Júpiter
(Griego: Zeus)
era el rey de los dioses, gobernador del olimpo y patrón del estado
romano. Zeus era el hijo de Cronos
(Saturno).
Júpiter es el cuarto objeto más
brillante del cielo (tras
el Sol, la Luna y Venus;
a veces Marte también es más brillante).
Se conoce desde tiempos prehistóricos. El descubrimiento
en 1610 por parte de Galileo de
las cuatro lunas principales de Júpiter: Io,
Europa, Ganimedes
y Calisto (conocidas tambien como los satélites
Galileanos) fué el primer descubrimiento
de un centro de movimientos aparentemente no centrado en la Tierra. Fué
un punto a favor de la teoría heliocéntrica
de Copérnico sobre el
movimiento de los planetas; El apoyo declarado de Galileo a la teoría
de Copérnico le supuso el arresto por parte de la Inquisición.
Fué forzado a renegar de sus creencias y arrestado en su casa por
el resto de su vida.
Júpiter fué visitado por
primera vez por el Pioneer 10
en 1973 y posteriormente por los Pioneer
11, Voyager 1, Voyager
2 y Ulysses. La astronave
Galileo está en órbita
actualmente alrededor de Júpiter y enviará datos desde allí
durante los dos próximos años.
Los
planetas gaseosos no tienen superficies
sólidas, sencillamente su materia gaseosa se hace más densa
con la profundidad (el radio y el diámetro indicados para estos planetas
se refieren al nivel correspondiente a una presión de 1 atmósfera).
Lo que vemos al mirar a estos planetas es la parte superior de las nubes
más altas de su atmósfera (ligeramente por encima del nivel
de 1 atmósfera de presión).
Júpiter tiene un 90% de hidrógeno
y un 10% de helio
(en número de átomos, ó un 75/25% en masa) con restos
de metano, agua, amoniaco y "rocas". Lo cual se parece bastante a la composición
de la Nebulosa Solar a partir de
la que se formó el sistema solar. Saturno
tiene una composición parecida, pero Urano
y Neptuno tienen mucho menos hidrógeno
y helio.
Nuestro conocimiento del interior de
Júpiter (y los demás gigantes gaseosos) es, en gran parte,
indirecto y parece que permanecerá así por algún tiempo.
(Los datos de la sonda
atmosférica de la Galileo
corresponden sólo a unos 150 km bajo la capa nubosa.)
Júpiter probablemente tiene
un núcleo de material rocoso que alcanzaría unas 10
a 15 masas terrestres.
Sobre el núcleo
descansa la masa principal del planeta en forma de hidrógeno metálico
líquido. Esta forma exótica del más común
de los elementos sólo es posible a presiones de más de 4 millones
de bares, tal y como ocurre en el interior
de Júpiter (y Saturno). El hidrógeno metálico líquido
consiste en protones y electrones ionizados (como en el interior del
Sol pero a una temperatura bastante más baja). A la temperatura y
presión del interior de Júpiter el hidrógeno es un
llíquido, no un gas. Es un conductor de la electricidad y la fuente
del campo magnético de Júpiter. Probablemente esta capa también
contiene algo de helio y resto de varios tipos de "Hielos".
La capa más externa está
compuesta fundamentalmente de hidrógeno y helio moleculares normales
que son líquidos en profundidad y gaseosos hacia el exterior. La
atmósfera que vemos es sólo la parte superior de esta gruesa
capa. También están presentes en pequeñas cantidades
agua, dióxido de carbono, metano y otras moléculas sencillas.
Se
cree que existen tres capas distintas de nubes compuestas de hielo de amoniaco,
hidrosulfuro de amonio y una mezcla de hielo y agua. Sin embargo, los resultados
preliminares de la sonda de la nave Galileo muestran sólo ligeras
señales de nubes (un instrumento parece haber detectado la capa superior
mientras que otro parece haber visto la segunda). Pero el punto de inmersión
(izquierda) era inusual. Las observaciones desde telescopios terrestres
y otras recientes
observaciones de la Galileo sugieren que el punto de entrada puede muy
bien haber resultado uno de las zonas más cálidas y menos
nubosas de Júpiter en esas fechas.
Datos
de la sonda atmosférica de la Galileo indican que hay mucha menos
agua de lo esperado. Se esperaba que la atmósfera de Júpiter
podría contener el doble de oxígeno (combinado con hidrógeno
para constituir agua). Pero ahora se cree que la cantidad es mucho menor
que la del Sol. También reslutó sorprendente la elevada temperatura
y densidad de las cpas superiores de la atmósfera.
Júpiter
y los demás planetas gaseosos tiene vientos de elevadas velocidades
confinados en anchas bandas de latitudes. Los vientos soplan en direcciones
opuestas en bandas contiguas. Las pequeñas diferencias de temperatura
y composición química entre unas y otras son los responsables
de las bandas coloreadas que le dan a Júpiter su aspecto característico.
