Júpiter es el quinto planeta desde el Sol y el planeta más grande del Sistema Solar. Es el planeta más antiguo del Sistema Solar, por lo que fue el primero en tomar forma a partir de los restos de la nebulosa solar.
Júpiter es el cuarto objeto más brillante del cielo, visible a simple vista. Brilla tanto que incluso Venus se oscurece en comparación. Debido a esto, ha sido observado desde la antigüedad por muchas culturas diferentes. El descubrimiento de Júpiter no puede ser atribuido a alguien.
Sin embargo, Galileo Galilei es el primer astrónomo que ha observado Júpiter a través de su telescopio. Comenzó a realizar extensas observaciones del planeta en 1609. Durante este tiempo y hasta 1610, Galileo descubrió las cuatro lunas más grandes que orbitan alrededor de Júpiter: Io, Europa, Ganímedes y Calisto. Se llaman las lunas de Galileo en su honor.
Al principio pensó en ellas como «estrellas fijas» pero con el tiempo fue testigo de que los objetos cambiaban de posición, e incluso dedujo casi correctamente sus períodos. Este descubrimiento fue revolucionario ya que, en ese momento, la mayor parte de Europa aún respaldaba la teoría de que todos los planetas orbitaban la Tierra.
El descubrimiento de Galileo preparó el camino para el modelo heliocéntrico del sistema solar, en el que los planetas orbitan el Sol. Júpiter era conocido por los babilonios como Marduk, la deidad patrona de la ciudad de Babilonia. Los romanos la llamaban «la estrella de Júpiter», ya que la creían sagrada para el principal dios de la mitología romana, cuyo nombre proviene del compuesto vocativo protoindoeuropeo *Dyēu-pəter.
Júpiter es la contraparte del mítico rey griego de los dioses, Zeus, este nombre se conserva aún hoy en día en el lenguaje griego moderno. Los antiguos griegos solían llamar a Júpiter, Phaethon, que significa «estrella ardiente». Como dios supremo del panteón romano, Júpiter era el dios del trueno, el relámpago y las tormentas, y apropiadamente llamado el dios de la luz y el cielo.
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Formación
A lo largo del universo, hay muchos sistemas planetarios similares al nuestro. La mayoría de ellos contienen planetas terrestres como el nuestro y gigantes gaseosos como Júpiter. Sin embargo, también contienen súper-Tierras – planetas que son varias veces más masivos que la Tierra.
Esto indica que nuestro propio Sistema Solar debería tener también este tipo de planetas y se tiene la hipótesis de que los tuvimos pero colisionaron con Júpiter en la formación temprana del Sistema Solar. Esto dio como resultado la migración de Júpiter desde el sistema solar interior al sistema solar exterior y así permitió que se formaran los planetas solares interiores. Esta teoría se llama la Hipótesis de la Gran Tachuela.
Hay teorías que tienen la hipótesis de que Júpiter pudo haberse formado antes que el Sol, mientras que otras afirman que Júpiter se formó después del sol hace unos 4.500 millones de años. La gravedad arrastró el gas y el polvo en espiral y dio lugar a la creación de Júpiter. Hace unos 4.000 millones de años, Júpiter se estableció en su posición actual en el sistema solar exterior.
Distancia, tamaño y masa
Es el quinto más distante del Sol con una distancia media de unos 5,2 UA. La aproximación más cercana está en 4,9 UA y la más lejana en 5,4 UA. Su posición exacta puede ser comprobada en línea ya que el planeta es rastreado constantemente.
Es el planeta más grande del Sistema Solar, con un radio medio de 69.911 km. Casi 11 veces más grande que la Tierra. El radio de Júpiter es aproximadamente 1/10 del radio del Sol, y su masa es 0,001 veces la masa del Sol, por lo que las densidades de los dos cuerpos son similares.
El diámetro en el ecuador es de unos 88.846 mi / 142.984 km, y en los polos, el diámetro es de sólo 83.082 mi / 133.708 km. La densidad media de Júpiter es de unos 1.326 g/cm3, mucho menor que la de todos los planetas terrestres.
Júpiter es también 2,5 veces más masivo que todos los demás planetas combinados, teniendo 318 veces la masa de la Tierra. Tiene un volumen de unas 1.321 Tierras.
Órbita y rotación
Júpiter rota una vez cada 10 horas – un día joviano – por lo que tiene el día más corto de todos los planetas del sistema solar. Un año joviano, por otro lado, es de unos 12 años terrestres, bastante largo en comparación con sus días cortos. El período orbital es aproximadamente dos quintos del de Saturno. La órbita de Júpiter es elíptica, inclinada unos 1,31 grados en comparación con la de la Tierra.
La excentricidad de la órbita es de alrededor de 0,048. Esto resulta en que su distancia del Sol varía de su perihelio a su aphelio en unos 75 millones de km. La atmósfera superior de Júpiter sufre una rotación diferencial ya que está hecha de gases.
