I corpi astronomici mantengono un’atmosfera quando la loro velocità di fuga è significativamente maggiore della velocità molecolare media dei gas presenti nell’atmosfera. Ci sono 8 pianeti e oltre 160 lune nel sistema solare. Di questi, i pianeti Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno hanno atmosfere significative. Plutone (un pianeta nano) può avere un’atmosfera apprezzabile, ma forse solo quando la sua orbita altamente ellittica è più vicina al Sole., Delle lune, solo Titano, una luna di Saturno, è noto per avere una spessa atmosfera. Gran parte di ciò che si sa di questi pianeti e delle loro lune è il risultato delle sonde spaziali Pioneer, Viking, Mariner, Voyager e Venera.
Jet Propulsion Laboratory / National Aeronautics and Space Administration
L’atmosfera di Venere è di circa il 96% di anidride carbonica, con temperature superficiali intorno a 737 K (464 °C, o 867 °F). Le nuvole su Venere sono fatte di acido solforico (H2SO4) e si muovono in una circolazione orientale di circa 100 metri al secondo (224 miglia all’ora). Venere stessa ruota solo una volta ogni 243 giorni terrestri. Le pressioni superficiali su Venere sono di circa 95.000 millibar. (Al contrario, la Terra ha una pressione sul livello del mare di circa 1.000 millibar.,)
Marte, al contrario, ha un’atmosfera sottile composta da circa il 95% di anidride carbonica, con il resto che è per lo più azoto biatomico. Si verificano anche tracce di vapore acqueo. Marte ha una temperatura media dell’aria superficiale stimata a 210 K (-63 °C, o -82 °F), e le pressioni superficiali si aggirano vicino a 6 millibar. Sia l’acqua che le nuvole di anidride carbonica sono osservate su Marte e ha stagioni ben definite., Oltre alle periodiche tempeste di polvere regionali e globali, sono state osservate tempeste cicloniche e nuvole, associate al confine tra aria fredda (dalla calotta polare) e aria calda (dalle medie latitudini). Il tasso di rotazione di Marte è vicino al tasso di rotazione della Terra. Prove di canali fluviali su Marte indicano che l’acqua liquida era presente e la densità atmosferica era molto più alta nel passato geologico del pianeta.,
Insieme alla Terra, Venere e Marte hanno atmosfere che si sono formate principalmente a causa delle emissioni di gas vulcanici, sebbene l’evoluzione di questi gas su ogni pianeta sia stata molto diversa. Su Marte, ad esempio, le temperature sono attualmente così basse che la maggior parte del vapore acqueo emesso dai vulcani è stato apparentemente depositato come ghiaccio all’interno dei terreni crostali. La vicinanza più stretta di Venere al Sole, e le conseguenti temperature più elevate, potrebbero aver portato alla perdita della maggior parte dell’acqua da quel pianeta—molto probabilmente attraverso la dissoluzione dell’acqua in idrogeno e ossigeno., L’idrogeno gassoso è stato perso nello spazio; l’ossigeno è stato combinato con altri elementi attraverso l’ossidazione; e l’anidride carbonica (prodotta dalle emissioni vulcaniche) si è accumulata ad alte concentrazioni. Al contrario, gran parte dell’anidride carbonica nell’atmosfera terrestre divenne parte dei materiali crostali e l’accumulo di ossigeno nell’atmosfera terrestre è il risultato della fotosintesi delle piante. Lo sviluppo dell’atmosfera abitabile della Terra, in contrasto con il clima torrido di Venere, sembra essere direttamente correlato alla distanza della Terra dal Sole., L’analisi attuale suggerisce che l’atmosfera terrestre si sarebbe evoluta nella forma trovata su Venere se il pianeta fosse stato solo il 5% più vicino durante l’evoluzione dell’atmosfera.
Sul resto dei pianeti, le atmosfere sembrano aver mantenuto la natura primordiale associata alla loro formazione. L’aria su Giove e Saturno, ad esempio, è composta da quasi il 100% di idrogeno biatomico (H2) ed elio (He), con piccoli contributi di metano (CH4) e altri composti chimici., Molto meno è noto per quanto riguarda le atmosfere dei pianeti gioviani un po ‘ più piccoli Urano e Nettuno, anche se entrambi sono pensati per essere simili a quelli di Giove e Saturno.
Foto NASA / JPL / Caltech (NASA photo # PIA00014)
Sia su Giove che su Saturno, bande nuvolose colorate e altri fenomeni regionali che si trovano a diverse altitudini e latitudini circolano a velocità fino a diverse centinaia di metri al secondo l’uno rispetto all’altro. Le grandi cesoie di velocità associate a questo movimento creano vortici turbolenti su questi pianeti, in particolare la Grande Macchia Rossa di Giove., Le zone luminose su questi pianeti corrispondono alle cime delle nubi di risalita nella fredda atmosfera superiore, mentre le bande più colorate corrispondono alla relativamente calda atmosfera inferiore e possono essere associate alla presenza di composti di zolfo e fosforo. Sia le esposizioni di aurora che i fulmini intensi sono stati osservati su Giove e Saturno.
Roger A. Pielke