Las bandas de colores pálidos se llaman zonas; las oscuras
cinturones. Hace tiempo que se conoce la existencia de bandas en
Júpiter, pero los complejos vértices de las regiones limítrofes
entre bandas fuerón observados inicialmente por el Voyager. Los datos
de la sonda Galileo indican que los vientos son incluso más fuertes
de lo esperado (más de 600 km/h) y son tan profundos como la sonda
fué capaz de verificar; pueden alcanzar miles de km hacia el interior
del planeta. También se encontro que la atmósfera de Júpiter
es muy turbulenta. Esto indica que los vientos de Júpiter son provocados,
en gran parte, por el calor interno del planeta más que por la acción
solar como ocurre en la Tierra.
Los vivos colores que muestran las
nubes se deben, probablemente, a reacciones químicas entre los restos
de elementos que hay en la atmósfera, quizás con la ayuda
del azufre cuyos compuestos muestran una amplia variedad de colores, pero
se desconocen los detalles.
Los colores están relacionados
con la altura: el azul más abajo, seguido por marrones y blancos
con el rojo en lo más alto. A veces se pueden ver las capas inferiores
a través de agujeros en las capas externas.
Desde
hace más de 300 años se puede observar desde la Tierra la Gran
Mancha Roja (GRS, Great Read Spot). Su descubrimiento se atribuye normalmente
a Cassini, a a Robert Hooke en el
siglo XVII. La gran mancha es un óvalo de unos 12.000 por 25.000
km, lo bastante grande como para contener dos Tierras. Otros óvalos
similares son visibles desde hace décadas. Las observaciones en infrarrojos
y la dirección de su giro indican que la gran mancha es una región
de altas presiones cuyas nubes superiores están considerablemente
más altas y más frías que las regiones adyacentes.
Se han detectado estructuras similares en Saturno y Neptuno.
Se desconoce cómo pueden persistir tales estructuras durante tanto
tiempo.
Júpiter emite más enrgía
al espacio de la que recibe del sol. El interior de Júpiter está
caliente: el núcleo puede estar a más de 20.000 K. El calor
es generado por el mecanismo de Kelvin-Helmholtz,
la paulatina compresión gravitacional del planeta. (Júpiter
NO produce energía por fusión
nuclear como el Sol; es demasiado pequeño y su interior muy frío
para iniciar reacciones nucleares) El calor interior probablemente produce
convección en el interior
de las cpas líquidas de Jupiter y debe ser el responsable de los
complejos movimientos que vemos en las capas nubosas. Saturno y Neptuno
son parecidos a Júpiter en este aspecto, pero, extrañamente,
Urano no lo es.
Júpiter es casi tan grande
en diámetro como un planeta gaseoso pueda ser. Si se le añadiese
más material, sería comprimido por la graveda de manera que
el radio total no aumentaría apreciablemente. Una estrella puede
ser mayor sólo gracias a su fuente (nuclear) de calor interno. (Pero
Júpiter tendría que ser al menos 80 veces más pesado
para convertirse en una estrella.)
Júpiter tiene un gran campo magnético,
mucho mayor que el terrestre. Su magnetósfera
se extiende más de 650 millones de km (más allá de
la órbita de Saturno). (Adviértase que la magnetósfera
de Júpiter no es en absoluto esférica -- se extiende "solo"
unos pocos millones de km en dirección hacia el Sol.) Por lo tanto,
las lunas de Júpiter se encuentran dentro de su magnetósfera,
un hecho que puede explicar en parte la actividad de Io.
Desgraciadamente para los futuros viajeros espaciales y los diseñadores
de las Voyager y Galileo, el entorno cercanoa Júpiter contiene elevados
niveles de partículas energéticas atrapadas por el campo magnético
de Júpiter. Esta "radiación" es similar, pero mucho más
intensa, a la encontrada en los cinturones de Van
Allen en la Tierra. Serían letales de inmediato para un humano
desprotegido.
La sonda atmosférica de la Galileo
descubrió un nuevo cinturón de radiaciónentre los anillos
de Júpiter y las capas superiores de la atmósfera. Este nuevo
cinturón es, aproximadamente, 10 veces más intenso que los
cinturones de Van Allen. Sorprendentemente, se encontró que este
nuevo cinturón contiene iones de Helio de alta energía de
origen desconocido.
Júpiter
tiene anillos como Saturno, pero mucho más débiles y menores
(derecha). Resultaron totalmente inesperados y solo fueron descubiertos
cuando dos de los científicos del Voyager 1 insitieron en que tras
viajar mil millones de km merecía la pena echar un vistazo y comprobar
si existía algún anillo. El resto del equipo pensaba que la
probabilidad de encontrar algo era nula, pero el caso es que allí
estaban. Fué todo un hallazgo. Desde entonces han sido captados
en el infra-rojo desde telescopios terrestres y por la Galileo.
