısı” olarak biliniyordu. Romalılar ise onu, “Jüpiter Yıldızı” olarak isimlendirmişlerdi. Çünkü ismi Proto-İndu-Avrupa dil ailesinde olan Dyēu-pəter sözcüğünden gelen bu tanrının, Roma mitolojisindeki ana tanrı olduğuna inanıyorlardı. Yunan mitolojisinde ise Jüpiter, tanrıların kralı Zeus’un karşılığıydı. Antik Yunanlar Jüpiter gezegenine “yanan yıldız” anlamına gelen Phaethon ismini vermişlerdi.

Görsel: Mitolojide tanrı olarak Jüpiter.

Ünlü İtalyan matematikçi ve astronom Galileo Galilei, Jüpiter’i kendi yaptığı teleskop ile gözlemleyip, onun bir gezegen olduğunu tespit eden tarihteki ilk kişidir. 1609 yılında gezegene yönelik kapsamlı gözlemlerini başlatan Galileo, 1610 yılına gelindiğinde Jüpiter’in etrafında yıldız gibi gözüken birtakım cisimler olduğunu keşfetti. İlk olarak bunları “sabit yıldızlar” sanan Galileo, zaman geçtikçe bu cisimlerin konumlarını değiştirdiklerini saptadı. Öyle ki 4 tane gözüken bu cisimlerin kimisi Jüpiter’in arkasına geçiyor, kimisi de yeniden ortaya çıkıyordu.

Böylece hareket eden cisimlerin aslında Jüpiter’in uyduları olduğunu anlayan Galileo, onların yörünge periyotlarını bile hesaplamıştı. Bu uyduların isimlerini günümüzde Io, Europa, Ganymede ve Callisto olarak bilmekteyiz.

Bu keşif o kadar önemliydi ki o zamana kadar hakim olan Dünya Merkezli Evren Modeli’ne göre, bütün cisimler Dünya’nın etrafında dönüyordu. Ancak başka bir gezegenin etrafında da birtakım cisimlerin döndüğünün keşfedilmesi, yaklaşık 2000 yıl boyunca bütün astronomi alanına hakim olan, Batlamyus‘un başını çektiği yer merkezli evren görüşüne büyük bir darbe indirerek Güneş Merkezli Model’in geniş kitlelerce kabul edilmesinin yolunu açmıştır.

Jüpiter’in Oluşumu

Jüpiter muhtemelen Güneş Sistemi’ndeki en yaşlı gezegendir. Güncel modellere göre Jüpiter’in, Güneş Sistemi’nin oluştuğu ilk zamanlarda sıcaklığın oldukça düşük olduğu bir bölgede ya da bu bölgenin dışında oluştuğu ifade ediliyor. Öyle ki bu bölgede su gibi uçucu bileşiklerin katılara yoğunlaşması mümkün değildir. Jüpiter gazlı atmosferinden önce ilk olarak büyük, katı bir çekirdek oluşturmuştu. Bu modele göre de Jüpiter’in, birkaç milyon yıl gibi kısa bir zamanda Dünya’nın 20 katı kadar bir kütleye ulaştığı düşünülmektedir. Etrafta başıboş dönen kütleler de zamanla Jüpiter ile birleşerek 3-4 milyon yıl içinde gaz devi, 50 Dünya kütlesine ulaşmıştır. Günümüzde ise Jüpiter’in kütlesi, Dünya’nınkinin yaklaşık 318 katı kadardır.

Evrende şimdiye kadar bizimkine benzer birçok gezegen sisteminin olduğu keşfedilmiştir. Bazıları tıpkı bizim gezegenlerimize benzer gezegenler içermekle birlikte kimileri de “süper-dünyalar” denen, aslen karasal gezegenler olup gerçekte Dünya’dan birkaç kat büyüklükte olan gezegenleri de içerir.

