El gigante gaseoso que no pudo o no quiso ser estrella
Llévame volando a la Luna, déjame jugar entre las estrellas. Déjame ver cómo es la primavera en Júpiter y en Marte… Fly me to the Moon, Frank Sinatra
Aquí estoy de nuevo y no, no os voy a llevar volando hasta la Luna, ni tan siquiera a Marte. Dejadme que este mes os lleve hasta Júpiter y os cuente unas cuantas cosas de esa enorme, inmensa, inconmensurable bola de gas que ocupa el quinto lugar de los planetas de nuestro sistema solar (contando desde el sol hacia el exterior). Al mismo tiempo pretendo seduciros con sus peculiaridades y características de un modo similar al punto de fascinación que ahora mismo siento al conocer un poco más sobre él.
Júpiter, el mayor de todos los planetas que forman nuestro sistema, el que lleva el nombre del padre de los dioses y de los hombres según la mitología romana (también denominado poéticamente como Jove), el que tiene dos veces y media la masa de todos los demás planetas juntos, al que sólo le faltó incorporar un poco más de materia para haberse convertido en un segundo sol y haber formado un sistema solar binario… pero no, la Tierra jamás hubiese sido Tatooine (el planeta de Luke Skywalker), o tal vez sí pero no estaríamos aquí para ver dos soles luciendo en nuestros cielos, no, la vida en un planeta interior en esas circunstancias sería imposible.
Pero vayamos a los comienzos de nuestro sistema solar. Hace unos cuantos miles de millones de años en la zona de la Vía Láctea que ahora ocupamos las nubes de gases comenzaron a colapsar, es decir, a formar grumos más densos que iban atrayendo cada vez a más materia, lo que suele acabar en la formación de una estrella. Pero es extraño que sólo se configure una, lo normal es que sean sistemas binarios o múltiples (se cree que el 85% de las estrellas no están solas), incluso en cúmulos de hasta miles de estrellas.
En principio ya podemos constatar que nuestro sistema solar es un caso bastante particular. Pero continuemos con los inicios. Debido a complejos procesos en la rotación de esa nube de gas llega un momento en que parte de ese material forma una especie de disco alrededor de la estrella en ciernes (protoestrella), un disco de acreción; parte de ese gas y polvo cae sobre la estrella y otra quedará en el disco, y bajo ciertas condiciones se formarán planetas, constituyendo un sistema planetario, como el nuestro.
No son procesos tranquilos y relajados, sino que se generan violentos choques donde la materia se va traspasando de unos lugares a otros. En nuestro sistema la mayoría del gas fue a parar al Sol, pero aún no se habían dado las condiciones para que este comenzase a fusionar el hidrógeno (es decir, no era una estrella propiamente dicha) cuando casi un uno por mil de ese gas ya había formado lo que hoy conocemos como Júpiter. Pues según los estudios más recientes, no sólo es el planeta más antiguo, sino que también lo es más que el Sol, por poco, pero se formó antes. El resto de gigantes gaseosos no tardaron mucho más en aparecer, pero en esos cientos de miles de años de diferencia, Júpiter era un planeta peregrino, moviéndose a su antojo por todo el sistema y sin mucha oposición
Y aquí tengo que hablar de la hipótesis del Grand Tack (en inglés se usa como un término náutico, algo así como bordada, un brusco viraje cuando se navega contra el viento). Según esta hipótesis, Júpiter se formó a 3’5 UA (1 UA es la distancia entre la Tierra y el Sol) pero en un momento de sus andanzas por el primitivo sistema se acercó lentamente hasta 1’5 UA del Sol, seguido por Saturno, hasta que ambos entraron en una resonancia orbital que los volvió a alejar de manera muy violenta hasta posiciones más alejadas de las que tenían hasta entonces (Júpiter se encuentra actualmente a 5’2 UA y Saturno a unas 7). Posiblemente este brusco y veloz viraje sea la causa del tamaño de Marte, menor del que le correspondería por su posición y de la extraña composición del cinturón de asteroides, ya que Júpiter lo atravesó dos veces dispersando los objetos primero hacia afuera y después hacia adentro. Pero, esto ya lo estudiaremos más detalladamente cuando les toque el turno.
A Júpiter se le conoce desde la antigüedad, los astrónomos babilonios ya lo estudiaban, aunque fue Galileo Galilei el primero que dio información detallada sobre él; descubrió en 1610, gracias al telescopio, las bandas de nubes y que tenía cuatro satélites (los de mayor tamaño, llamados galileanos en su honor) que orbitaban alrededor del planeta lo mismo que hacía la Luna alrededor de la Tierra. Precisamente este descubrimiento confirmaba la teoría heliocéntrica de Copérnico (que murió unos 20 años antes de nacer Galileo) y derribaba el sistema geocéntrico que dominaba la ciencia de esos tiempos, defendida con mano de hierro por las instituciones eclesiásticas. Y por ello Galileo tuvo más que serios problemas con la Inquisición.