La inclinación axial
Dado que Júpiter tiene una pequeña inclinación axial de sólo 3,13 grados, tiene pequeñas variaciones estacionales Debido a esta baja inclinación, los polos reciben constantemente menos radiación solar que en la región ecuatorial del planeta.
Estructura
Júpiter no tiene una superficie sólida compuesta en su mayoría por gases y líquidos arremolinados como el 90% de hidrógeno y el 10% de helio, muy similar al sol.
Se sabe ahora si Júpiter tiene un núcleo y recientes análisis sugieren que la atmósfera se extiende hasta 3.000 Km. hacia abajo, y debajo de esto hay un océano de hidrógeno metálico que va hasta el centro. Alrededor del 80-90% de su radio se cree que es líquido o técnicamente – plasma conductor de electricidad – puede ser similar al mercurio líquido. La misión Juno revelará más sobre la estructura interna de Júpiter y si de hecho tiene un núcleo.
Atmósfera
La atmósfera de Júpiter es la mayor atmósfera planetaria del Sistema Solar, con una extensión de más de 5.000 km de altitud. Está perpetuamente cubierta de nubes compuestas de cristales de amoníaco y posiblemente de hidrosulfuro de amonio.
Las nubes se encuentran en la tropopausa y están dispuestas en bandas de diferentes latitudes, conocidas como regiones tropicales subdivididas en zonas de tonos más claros y cinturones más oscuros. Debido a sus interacciones, al tener patrones de circulación conflictivos, se crean tormentas y turbulencias.
Velocidades de viento de 100 m/s – 360 km/h son comunes en los chorros zonales. La capa de nubes tiene sólo unos 50 km de profundidad, y consiste en al menos 2 cubiertas de nubes: una región delgada y clara y otra más baja y gruesa.
Se calcula que la atmósfera superior está compuesta de alrededor de 88-92% de hidrógeno y 8-12% de helio. Como los átomos de helio tienen más masa que los de hidrógeno, la composición cambia. Así, se estima que la atmósfera está compuesta aproximadamente por un 75% de hidrógeno y un 24% de helio, mientras que el 1% restante de la masa está formado por otros elementos como metano, vapor de agua, amoníaco, compuestos a base de silicio, carbono, etano, oxígeno y más.
La capa más externa de la atmósfera contiene cristales de amoníaco congelado. Los materiales interiores más densos en masa son aproximadamente 71% hidrógeno, 24% helio y 5% otros elementos. Estas proporciones atmosféricas de hidrógeno y helio se acercan a la composición teórica de la nebulosa solar primordial.
Magnetosfera
El campo magnético de Júpiter es catorce veces más fuerte que el de la Tierra. Va desde 4,2 gauss / 0,42 mT en el ecuador hasta 10-14 gauss / 1,0 – 1,4 mT en los polos.
Esto hace que el campo magnético de Júpiter sea el más fuerte del Sistema Solar, con la excepción de algunos fenómenos llamados «manchas solares», que ocurren en el Sol y que son aún más fuertes.
Se cree que el hidrógeno metálico líquido presente en Júpiter es responsable de esto junto con la actividad volcánica presente en la luna de Júpiter, Io, que emite grandes cantidades de dióxido de azufre formando un toro de gas a lo largo de la órbita de la luna. Este gas se ioniza en la magnetosfera y a través de diferentes influencias crea una lámina de plasma en el plano ecuatorial de Júpiter. Esto causa la deformación del campo magnético del dipolo en el de un magnetodisco.
Como resultado, la aurora de Júpiter es más fuerte también. Produce casi un millón de megavatios. La aurora de la Tierra, en comparación, produce unos 1.000 megavatios. La combinación del poderoso campo magnético y las partículas cargadas de Io en el toro de plasma crea las auroras más brillantes del sistema solar. Tristemente, la mayoría de ellas sólo pueden ser vistas a través del ultravioleta.
Debido a que Júpiter está rodeado por este toro de plasma, producido por su fuerte campo magnético, hace muy difícil que una nave espacial se acerque al planeta, aunque algunas zonas no son tan peligrosas, pero la radiación sigue presente.
Clima
Los datos sugieren que la temperatura en Júpiter varía de -145 grados centígrados en las nubes a temperaturas mucho más altas cerca del centro del planeta. Algunas estimaciones concluyeron que se pondría aún más caliente que la superficie del Sol.
Una de las características clave de Júpiter es su Gran Mancha Roja. Una tormenta que ha existido desde 1831, y posiblemente desde 1665. Este objeto de forma ovalada tiene un tamaño mayor que la Tierra y gira en sentido contrario a las agujas del reloj en un período de seis días. Su altitud máxima es de unos 8 km sobre las cimas de las nubes circundantes. Desde su descubrimiento, ha disminuido en tamaño y las observaciones recientes indican que su longitud se reduce en unos 930 km por año. Las tormentas son comunes en Júpiter, algunas son pequeñas y duran horas mientras que otras son enormes y duran siglos. Velocidades de viento de 100 m/s – 360 km/h son comunes en ciertas partes del planeta.