Bu da demek oluyor ki Güneş Sistemi’nin geçmişinde, tıpkı diğer sistemler gibi süper-dünyalar var olmalıydı. Ancak bu dünyalar, Güneş Sistemi’nin ilk dönemlerinde Jüpiter ile çarpışarak, onun Güneş Sistemi’nin iç kısımlarından dış kısımlarına doğru “göç etmesine” sebep olmuştu. Böylece iç gezegenler olarak nitelediğimiz Merkür, Venüs, Dünya ve Mars’ın oluşmasını mümkün hale getirmişti. Gezegenlerin oluşumunu bu şekilde açıklayan teori “Grand Tack Hipotezi” ya da “Büyük Göç Hipotezi” olarak bilinir.

Bu hipoteze göre Jüpiter, Güneş’ten yaklaşık 3 astronomik birim mesafede(Dünya ile Güneş arasındaki mesafe 1 astronomik birim olarak adlandırılır) oluşmaya başlamıştı. Bu genç gezegen etraftan kütle toplamaya başladıkça, Güneş’in etrafında dönen gaz diski ile olan etkileşimi ve Satürn ile girdiği “yörünge rezonansı”, Jüpiter’in Güneş Sistemi’nin iç kısımlarına doğru göç etmesine ve bu hareketin de Güneş’e çok yakın dönen süper-dünyaların yörüngelerini bozmasına sebep olmuştu. Yörüngeleri bozulan süper-dünyalar ise birbirleriyle çarpışarak bir yıkım meydana gelmişti.

Satürn de tıpkı Jüpiter gibi sonradan iç kısımlara doğru yol almaya başladı ve yaklaşık 1.5 astronomik birim mesafede, Jüpiter ile 3:2 yörünge rezonansına girmişti. Bu rezonans ise iki gezegenin Güneş’ten uzaklaşmasına, günümüzdeki konumlarına gelmesine sebep olmuştur. İşte bu uzaklaşmanın da Dünya dahil diğer karasal gezegenlerin oluşumunda kilit bir rol oynadığı düşünülüyor.

Jüpiter’in Özellikleri

Mesafe, Boyut ve Kütlesi

Jüpiter ortalama 5.2 astronomik birime ya da 780 milyon kilometreye karşılık gelen mesafesiyle Güneş’ten en uzak 5.gezegen konumundadır. Bir diğer ifadeyle Güneş’ten, Dünya’nın Güneş’e olan uzaklığının yaklaşık 5 katı kadar uzaktadır. Jüpiter de bir elips yörüngede döndüğü için Güneş’e en yakın olduğu mesafe 4.9 astronomik birim iken en uzak olduğu mesafe 5.4 astronomik birimdir.

Güneş Sistemi’nin en büyük gezegeni olan Jüpiter, ortalama 137 bin kilometrelik çapı ile Dünya’dan neredeyse 11 kat daha büyüktür. Jüpiter’in ekvator çapı 142.984 kilometre olarak ölçülürken kutuplar çapı 133.708 kilometreye karşılık gelmektedir. Yoğunluğu ise santimetre küp başına 1.326 gram olup, karasal gezegenler olan Merkür, Venüs, Dünya ve Mars‘tan daha az bir yoğunluğa sahiptir. Buna karşılık Güneş Sistemi’ndeki bütün gezegenlerin ağırlıkları toplamının 2.5 katından daha fazla ağırlığa sahiptir. Öyle ki Jüpiter’in kütlesi, Dünya’nın kütlesinin 318 katına eşit olup yaklaşık 1.321 tane Dünya Jüpiter’in içine sığabilir.

Görsel: Jüpiter ve Dünya’nın büyüklüklerinin bir kıyaslaması.

