Júpiter Tiene un Núcleo Sólido?

Los gigantes de gas siempre han sido un misterio para nosotros. Debido a sus densas y arremolinadas nubes, es imposible obtener una buena mirada dentro de ellas y determinar su verdadera estructura. Dada su distancia de la Tierra, es largo y costoso enviar naves espaciales a ellos, lo que hace que las misiones de reconocimiento sean pocas y distantes entre sí. Y debido a su intensa radiación y fuerte gravedad, cualquier misión que intente estudiarlos debe hacerlo con cuidado.

Y, sin embargo, los científicos han opinado durante décadas que este gigante gaseoso masivo tiene un núcleo sólido. Esto es consistente con nuestras teorías actuales de cómo el Sistema Solar y sus planetas se formaron y migraron a sus posiciones actuales. Mientras que las capas externas de Júpiter están compuestas principalmente de hidrógeno y helio, los aumentos de presión y densidad sugieren que más cerca del núcleo, las cosas se vuelven sólidas.

Estructura y composición:

Júpiter está compuesto principalmente de materia gaseosa y líquida, con materia más densa debajo. Su atmósfera superior está compuesta de aproximadamente 88-92% de hidrógeno y 8-12% de helio en porcentaje de volumen de moléculas de gas, y aprox. 75% de hidrógeno y 24% de helio en masa, con el uno por ciento restante compuesto de otros elementos.

La atmósfera contiene trazas de metano, vapor de agua, amoníaco y compuestos a base de silicio, así como trazas de benceno y otros hidrocarburos. También hay rastros de carbono, etano, sulfuro de hidrógeno, neón, oxígeno, fosfina y azufre. También se han observado cristales de amoníaco congelado en la capa más externa de la atmósfera.

El interior contiene materiales más densos, de modo que la distribución es de aproximadamente 71% de hidrógeno, 24% de helio y 5% de otros elementos en masa. Se cree que el núcleo de Júpiter es una mezcla densa de elementos, una capa circundante de hidrógeno metálico líquido con algo de helio, y una capa externa predominantemente de hidrógeno molecular. El núcleo también ha sido descrito como rocoso, pero esto sigue siendo desconocido también.

En 1997, la existencia del núcleo fue sugerida por mediciones gravitacionales, indicando una masa de 12 a 45 veces la masa de la Tierra, o aproximadamente 4% -14% de la masa total de Júpiter. La presencia de un núcleo también está respaldada por modelos de formación planetaria que indican cómo un núcleo rocoso o helado habría sido necesario en algún momento de la historia del planeta. De lo contrario, no habría sido capaz de recoger todo su hidrógeno y helio de la nebulosa protosolar, al menos en teoría.

Sin embargo, es posible que este núcleo se haya encogido debido a las corrientes de convección de hidrógeno metálico caliente, líquido y mezclado con el núcleo fundido. Este núcleo puede incluso estar ausente ahora, pero se necesita un análisis detallado antes de que esto pueda confirmarse. Se espera que la misión Juno, que se puso en marcha en agosto de 2011 (véase más adelante), proporcione cierta información sobre estas cuestiones y, de ese modo, avance en el problema del núcleo.

Formación y migración:

Nuestras teorías actuales sobre la formación del Sistema Solar afirman que los planetas se formaron alrededor de 4.hace 5 mil millones de años de una Nebulosa Solar (es decir, Hipótesis Nebular). De acuerdo con esta teoría, se cree que Júpiter se formó como resultado de la gravedad que arrastraba nubes de gas y polvo juntas.

Júpiter adquirió la mayor parte de su masa de material sobrante de la formación del Sol, y terminó con más del doble de la masa combinada de los otros planetas. De hecho, se ha conjeturado que Júpiter había acumulado más masa, se habría convertido en una segunda estrella. Esto se basa en el hecho de que su composición es similar a la del ser Solar compuesto predominantemente de hidrógeno.

Además, los modelos actuales de formación del Sistema Solar también indican que Júpiter se formó más lejos de su posición actual. En lo que se conoce como la Hipótesis de la Gran Táctica, Júpiter emigró hacia el Sol y se estableció en su posición actual hace aproximadamente 4 mil millones de años. Esta migración, se ha argumentado, podría haber resultado en la destrucción de los planetas anteriores de nuestro Sistema Solar, que pueden haber incluido Súper Tierras más cercanas al Sol.

Exploración:

Aunque no fue la primera nave espacial robótica en visitar Júpiter, o la primera en estudiarla desde órbita (esto fue hecho por la sonda Galileo entre 1995 y 2003), la misión Juno fue diseñada para investigar los misterios más profundos del gigante joviano. Estos incluyen el interior de Júpiter, la atmósfera, la magnetosfera, el campo gravitacional y la historia de la formación del planeta.

La misión se lanzó en agosto de 2011 y logró orbitar alrededor de Júpiter el 4 de julio de 2016. La sonda entró en su órbita elíptica polar después de completar un disparo de 35 minutos del motor principal, conocido como Inserción Orbital de Júpiter (o JOI). A medida que la sonda se acercaba a Júpiter desde arriba de su polo norte, se le ofreció una vista del sistema joviano, del que tomó una imagen final antes de comenzar JOI.

Desde entonces, la nave espacial Juno ha estado realizando maniobras perijove, donde pasa entre la región polar norte y la región polar sur, con un período de aproximadamente 53 días. Ha completado 5 perijoves desde que llegó en junio de 2016, y está programado realizar un total de 12 antes de febrero de 2018. En este punto, salvo cualquier extensión de la misión, la sonda se retirará de la órbita y se quemará en la atmósfera exterior de Júpiter.

A medida que hace sus pasadas restantes, Juno recopilará más información sobre la gravedad de Júpiter, los campos magnéticos, la atmósfera y la composición. Se espera que esta información nos enseñe mucho sobre cómo la interacción entre el interior de Júpiter, su atmósfera y su magnetosfera impulsa la evolución del planeta. Y, por supuesto, se espera proporcionar datos concluyentes sobre la estructura interior del planeta.

Júpiter tiene un núcleo sólido? La respuesta corta es, no lo sabemos yet todavía. En verdad, podría muy bien tener un núcleo sólido compuesto de hierro y cuarzo, que está rodeado por una gruesa capa de hidrógeno metálico. También es posible que la interacción entre este hidrógeno metálico y el núcleo sólido causara que el planeta lo perdiera hace algún tiempo.

En este punto, todo lo que podemos hacer es esperar que las encuestas y misiones en curso arrojen más pruebas. Es probable que estos no solo nos ayuden a refinar nuestra comprensión de la estructura interna de Júpiter y su formación, sino también a refinar nuestra comprensión de la historia del Sistema Solar y cómo llegó a ser.

Hemos escrito muchos artículos sobre Júpiter para el Universo de Hoy. Aquí Diez Datos Interesantes Sobre Júpiter, ¿Qué Tan Grande es Júpiter?, ¿Cuánto tiempo se tarda en llegar a Júpiter?, ¿Cómo es el clima en Júpiter?, ¿A qué distancia está Júpiter del Sol? y La Órbita de Júpiter. ¿Cuánto dura un Año en Júpiter?

Si desea obtener más información sobre Júpiter, consulte los comunicados de prensa de Hubblesite sobre Júpiter, y aquí hay un enlace a la Guía de Exploración del Sistema Solar de Júpiter de la NASA.

También hemos grabado un episodio de Astronomy Cast sobre Júpiter. Escucha, Episodio 56: Júpiter.