¿Hay alguna razón científica para que los planetas jovianos estén en orden descendente de tamaño o es pura coincidencia? En términos de radios va Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
Desde la formación inicial del sistema solar y después de la formación masiva inicial de cada uno de los planetas, veamos qué podemos derivar de las leyes de la física.
Cualquier masa que pudiera acumularse aún más en cualquier planeta tendría que provenir de 3 lugares:
En las inmediaciones de la órbita del planeta.
Desde fuera del sistema solar y objetos adicionales del cinturón de Kuiper de Plutón.
Del Sol como viento solar.
Podemos suponer que en los primeros 200 millones a 500 millones de años en la vida del sistema solar, los planetas habrían crecido en masa al (1) barrer los asteroides y los escombros en su órbita y alrededores. De hecho, Júpiter con su enorme masa continúa alejando asteroides perdidos en menor medida hasta el día de hoy.
Los encuentros ocasionales con objetos provenientes de (2) fuera del sistema solar son demasiado raros y distantes entre sí para ser significativos. Los rayos cósmicos del exterior del sistema solar tampoco son significativos para la ganancia de masa.
Eso deja (3) el viento solar. Que un planeta gane o pierda masa por el viento solar es un equilibrio entre la
(a) Velocidad de escape gravitacional del planeta, que es directamente proporcional a la masa del planeta
(b) Temperatura promedio de la superficie y la atmósfera del planeta
(c) Velocidad promedio o energía cinética de las partículas del viento solar
(d) Intensidad del campo magnético del planeta.
(e) Intensidad del viento solar, que es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al sol.
El factor (e) era y sigue siendo demasiado fuerte para que los 4 planetas interiores ganen masa del viento solar. Siendo que la velocidad de escape sería demasiado baja para mantener la atmósfera con el asalto continuo del viento solar como es el caso de Mercurio y nuestra luna. Podemos agradecer a la magnetoesfera de la tierra por salvar nuestra atmósfera del viento solar.
Ahora, cuando llegamos a donde está la órbita de Júpiter, alrededor de 10 AU, la intensidad del viento solar es una centésima parte de lo que es en la Tierra. El viento solar que llega a Júpiter es desacelerado y desviado hacia los polos por el fuerte campo magnético de Júpiter. Y dado que la velocidad de escape es tan alta debido a la masa de Júpiter, la mayor parte del viento solar es absorbido por Júpiter, lo que resulta en una ganancia de masa del viento solar con el tiempo. Ni siquiera el hidrógeno puede escapar de la gravitación de Júpiter.
La misma ganancia neta del viento solar se aplica a los próximos 3 gigantes gaseosos Saturno, Urano y Neptuno. Dado que estos están en orden más lejos, la intensidad del viento solar correspondientemente menor. Los tres todavía tienen una alta velocidad de escape gravitacional debido a su tamaño y los que están más lejos tienen una temperatura superficial muy baja, por lo que los gases no tienen suficiente energía promedio para escapar.
A medida que nos alejamos de Júpiter, se desarrolla la misma dinámica de ganancia de masa a través del viento solar capturado, aunque cada vez menos debido a la distancia del sol.
Mientras que el viento solar para propósitos de ganancia de masa planetaria puede parecer insignificante ahora, debemos entender que este no era el caso antes. Y durante 5 mil millones de años se puede ganar mucha masa de esta manera.
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