Yörüngesi ve Eksen Dönüşü

Jüpiter kendi ekseni etrafındaki her dönüşünü yaklaşık 10 saatte tamamlamaktadır. Bu nedenle Güneş Sistemi’ndeki gezegenler arasında en kısa “gün” Jüpiter’de yaşanır. Ancak 1 Jüpiter yılı, Güneş’e olan uzaklığı nedeniyle 12 yıl sürmektedir. Buradan kısa günlerine kıyasla Jüpiter’de yılların uzun sürdüğünü söyleyebiliriz. Jüpiter’in yörüngesi eliptik olup, dış merkezliliği yani basıklığı yaklaşık 0.048’dir. Böylece yıl içinde Güneş’e olan uzaklığı 75 milyon kilometre kadar değişebilmektedir. Kıyas açısından Dünya’nın Güneş’e olan mesafesi yıl içinde sadece yaklaşık 4 milyon kilometre değişir.

Eksen Eğikliği

Jüpiter’in, yörünge düzlemine göre 3.13 derecelik bir eksen eğikliği vardır. Dolayısıyla mevsim farklılıkları Dünya’dakinin tersine neredeyse hiç gözlenmez. Bu düşük eksen eğikliği nedeniyle de gezegenin kutupları, ekvator bölgelerinden çok daha az Güneş ışını almaktadır.

Jüpiter’in Atmosferi

Jüpiter’in atmosferi yükseklik olarak 5.000 kilometreye kadar çıkan, Güneş Sistemi’ndeki en büyük gezegen atmosferi olarak bilinmektedir. Atmosfer, amonyak kristallerinden ve muhtemelen hidrosülfürden oluşan bulutlarla kaplıdır.

Bulutlar, farklı enlem şeritlerine göre dağılım göstermektedir. Bu enlem şeritleri ise tropik bölgeler olarak da bilinir. Birbirleriyle etkileşimleri nedeniyle hava dolaşımları oluşarak fırtınalar meydana gelir. Hızları saatte 360 kilometreye varan bu fırtınalar Jüpiter’in atmosferinde yaygındır. Bulut katmanları ise sadece 50 km derinliğinde olup en az iki bulut bölgesinden oluşur: İnce, açık bölge ve daha alçakta olan kalın bulut bölgesi.

Üst atmosferinin yaklaşık %88-92’sinin hidrojen ve geriye %8-12’sinin ise helyumdan oluştuğu sanılmaktadır. Atmosferin en dış katmanı ise donmuş amonyak kristalleri içermektedir.

Manyetosfer

Jüpiter’in manyetik alanı Dünya’nın manyetik alanının gücüne nispetle 14 kat daha güçlüdür. Bu da Jüpiter’i, Güneş Sistemi’nde manyetik alanı en güçlü gezegen yapmaktadır. Ancak yine de “Güneş lekeleri” olarak adlandırdığımız, Güneş yüzeyinde görülen manyetik alanlar Jüpiter’inkinden bile daha güçlüdür.

Gezegenin bu kadar güçlü manyetik alana sahip olmasının sebebi olarak, uydusu Io’nun yörüngesi boyunca bir gaz halkası oluşturarak büyük miktarda sülfür dioksit yayan volkanik aktivite olduğu ve bunun yanında Jüpiter’deki sıvı metal hidrojenin varlığı gösteriliyor. Io’nun yarattığı bu gaz, Jüpiter’in manyetosferinde iyonize hale geliyor ve farklı etkilerin de yardımıyla gezegenin ekvator düzlemi üzerinde bir plazma tabakası yaratıyor. Jüpiter bu plazma tabakası ile sarılı bir halde olduğu için uzay araçlarının gezegene yaklaşması da oldukça zor hale gelmektedir.

Görsel: Jüpiter’de görülen “kuzey ışıkları”.

Bu plazma tabakasının bir sonucu da Jüpiter’de kuzey ışıklarının(aura) oluşmasıdır. Bu auralar, neredeyse 1 milyon Megawatt enerji üretir. Kıyas olarak Dünya’nın kuzey ışıkları sadece 1.000 Megawatt enerji üretmektedir. Güçlü manyetik alanın ve Io’dan gelen yüklü parçacıkların birleşimi Jüpiter’de, Güneş Sistemi’nin en parlak aura ışıklarını yaratmaktadır. Ancak büyük bir kısmı sadece ultraviyole ışık olarak görülebilmektedir.