Lunas
Júpiter fue el rey de las lunas desde hace poco, teniendo un total de 79 satélites conocidos. Recientemente, Saturno destronó a Júpiter teniendo un total de 82 satélites conocidos. Estas clasificaciones pueden cambiar a medida que las observaciones continúan.
De los 79 satélites, 63 tienen menos de 10 km de diámetro, y sólo han sido observados desde 1975. Las lunas de Galilea, Io, Europa, Ganímedes y Calisto son lo suficientemente grandes para ser vistas desde la Tierra con binoculares. Están entre los mayores satélites descubiertos en el Sistema Solar, siendo Ganímedes el más grande de todos los satélites de nuestro sistema solar.
Júpiter tiene tanto lunas regulares como irregulares con más subdivisiones.
Las lunas regulares
Las lunas regulares de Júpiter consisten en las lunas de Galilea y un grupo interno de 4 pequeñas lunas con diámetros menores de 200 km y órbitas con radios menores de 200.000 km. Todas tienen inclinaciones orbitales de menos de medio grado. Las lunas galileas orbitan entre 400.000 y 2.000.000 km. Se cree que estas lunas se formaron junto con Júpiter, ya que tienen órbitas casi circulares cerca del plano del ecuador de Júpiter.
Ganímedes
A pesar de ser el mayor satélite conocido del sistema solar, carece de una atmósfera sustancial. Es el noveno objeto más grande del sistema solar con un diámetro de 5.268 km y es un 8% más grande que el planeta Mercurio, aunque sólo un 45% más masivo.
Fue nombrado en honor al portador mitológico de los dioses griegos, que fue secuestrado por Zeus para este propósito. Es la única luna conocida que tiene un campo magnético y aunque posee un núcleo metálico, tiene el momento de inercia más bajo de cualquier cuerpo sólido en el Sistema Solar.
Fuera de Júpiter, es el séptimo satélite que completa una órbita alrededor de Júpiter en unos 7 días terrestres. Está en una resonancia orbital de 1:2:4 con las lunas Europa e Io. Está compuesto en su mayor parte por cantidades iguales de roca silicatada y hielo de agua, con un núcleo líquido rico en hierro y un océano interno que puede contener más agua que todos los océanos de la Tierra juntos.
Un tercio de su superficie está cubierto por regiones oscuras cubiertas por cráteres de impacto y una región clara, atravesada por extensos surcos y crestas posiblemente debidos a la actividad tectónica debida al calentamiento de las mareas. Tiene una delgada atmósfera compuesta de oxígeno, ozono y otros elementos. Se especula sobre la posible habitabilidad del océano de Ganímedes.
Io
La más interna y la tercera más grande de las cuatro lunas galileas de Júpiter, Io es la cuarta luna más grande del sistema solar con la mayor densidad y la menor cantidad de moléculas de agua de cualquier objeto astronómico conocido en el sistema solar.
Nombrada por el personaje mitológico Io, una sacerdotisa de Hera que se convirtió en una de las amantes de Zeus, Io es el objeto geológico más activo del Sistema Solar con más de 400 volcanes activos.
Esta actividad geológica extrema se debe al calentamiento de las mareas causado por la fricción generada en el interior de Io al ser arrastrada entre Júpiter y las otras lunas de Galilea.
Le toma a Io 1,77 días terrestres orbitar Júpiter. Está fijado a Júpiter por mareas, mostrando sólo un lado de su planeta padre, y tiene un radio medio de 1.131 millas / 1.821 km, ligeramente mayor que la luna de la Tierra.
Muchos de los volcanes de Io producen columnas de 500 km sobre la superficie. Más de 100 montañas se elevan por una extensa compresión en la base de la corteza de silicato de Io. Algunos de estos picos son más altos que el Monte Everest, el punto más alto de la superficie de la Tierra.
Io está compuesto principalmente de roca de silicato que rodea un núcleo de hierro fundido. Las llanuras de Io están cubiertas de azufre y escarcha de dióxido de azufre. Los materiales producidos por el vulcanismo de Io forman su delgada atmósfera, y dan lugar al gran toro de plasma alrededor de Júpiter.
Europa
Europa es la más pequeña de las cuatro lunas de Galilea y la sexta más grande de todas las lunas del Sistema Solar. Fue nombrada en honor a la madre fenicia del rey Minos de Creta y amante de Zeus.
Es ligeramente más pequeña que la luna de la Tierra y tiene un diámetro de 3.100 Km. Está hecha principalmente de roca de silicato y tiene una corteza de hielo de agua, y probablemente un núcleo de hierro-níquel.
