O gigante gasoso Júpiter e a nossa Terra, em escala real

Complementando o post anterior, que aborda a descoberta de um novo planeta extrasolar, provavelmente do tipo Terrestre e não do tipo Gasoso (ou Joviano), quero deixar um pouco mais claras as diferenças entre estas duas famílias de planetas:

• Planetas Terrestres: Predomina matéria no estado sólido. Internamente são constituídos principalmente por rochas (silicatos) e metais pesados. 
• Planetas Gasosos (ou Jovianos): Predomina matéria no estado gasoso. Internamente são constituídos principalmente por H (hidrogênio), He (hélio), H₂O (água), NH₃ (amônia) e CH₄ (metano). 

Podemos caracterizar os planetas Terrestres ou Gasosos pela seu tamanho, ou seja, pelo seu raio r. Também podemos usar a densidade d do planeta dada por:

onde m é a massa do planeta e V o seu volume.

Considerando um planeta aproximadamente esférico, seu volume V pode ser dado por:

onde r é o raio do planeta.

Os planetas Gasosos do Sistema Solar ou fora dele costumam ser grandes. Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, no nosso sitema planetário, são gigantes da família dos planetas Gasosos. Mesmo tendo muita massa m, por serem grandes, ou seja, com raio r grande, apresentam volume V enorme pois r elevado ao cubo (r³) fica muito grande. Assim, quando dividimos a sua massa m por um grande volume V, temos uma densidade d relativamente pequena.  Assim, os planetas Gasosos costumam ser menos densos que os planetas Terrestres. Acompanhe os cálculos para a densidade da Terra e de Júpiter nos exemplos abaixo.

• A Terra apresenta massa aproximada m = 6.10²⁴ kg. O raio terrestre é aproximadamente r = 6.400 km = 6.400.000 m = 6,4.10⁶ m. Logo, sua densidade será:

  

  Encontramos 5.500 kg/m³ aproximadamente.

• Júpiter apresenta massa aproximada m = 1,9.10²⁷ kg. O seu raio é aproximadamente r = 71.492 km = 71.492.000 m @ 71,5.10⁶ m. A densidade jupiteriana será:

  

  Obtivemos 1.242 kg/m³ aproximadamente, valor bem menor que o da Terra que é de 5.500 kg/m³.

Veja na tabela abaixo os valores de massa m, raio r e densidade d para os planetas do Sistema Solar.  

Note que os planetas Gasosos têm densidade em torno de 1.300 kg/m³ (1,3.10³ kg/m³) enquanto que a densidade típica dos Terrestres fica em torno de 5.000 kg/m³ (5,0.10³ kg/m³). Os Gasosos também são bem maiores do que os Terrestres.

O planeta extrasolar recém descoberto orbitando a estrela Gliese 876, citado no post anterior, tem massa entre 5,9 e 7,5 vezes a massa terrestre e mais ou menos o dobro do raio do nosso planeta. Estes valores são típicos de um planeta Terrestre e não de um Gasoso, certo? Por isso os astrônomos acreditam ter descoberto um planeta da família dos Terrestres.

 Observações
1) Usamos como unidade de medida de massa o kg e de volume o m³. Logo, a densidade será dada pela razão das duas, ou seja, em kg/m³. 
2) A densidade de Júpíter deu 1.242 kg/m³ mas na prática é um pouco menor, mais próxima de 1.300 kg/m³. Isso se deve ao fato de que Júpiter tem um achatamento polar maior que o da Terra o que faz com que não seja exatamente esférico. Assim, o calculo do seu volume pela fórmula apresentada acima dá um erro pois o valor de r usado é o valor máximo, no equador.
3) A densidade de Saturno, de 700 kg/m³, é a menor dentre os planetas do Sistema Solar. E é menor que a densidade da água no estado líquido que é de 1.000 kg/m³. Tudo o que é menos denso que a água nela flutua. Logo, se fosse possível colocar Saturno num tanque com água, ele flutuaria, como um barco!
4) Plutão não se enquadra direito em nenhum dos dois critérios de classificação de planetas. Ele é o menor de todos e tem uma densidade intermediária entre os Gasosos (em torno de 1.300 kg/m³) e os Terrestre (em torno de 5.000 kg/m³). Logo, não é considerado nem Terrestre nem Gasoso. Alguns astrônomos acreditam que Plutão nem seja um planeta mas um pequeno astro da periferia do Sistema Solar, numa região pós Netuno onde existem inúmeros outros pequenos objetos. Como Plutão foi descoberto históricamente como planeta, acabou ficando nesta classificação, como o último do Sistema Solar.