İklim

Yapılan ölçümler Jüpiter’deki sıcaklıkların, bulutlarda -145 ve -234 derece arasında dalgalandığını, gezegenin merkezine doğru gidildikçe daha yüksek sıcaklıklara çıktığını ortaya çıkarmıştır. Hatta bazı tahminlere göre, Jüpiter’in merkez sıcaklığı Güneş’in yüzeyinden bile daha sıcaktır.

Jüpiter’in en bilinen özelliklerinden birisi de Büyük Kırmızı Leke’dir. Aslen bir fırtına olan bu oluşumun, yaklaşık 400 yıl boyunca gezegen üzerinde var olduğu düşünülüyor. Boyut olarak Dünya’nın çapından daha büyük olan fırtına, kendi ekseni etrafında altı gün süren bir dönme gerçekleştiriyor. En yüksek irtifasının ise etraftaki bulutların 8 kilometre üstünde olduğu tahmin edilmektedir.

Keşfedilmesinden bu yana kırmızı lekenin boyutunun azaldığı gözlenmiş ve en yeni gözlemlere göre yılda 930 kilometre küçülmektedir. Jüpiter’de fırtınalar sürekli meydana gelir. Bazıları küçük olup sadece saatler sürerken kimileri bir gezegen boyutunda olup yüzyıllar boyunca sürebilir.

Görsel: Jüpiter’in Yüzeyindeki Büyük Kırmızı Leke. Gezegenin alt kısmında sağ tarafta görülüyor.

Jüpiter’in Uyduları

Yakın zamana kadar Güneş Sistemi’nde en fazla uyduya sahip olan gezegenin, 79 tane bilinen uydusuyla Jüpiter olduğu sanılıyordu. Ancak yeni gözlemler neticesinde Satürn’ün 82 tane uydusu olduğu tespit edilerek Jüpiter’i bu konuda tahtından etmiştir. Yine de bu sayıların gözlemler devam ettikçe değişebileceğini söyleyelim.

Jüpiter’in 79 uydusunun içinde, 63 tanesinin çapı 10 kilometreden daha azdır. Geriye kalanlar arasında, Galileo’nun 1609 yılında keşfetmesiyle birlikte Galileo Uyduları olarak bilinen Io, Europa, Ganymede ve Callisto, dürbünle bile görülebilecek kadar büyüktür. Bu 4 uydu, Güneş Sistemi’nin şimdiye kadar keşfedilen en büyük dört uydusu olup, aralarında en büyükleri ise Ganymede’dir. Şimdi bu uyduları biraz daha yakından inceleyelim.

Ganymede

Güneş Sistemi’ndeki bilinen en büyük uydu ve aynı zamanda 5.268 kilometrelik çapıyla Merkür gezegeninden bile %8 daha büyük olan Ganymede, bu yönüyle Güneş Sistemi’ndeki en büyük 9. gök cismidir. Ancak Merkür’ün ağırlığının sadece %45’i kadar ağırlığı vardır. Ganymede ayrıca kayda değer bir atmosfere de sahip değildir.

Ganymede bir manyetik alana sahip olduğu bilinen tek uydudur. Her ne kadar manyetik alan üreten metal bir çekirdeğe sahip olsa da Güneş Sistemi’ndeki en düşük dönüş hızı olan çekirdeğe sahiptir. Jüpiter’den uzaklık olarak 7. sırada bulunan Ganymede, gezegen etrafındaki dönüşünü yaklaşık 7 günde tamamlar. Diğer uydular olan Europa ve Io ile 1:2:4 yörünge rezonansı içindedir.

Görsel: Jüpiter’in ve aynı zamanda Güneş Sistemi’nin en büyük uydusu Ganymede.

