Tanto los gigantes gaseosos como los gigantes de hielo tienen envolturas externas dominadas por hidrógeno y helio, la diferencia es que los gigantes de hielo son principalmente agua y amoníaco en masa, mientras que los gigantes de gas son hidrógeno y helio hasta un núcleo bastante ligero. Esto significa que su apariencia es relativamente predecible en función de la temperatura.
El esquema de clasificación Sudarsky es un buen punto de partida.
Predice que por debajo de 150 K, los gigantes gaseosos están dominados por nubes de amoníaco, y tienden a tener colores rojizos o amarillentos de otras cosas en la atmósfera, así que, lo que observamos con Júpiter y Saturno. Sin embargo, si hace mucho frío, el metano se condensa y forma nubes de nubes, que es lo que vemos en Urano y Neptuno. Estos son los gigantes más fríos, lo que yo llamaría “Sudarsky Clase 0”. Realmente no hay productos químicos prevalentes con un punto de congelación más frío que el metano que podría formar nubes.
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A medida que calientas un planeta gigante, las nubes de metano desaparecen, luego las nubes de amoníaco se mueven más arriba en la atmósfera y luego también desaparecen, revelando nubes de hielo de agua. Esta es la clase II; Es probable que estos planetas existan en o cerca de las zonas habitables de sus estrellas. Estos son los gigantes más brillantes, de color azul pálido.
Aumente la temperatura aún más, y para un gigante gaseoso las nubes desaparecen, y el planeta ahora tiene un color azul oscuro sin rasgos debido a la dispersión de Rayleigh: esto es Sudarsky Clase III. Para un gigante de hielo, la atmósfera superior ahora es lo suficientemente caliente como para que el vapor de agua se convierta en un componente importante, creando un fuerte efecto invernadero que hace que la atmósfera inferior sea aún más caliente. Además, las moléculas de hidrógeno en los gigantes de hielo ahora se moverán lo suficientemente rápido como para comenzar a escapar al espacio en cantidades significativas, y dado que la luz ultravioleta de la estrella puede romper el agua en hidrógeno y oxígeno, los gigantes de hielo también perderán bastante agua. Pero a diferencia de Venus, que perdió su atmósfera de vapor debido a este mecanismo, los gigantes de hielo simplemente tienen demasiada agua y solo perderán un pequeño porcentaje de su masa durante la vida de su estrella. También tenga en cuenta que para la gran mayoría de las estrellas de secuencia principal, de clase F a M, los planetas lo suficientemente cercanos como para estar tan calientes estarán bloqueados por mareas, lo que significa que no tendrán lunas ni sistemas de anillos de larga vida. Para las estrellas enanas rojas, los planetas más fríos también pueden estar bloqueados por mareas. Pero los planetas muy jóvenes que no han tenido tiempo de enfriarse, así como los planetas alrededor de las estrellas que abandonaron la secuencia principal y se convirtieron en gigantes rojos mucho más luminosos, pueden estar en clases Sudarsky más altas a mayores distancias.
De todos modos, ahora llegamos a las clases IV y V. Estos son los verdaderos “Júpiter calientes”. Estos son lo suficientemente calientes como para que las sustancias que normalmente consideramos como “rocas” como metales y óxidos metálicos, comiencen a formar nubes, lluvia, etc. Clase Se pronostica que los planetas IV serán de color oscuro, con cubiertas de nubes de metal alcalino, mientras que la Clase V, la más caliente, se pronosticará muy brillante, con cubiertas de nubes de hierro y silicato. Pero esto no es lo que hemos observado. En realidad, todos los gigantes de gas caliente que hemos medido en el espectro han sido bastante oscuros. Esto es muy probable porque estos planetas están bloqueados por mareas a sus estrellas y tienen grandes diferencias de temperatura entre el lado que apunta hacia la estrella y el lado que apunta lejos de ella, junto con fuertes vientos. El resultado es que muchos de estos planetas tienen un “punto caliente” en su lado iluminado que puede tener nubes brillantes de hierro y silicato, pero el resto del planeta permanece más frío y oscuro.
Otras cosas extrañas comienzan a suceder con planetas tan calientes también. Debido a lo que probablemente sea una mezcla de la temperatura extrema y el calentamiento de las mareas, muchos planetas más grandes se hinchan y se expanden hasta el doble del radio de Júpiter (tenga en cuenta que los gigantes gaseosos más pesados, varias veces la masa de Júpiter, tienen una gravedad demasiado fuerte para que esto suceda) También pueden comenzar a perder grandes cantidades de hidrógeno y helio debido al escape hidrodinámico, y se teoriza que algunos gigantes gaseosos incluso pueden perder su gas por completo, y eventualmente convertirse en un planeta Cthonian, el núcleo rocoso de un antiguo gigante gaseoso, con un parcial o totalmente superficie fundida y posible incluso una atmósfera de “vapor de roca”.