Contrariamente a los de Saturno, los
anillos de Júpiter son oscuros (albedo
sobre 0.05). Probablemente están compuestos de gránulos muy
pequeños de material rocoso. Y en contraste con los de Saturno, parece
que no contienen hielo.
Las partículas de los anillos
de Júpiter no es probable que permanezcan por mucho tiempo en ellos
(debido a la resistencia atmosférica y magnética). La Galileo
encontró clara evidencia de que los anillos son alimentados continuamente
por polvo formado por los enérgicos (a causa del gran campo ravitacional
de Júpiter) impactos de meteoritos en las cuatro lunas
internas. El halo del anillo más interno está ensanchado
por la interacción con el campo magnético de Júpiter.
En
Julio de 1994, el Cometa Shoemaker-Levy 9 colisionó
con Júpiter con resultados espectaculares (izquierda). Los efectos
fueron claramente visibles incluso con telescopios de aficionado. Los restos
de la colisión se mantuvieron visibles para el HST durante casi un
año.
Cuando aparece en el cielo nocturno,
Júpiter suele ser la "estrella" más brillante del firmamento
(sólo es superado por Venus, que raramente es visible de noche).
Las cuatro lunas galileanas se ven facilmente con binoculares; con un pequeño
telescopio astronómico se pueden observar unas cuantas bandas y
la Gran MAncha Roja. Hay varias Web
sites que muestran la posición actual de Júpiter. Se
pueden crear cartas detalladas y personalizadas con los programas
planetarios tales como Starry
Night.
Satélites de Júpiter
Júpiter tiene 16 satélites conocidos, las cuatro grandes lunas
Galileanas y 12 pequeñas.
Júpiter se está frenando muy lentamente debido a las fuerzas
de marea que generan los satélites galileanos. Igualmente, esas
fuerzas están cambiando las órbitas de los satélites,
alejándolos poco a poco de Júpiter.
- Io, Europa y Ganímedes están sincronizados por las fuerzas
de marea en una resonancia orbital
1:2:4 y sus órbitas evolucionan unidas. Calisto casi forma parte
de esta unión. En unos pocos millones de años, también
estará bloqueado, orbitando con un periodo exactamente doble al
de Ganímedes y ocho veces el de Io.
-
Los satélites de Júpiter han recibido nombres de personajes
de la vida de Zeus (fundamentalmente sus amantes).
Distancia Radio Masa
Satélite (x1000 km) (km) (kg) Descubridor Fecha
--------- -------- ------ ------- ---------- -----
Metis 128 20 9.56e16 Synnott 1979
Adrastea 129 10 1.91e16 Jewitt 1979
Amalthea 181 98 7.17e18 Barnard 1892
Thebe 222 50 7.77e17 Synnott 1979
Io 422 1815 8.94e22 Galileo 1610
Europa 671 1569 4.80e22 Galileo 1610
Ganimedes 1070 2631 1.48e23 Galileo 1610
Calisto 1883 2400 1.08e23 Galileo 1610
Leda 11094 8 5.68e15 Kowal 1974
Himalia 11480 93 9.56e18 Perrine 1904
Lysithea 11720 18 7.77e16 Nicholson 1938
Elara 11737 38 7.77e17 Perrine 1905
Ananke 21200 15 3.82e16 Nicholson 1951
Carme 22600 20 9.56e16 Nicholson 1938
Pasiphae 23500 25 1.91e17 Melotte 1908
Sinope 23700 18 7.77e16 Nicholson 1914
Los valores para los satélites menores son aproximados.
Los anillos de Júpiter
Distancia Ancho Masa
Anillo (km) km) (kg)
---- -------- ----- ------
Halo 92000 30500 ?
Principal 122500 6440 1e13
Encaje 128940 100000 ?
(La distancia está tomada desde el centro de Júpiter hasta
el borde interno de cada anillo)
Más sobre Júpiter y sus satélites
Cuestiones pendientes
- La sonda atmósferica de la Galileo
nos ha proporcionado las primeras medidas directas de la atmósfera
de Júpiter, nuestros primeros datos sobre la química de
un gigante gaseoso. Los análisis iniciales indican un nuevo enigma
¿porqué hay tan poca agua en la atmósfera de Júpiter?
Hay un creciente consenso
sobre la sospecha de que la sonda entró en un lugar inusualmente
seco pero se hace necesario recoger más datos.
-
¿Hasta qué profundidad en el interior se extienden las zonas
de vientos? ¿Qué mecanismo las produce?
-
¿Porque es tan estable la Gran Mancha Roja? En la actualidad hay
varios modelos teóricos que parecen funcionar. Necesitamos más
datos para decidir entre ellos.
-
¿Cómo podemos conseguir más información sobre
el interior? Se ha producido
Hidrógeno metálico líquido en el "Lawrence Livermore
National Laboratory" pero se desconocen en gran medida sus propiedades.
-
¿Porqué los anillos de Júpiter son tan oscuros mientras
que los de Saturno son tan brillantes?
Expreso a Io
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