Ganymede’yi çoğunlukla silikat kayalar ve su buzu, bir iç okyanus ve demir zengini sıvı bir çekirdek oluşturur. Tahminlere göre Ganymede’nin okyanuslarında bulunan su miktarı, Dünya’nın bütün okyanuslarının sahip olduğu suyun toplamından daha fazladır.

Yüzeyinin üçte biri, çarpma kraterlerini de barındıran karanlık bölgelerle kaplıdır. Oksijen, ozon ve diğer elementlerden oluşmuş ince bir atmosfere sahip olan Ganymede, aynı zamanda kimi bilim insanlarına göre okyanuslarında yaşam barındırabilme olasılığına sahiptir.

Io

Jüpiter’in dört Galileo Uyduları arasında Jüpiter’e en yakın ve en büyük üçüncü uydusu konumunda olan Io, aynı zamanda Güneş Sistemi’nin dördüncü en büyük uydusudur. Io 400’ü aşkın aktif volkanlarıyla Güneş Sistemi’nin jeolojik olarak en aktif gök cismi durumundadır.

Bu aşırı jeolojik aktivite, Io’nun Jüpiter ve diğer Galileo uyduları tarafından kütleçekimine maruz kaldıkça uydunun iç kısmında gel-git etkilerine bağlı olarak sürtünmelerin oluşmasıyla meydana gelmektedir.

Io’nun Jüpiter’in etrafında bir tam tur dönmesi için yaklaşık 1.77 gün geçer. Tıpkı Ay’ın Dünya’ya gel-git etkisiyle bağlı olup hep aynı yüzünü göstermesi gibi Io’da Jüpiter’e gel-git etkisiyle bağlıdır ve ona hep aynı yüzünü gösterir. Ortalama 3.642 kilometrelik çapıyla Io, Ay’dan biraz daha büyük bir gök cismidir.

Görsel: Io, Jüpiter’in dört Galileo Uydusu arasında jeolojik olarak en aktif uydudur.

Io’nun volkanlarının birçoğu, yüzeyden 500 kilometre yukarıya kadar duman bulutu üretebilmektedir. Yüzeyindeki dağların 100’den fazlası, silikattan meydana gelen yerkabuğundaki büyük ölçekli sıkışmalarla ortaya çıkmıştır. Bu tepelerin kimisi, Dünya’nın en yüksek zirvesi Everest’ten bile daha yüksektir.

Io’nun yüzeyi büyük oranda silikat kayadan oluşmaktadır. Silikat kayanın altında ise eriyik demirden oluşmuş bir çekirdeğe sahiptir. Yüzeyindeki volkanlardan dışarıya püsküren materyal, Io’nun ince atmosferini oluşturmasının yanı sıra Jüpiter’in manyetosferinin de oluşmasında büyük rol oynamaktadır.

Europa

Europa, dört Galileo uydusunun en küçüğü ve aynı zamanda Güneş Sistemi’nin en büyük altıncı uydusudur.

3.100 kilometrelik çapıyla Ay’dan biraz daha küçük olan Europa, tıpkı Io gibi ağırlıklı olarak silikat kayadan oluşmuştur. Aynı zamanda su buzundan oluşan bir tabakaya ve muhtemelen demir-nikel karışımı bir çekirdeğe sahiptir.

Atmosferi ince olup büyük oranda oksijen içermektedir. Europa’nın yüzeyi ise oldukça düz olmakla birlikte, Güneş Sistemi’ndeki gök cisimleri arasında en düz yüzeye sahip olan gök cismidir diyebiliriz. Yüzeyinin düz olmasına bağlı olarak genç görünümü ise altında bir su okyanusunun var olduğu hipotezinin ortaya atılmasına neden olmuştur. Bu da dünya-dışı yaşam arayışının odak noktasını Europa’ya kaydırmamız gerekebileceği ihtimalini doğuruyor. Bu doğrultuda Europa’nın, Güneş Sistemi’nde yaşam barındırma ihtimali en yüksek gök cismi olduğu ortaya çıkmıştır.