Pero esto ya forma parte de la historia y a mí me interesa más el sector de la ciencia, así que intentaré destapar algo de la física y química de este enorme y extraordinario planeta, que es uno de los puntos más brillantes que podemos observar en nuestros cielos nocturnos (sólo superado por la Luna, Venus y, a veces, por Marte).
Es un planeta exterior (al estar más allá del cinturón de asteroides) y un gigante gaseoso. Gigante por sus enormes dimensiones y gaseoso por estar formado sólo por gas (hidrógeno principalmente y helio, la misma composición que el Sol). Se cree que pudiese tener un pequeño núcleo rocoso en el interior, pero aún no se ha podido demostrar… ni negar tampoco, pero de ese interior hablaremos un poco más adelante. Su traslación alrededor del Sol dura unos 12 años, pero su rotación no llega a las 10 horas (9 horas 50 minutos en la zona ecuatorial, 9:55 en el resto del planeta). Estudiar a un planeta formado sólo por nubes es muy difícil y tenemos que hacerlo a partir de datos que podamos medir desde la Tierra. Su periodo de rotación se ha averiguado a través del campo magnético de Júpiter, de una gran intensidad (se extiende entre tres y siete millones de km hacia el Sol pero que hacia el exterior llega hasta la órbita de Saturno, unos 750 millones de km). Es un planeta mucho menos denso que la Tierra (su volumen es 1320 veces mayor que ella, pero su masa sólo es 318 veces mayor), incluso es menos denso que el Sol. Si hubiese aumentado varias veces su propia masa hubiese podido convertirse en una enana marrón (según la fuente que leas, esas veces oscilan entre 15 y hasta 100, ya veis, cómo para fiarse de todas ellas). Aún sin convertirse en una estrella, Júpiter aún libera desde el interior más calor del que recibe del Sol, debido a la fricción de los fluidos que lo forman y a que se encoge unos dos cm al año. Cuando se formó era mucho más caliente y con un diámetro casi el doble del actual.
Antes ya comenté que estudiar a un planeta que se encuentra tan alejado de nosotros es realmente problemático y difícil. Pero los astrofísicos llevan años con una importante ayuda, la abundante cantidad de datos obtenidos de las diferentes misiones espaciales que han pasado por las inmediaciones del planeta joviano. La sonda Pioneer 10 fue la primera en sobrevolarlo en 1973 y un año después, la Pioneer 11; en 1979 fueron las Voyager, quienes descubrieron la actividad volcánica de alguno de sus satélites y su sistema de anillos. En 1995, la sonda Galileo pasó siete años recogiendo datos sobre el planeta y sus satélites.
Otras sondas han pasado cerca para usar su gravedad como fuerza de aceleración y aprovechando para seguir estudiándolo; en 2000 fue la Cassini/Huygens de camino a Saturno y en 2007 la New Horizons con destino a Plutón. La sonda espacial Juno se puso en órbita alrededor del planeta Júpiter en 2016 para estudiar sus auroras, su atmósfera y su magnetosfera y aún continúa orbitando pues se ha extendido la misión más allá de la fecha inicial prevista (de hecho, en marzo de este año se han publicado unas espectaculares fotos de la luna Europa en uno de sus sobrevuelos).
Ha llegado el momento de hablar sobre la atmósfera de Júpiter y de sus características, es decir hablar de casi todo el planeta ya que es gaseoso, pero no entero, ya lo iremos viendo. Está compuesta por hidrógeno (87%), helio (13%) y rastros de metano, amoniaco, sulfuro de hidrogeno y vapor de agua (estos últimos no llegan ni al 0,1% todos juntos). Por el color de sus bandas, se sospecha la presencia de pequeñas cantidades de sodio, potasio y yodo que proporcionan a las nubes tonos amarillos, marrones, blancos y rojos.
La atmósfera es bastante compleja, con nubes y tempestades. Por eso muestra franjas de diversos colores y algunas manchas. A las franjas oscuras se las denomina bandas y a las regiones más claras, zonas. Los fuertes vientos que giran de este a oeste, al tiempo se mueven en direcciones opuestas separando las bandas y oscilando entre los 360 km/h de la zona ecuatorial a los 500 km/h del hemisferio norte, aunque en ocasiones pueden llegar a alcanzar los 640 km/h.