Su atmósfera es delgada, compuesta principalmente de oxígeno. La superficie es muy lisa. De hecho, es la más suave de todos los objetos sólidos conocidos en el Sistema Solar. La aparente juventud de la suavidad de la superficie llevó a la hipótesis de que existe un océano de agua debajo de ella, que podría posiblemente albergar vida extraterrestre.
En la actualidad, Europa es probablemente la que más vida tiene o está en desarrollo, y por lo tanto es uno de los objetos más estudiados del sistema solar.
Callisto
Calisto es la segunda luna más grande de Júpiter y la tercera más grande del Sistema Solar después de Ganímedes y la luna de Saturno, Titán. Tiene un diámetro de unos 4.821 km, con un 99% del diámetro del planeta Mercurio pero sólo un tercio de su masa.
Llamada así por una ninfa de la mitología griega, también otra de las amantes de Zeus, Calisto es la luna galilea más lejana que orbita alrededor de Saturno a una distancia de 1,8 millones de Km. No tiene una resonancia orbital como las otras tres lunas galileas, y por lo tanto no se calienta de forma apreciable como las otras. Está mareado con Júpiter y está menos afectado por la magnetosfera de Júpiter que los otros satélites interiores debido a su órbita remota.
Está compuesto principalmente por cantidades iguales de roca y hielo, con una densidad de alrededor de 1,83 g/cm3, el más bajo de los satélites de Júpiter. Las investigaciones de la nave Galileo sugieren que Calisto tiene un núcleo de silicato y posiblemente un océano subterráneo de agua líquida a profundidades de 100 km.
Curiosamente, la superficie de Calisto es la más antigua y con más cráteres del Sistema Solar. Tiene una atmósfera extremadamente fina compuesta de dióxido de carbono y probablemente de oxígeno molecular.
La presencia de un océano dentro de Calisto abre la posibilidad de que pueda albergar vida, pero se cree que las condiciones son menos favorables que en Europa. Sin embargo, se considera el planeta más adecuado para una base humana para la futura exploración del sistema joviano debido a los bajos niveles de radiación.
Lunas irregulares
Las lunas irregulares son pequeñas y tienen órbitas elípticas e inclinadas. Se cree que son asteroides capturados o fragmentos de asteroides capturados. Se desconoce su número exacto, pero se dividen a su vez en subdivisiones – grupos, en los que comparten elementos orbitales similares y por lo tanto pueden tener un origen común.
Hay 4 grupos:
- El grupo del Himalia – un grupo agrupado de lunas con órbitas alrededor de 11 a 12 millones de km de Júpiter.
- El grupo Ananke – un grupo con una órbita retrógrada con fronteras bastante indistintas, con un promedio de 21 millones de km de Júpiter y una inclinación media de 149 grados.
- El grupo Carme – es un grupo con una órbita retrógrada bastante distinta que promedia los 23 millones de km de Júpiter con una inclinación media de 165 grados.
- El grupo Pasifae, un grupo retrógrado muy disperso y sólo vagamente diferenciado que cubre todas las lunas exteriores.
Hay tres lunas irregulares que se destacan de estos grupos:
- Themisto – orbita a mitad de camino entre las lunas de Galilea y el grupo de Himalia.
- Carpo – está en el borde interior del grupo Ananke y orbita alrededor de Júpiter en dirección progradante.
- Valetudo – esta luna tiene una órbita progresiva pero se superpone a los grupos retrógrados y puede resultar en futuras colisiones con esos grupos.
Anillos planetarios
Júpiter tiene un débil sistema de anillos planetarios compuesto de tres segmentos principales: un toro interior de partículas conocido como el halo, un anillo principal relativamente brillante, y un anillo exterior de gosamer.
Parecen estar hechos de polvo en lugar de hielo como en los anillos de Saturno. Se cree que el anillo principal está hecho de material expulsado de los satélites Adrastea y Metis.
En una mansión similar, las lunas Tebas y Amaltea probablemente producen los dos componentes distintos del polvoriento anillo de la góspide.
Habitabilidad de la vida
Como no tiene una verdadera superficie, sino más bien fluidos arremolinados, no es propicio para la vida tal como la conocemos. Ganímedes, Calisto y Europa, por otro lado, tienen mayores posibilidades de mantener la vida.
Planes futuros para Júpiter
Juno es una nave espacial que fue lanzada en 2011 y aún ahora sigue analizando a Júpiter y enviando datos. Ya se han puesto en marcha futuras misiones para Ganímedes, Europa, Calisto e Io. Están programadas para ser lanzadas en 2020 y 2026. La alta probabilidad de vida, la poderosa actividad volcánica y los detalles generales que faltan de Júpiter son fuertes factores que impulsan estas misiones.