Görsel: Europa’nın yüzeyinden görünen bir tasvir. Bilim insanları, Europa’nın yüzeyinin altında devasa bir okyanus olduğunu düşünüyor.

Callisto

Callisto Jüpiter’in en büyük ikinci uydusu olma unvanını elinde bulundurmaktadır. Ayrıca Ganymede ve Satürn’ün uydusu Titan’dan sonra Güneş Sistemi’ndeki en büyük üçüncü uydu konumundadır. Callisto yaklaşık 4.821 kilometrelik bir çapa sahiptir. Bu da Merkür gezegeninin büyüklüğünün %99’una denk gelir. Fakat Merkür’ün çok yoğun olmasından dolayı Callisto’nun Merkür’e göre 3 kat daha az bir kütlesi vardır.

Callisto 1.8 milyon kilometre uzaklığıyla Jüpiter’in etrafında dönen en uzak Galileo uydusudur. Diğer üç Galileo uydusu gibi bir yörünge rezonansında da olmayan Callisto, bu nedenle gel-git etkisinin sebep olduğu ısınmalara da çok maruz kalmamaktadır. Yine de uydu, Jüpiter ile gel-git kilidindedir ve uzak yörüngesi sayesinde iç uydulara göre Jüpiter’in manyetosferinden daha az etkilenmektedir.

Görsel: Jüpiter’in uydularından olan Callisto.

Callisto hemen hemen eşit oranlarda kaya ve buzdan oluşmaktadır. Galileo uzay aracı tarafından yapılan araştırmalara göre de Callisto’nun silikat bir çekirdeği ve muhtemelen 100 km derinliğinde yüzey altı su okyanusları olduğu düşünülüyor. Yüzeyi, Güneş Sistemi’nin en yaşlısı yüzeyi olup asteroidler tarafından en fazla bombalanan uydudur aynı zamanda. Atmosferi ise ince yapıda olup, karbondioksit ve muhtemelen oksijenden meydana gelmektedir.

Callisto’nun yüzeyinin altında bir okyanusun var olabileceği ihtimali, uydunun yaşam barındırabileceği olasılığını da gündeme getiriyor. Fakat Callisto’nun yüzeyindeki şartlar, canlılık açısından diğer uydu olan Europa’ya göre daha verimsizdir. Yine de düşük radyasyon seviyesiyle Callisto, Jüpiter sistemini keşfetmek adına gelecekte kurulacak bir uzay üssü açısından insanlık için en uygun gök cismi olarak görülmektedir.

Jüpiter Hakkında İlginç Bazı Gerçekler

  • Jüpiter sahip olduğu büyük kütle nedeniyle tam olarak Güneş’in etrafında dönmez. Çünkü Güneş de Jüpiter’in kütleçekiminden etkilenerek onun yarattığı bir merkez etrafında küçük bir dönme hareketi sergiler. Bu merkez “barycenter”(barimerkez) olarak adlandırılır. Jüpiter o kadar büyük bir kütleye sahiptir ki Güneş ile barimerkez noktası, Güneş’in hacminin dışında olan tek gezegen olup yıldızımızın merkezinden yaklaşık 1.068 Güneş yarıçapı yukarıda bulunur. Bir diğer ifadeyle Jüpiter’in Güneş ile barimerkezi, Güneş’in yüzeyinin hemen üstündedir.
  • Eğer Jüpiter 75 kat daha ağır olsaydı, muhtemelen bir yıldıza dönüşürdü.
  • Jüpiter, Güneş Sistemi’nin vakum temizleyicisi olarak görülür. Çünkü muazzam kütleçekimi sayesinde en fazla kuyrukluyıldız, asteroid vs. çarpmasını göğüsleyen gezegendir. Öyle ki Dünya’dan 200 kat daha fazla asteroid çarpmasına maruz kalır.

Bir Yorum Yaz