Según los últimos estudios (datos de Juno) estos vientos forman corrientes en chorro que llegan hasta los 3200 km de profundidad. Aún no se tiene totalmente claro cómo se originan esas corrientes, pero han observado que el amoniaco gaseoso viaja hacia arriba y abajo alineado con ellas y empiezan a suponer que quizás tenga algo que ver en su formación. También se ha demostrado que los ciclones son más cálidos en la parte superior de las nubes, con densidades atmosféricas más bajas, mientras que son más fríos en la parte inferior, con densidades más altas. Los anticiclones, que giran en la dirección opuesta, son más fríos en la parte superior pero más cálidos en la parte inferior. Esas tormentas son mucho más altas de lo esperado, extendiéndose a más de 100 km por debajo de las nubes, algunas llegan hasta los 350 km y en el caso de la Gran Mancha Roja, llega a los 500 km de profundidad.
La Gran Mancha Roja, quizás el detalle más conocido de la atmósfera de Júpiter es un enorme anticiclón en el hemisferio sur del planeta, que actualmente tiene un tamaño mayor del doble de la Tierra y que es estable desde hace más de 300 años. En la periferia los vientos alcanzan los 400 km/h y gira en sentido antihorario (lo mismo que los anticiclones terrestres en el hemisferio sur). Lo observó por primera vez Robert Hooke en 1664 y varía mucho de color y tamaño, habiendo disminuido mucho su medida desde los comienzos del siglo XX. Desde marzo de 2006 se ha observado la formación de una segunda mancha roja, muy cercana a la Gran mancha y se le ha llamado la Pequeña Mancha Roja (muy originales no han sido). Se ha originado por la fusión de tres óvalos blancos observados desde 1940 y tras agruparse comenzó a colorearse, lo que sugiere que la tormenta puede estar ganando fuerza.
Las nubes superiores de Júpiter están formadas probablemente de cristales congelados de amoníaco. Por debajo de estas nubes visibles posee. muy posiblemente, nubes más densas de un compuesto químico llamado hidrosulfuro de amonio y en zonas más profundas o de mayor presión se cree que existe una capa aún más densa de nubes de agua, ya que se han observado abundantes descargas eléctricas; dichas tormentas podrían extenderse hasta 150 km en vertical.
Llegado este momento y antes de sumergirme en el interior del planeta quiero mencionar a las auroras polares y a los anillos de Júpiter. Las auroras polares se generan cuando el viento de partículas energéticas de una estrella choca con la magnetosfera (campo magnético) de un planeta. En el caso de Júpiter son inmensas y emiten una gran energía, que llega a la atmósfera en forma de rayos X. Este ha sido unos de los descubrimientos de la Juno.
Los anillos del planeta joviano, que ya comenté fueron observados por primera vez por las Voyager, son muy tenues y muchísimo más simples que los de Saturno. Están formado por polvo provenientes del choque de asteroides y del material de sus satélites que se desprenden por la fuerza gravitacional del planeta. Son cuatro: el más interno es un anillo bastante apagado conocido como Halo. Le sigue un anillo principal, relativamente brillante pero muy delgado, y dos anillos difusos anchos y gruesos, Amaltea y Tebe; estos dos últimos llevan el nombre de las lunas de cuyo material se constituyen.
Y como prometí hace unas líneas, vamos hacia el interior del planeta. Conforme nos vamos adentrando (metafóricamente hablando) la presión y la temperatura van aumentando. El hidrógeno, el helio y los rastros de argón se van comprimiendo progresivamente. Llega un momento en que el hidrógeno molecular se transforma en un líquido de carácter metálico a profundidades de unos 15 000 km bajo la superficie y rodea a todo el centro del planeta, constituyendo un inmenso océano, el mayor de todo el sistema solar, sólo que no es de agua sino de hidrógeno líquido. Deja volar la imaginación porque la imagen lo merece.
Esto se está acabando. Quizás has leído últimamente algún artículo que denomina a Júpiter como el portero (en términos futbolísticos) de la Tierra pues serviría como escudo para parar los objetos transneptunianos que pudiesen llegar hasta nuestro planeta con los problemas correspondientes que esto acarrearía. Como puedes suponer, a estas alturas, hay teorías a favor y en contra pues podrían tanto detenerlos como lanzarlos contra la Tierra. Teorías, hipótesis, a montones, certezas sólo unas pocas.
Quizás te haya llamado la atención que casi no he hablado de sus satélites, sólo algún liero comentario de pasada. Efectivamente, porque este mes no toca. Les guardo un artículo propio, se lo merecen. Los editores de la revista también, cinco páginas ya son más que suficiente. Te prometo que también hablaré de la nueva misión, la JUICE, que ahora mismo viaja hacia las lunas de Júpiter (despegó esta primavera) y que no llegará allí hasta dentro de ocho años. Tan sólo su trayectoria ya es apasionante.
Y como siempre os digo, nos volveremos a ver a principios de julio, que os necesito ahí delante. Cuidaros mucho, que vosotros sí que realmente merecéis la pena.
