Júpiter es el quinto planeta desde el Sol, y el mayor del sistema solar. Recibió el nombre del rey de los dioses de la mitología romana. Júpiter es 1.400 veces más voluminoso que la Tierra (si estuviera vacío cabrían en su interior más de mil Tierras), pero su masa es sólo 318 veces la de nuestro planeta, esto se debe que es un plantea prácticamente gaseoso. La densidad media de Júpiter es como una cuarta parte de la densidad de la Tierra, lo que indica que este planeta gigante debe estar compuesto de gases más que de metales y rocas como la Tierra y otros planetas.
Da una vuelta alrededor del Sol cada 11,9 años terrestres a una distancia orbital media de 778 millones de kilómetros. El Planeta Tierra y Júpiter tienen períodos en los cuales se acercan y se alejan uno de otro ya que sus órbitas no son todos los años iguales. Este ciclo se produce cada 47 años. La distancia mínima entre ambos planetas es de 590 millones de kilómetros, la cual ocurre al momento de escribir estas líneas en julio de 2013, la distancia máxima entre ambos planetas cuando están en oposición es de 676 millones de kilómetros.
Júpiter tiene un diámetro ecuatorial de 142.800 kilómetros y tarda 9,9 horas en dar una vuelta alrededor de su eje . Esta rápida rotación sumado a que se compone casi por completo de hidrógeno y helio produce un engrosamiento ecuatorial que se aprecia cuando se mira el planeta a través de un telescopio. La rotación no es uniforme y el mismo efecto se nota en el sol.
La atmósfera es muy profunda, comprendiendo quizá al propio planeta, y es de alguna manera como el Sol. Está compuesta principalmente por hidrógeno y helio, con pequeñas cantidades de metano, amoníaco, vapor de agua y otros compuestos. A grandes profundidades dentro de Júpiter, la presión es tan grande que los átomos de hidrógeno se rompen liberando sus electrones de tal forma que los átomos resultantes están compuestos únicamente por protones. Esto da lugar a un nuevo estado del hidrógeno que se denomina hidrógeno metálico y cuya característica principal es que tiene la propiedades físicas de un metal líquido conductor eléctrico.
La dinámica del sistema climático de Júpiter se refleja en unas franjas latitudinales de colores, nubes atmosféricas y tormentas. Los patrones de nubes cambian en horas o días. Estas franjas se aprecian más debido a los colores pastel de las nubes. Estos colores se ven también en la llamada Gran Mancha Roja que es una compleja tormenta de forma oval y con variaciones de color desde rojo ladrillo hasta rosa, que se mueve en sentido antihorario. En su contorno exterior, el material tarda en girar entre cuatro y seis días; cerca del centro, los movimientos son menores e incluso lo hacen en direcciones aleatorias. Muchas otras pequeñas tormentas y remolinos aparecen a lo largo de las bandas nubosas.
Las emisiones de Auroras, similares a las auroras boreales de la Tierra, fueron observadas en las regiones polares de Júpiter. Las emisiones de auroras parecen estar relacionadas con material procedente de Io que cae en espirales sobre la atmósfera de Júpiter a lo largo de las líneas del campo magnético. Se han observado también relámpagos de luz sobre las nubes, similares a los súper relámpagos en las zonas altas de la atmósfera terrestre.
Composición, estructura y campo magnético
El conocimiento científico de Júpiter se enriqueció mucho en 1979 a partir de los satisfactorios lanzamientos realizados por la NASA de las sondas espaciales Voyager 1 y Voyager 2. Las observaciones espectroscópicas realizadas desde la Tierra habían demostrado que la mayor parte de la atmósfera de Júpiter estaba compuesta de hidrógeno molecular, H2. Los estudios de infrarrojos de la sonda espacial Voyager indicaron que el 87% de la atmósfera de Júpiter estaba compuesta de H2, y que el helio, He, formaba la mayor parte del 13% restante. Por la baja densidad observada se deduce que el interior de Júpiter ha de tener, esencialmente, la misma composición que la atmósfera. Por lo tanto, en apariencia, este inmenso mundo está compuesto de los dos elementos más ligeros y más abundantes del Universo, una composición similar a la del Sol y a la de otras estrellas. En consecuencia, Júpiter puede corresponder a una condensación directa de una parte de la nebulosa solar primordial, la gran nube de gas y polvo interestelar a partir de la que se formó todo el sistema solar hace unos 4.600 millones de años.
Los científicos también recogieron una gran cantidad de información sobre Júpiter cuando los fragmentos del cometa Shoemaker-Levy 9 se estrellaron contra el planeta en julio de 1994. Las colisiones agitaron la atmósfera de Júpiter, calentando los gases interiores hasta la incandescencia y sacándolos a la superficie. Los astrónomos capturaron imágenes detalladas de estos gases desde telescopios situados en la Tierra y en el espacio. Utilizaron espectroscopios para el análisis de los gases con el fin de verificar y ampliar sus conocimientos sobre la composición de la atmósfera del planeta.
Júpiter emite más o menos el doble de energía que la que recibe del Sol. La fuente de esta energía es aparentemente una lenta contracción gravitacional de todo el planeta. Júpiter tendría que ser 100 veces mayor para que su masa pudiera iniciar reacciones nucleares como las del Sol y las estrellas.
La atmósfera turbulenta y con muchos tipos de nubes de Júpiter es, por tanto, fría. Con gran abundancia de hidrógeno, predominan las moléculas que contienen este elemento, como el metano, el amoníaco y el agua. Las fluctuaciones periódicas de temperatura en la atmósfera superior de Júpiter revelan una pauta en el cambio de los vientos como la de la región ecuatorial de la estratosfera terrestre. Las fotografías con cambios secuenciales de las nubes jovianas sugieren el nacimiento y deterioro de gigantescos sistemas tormentosos ciclónicos. Los datos obtenidos por la sonda espacial Galileo han contribuido a un mayor conocimiento del planeta.
El amoníaco se congela a las bajas temperaturas de la atmósfera superior (-125 ° C) formando las nubes blancas de cirros que se ven en muchas fotografías del planeta transmitidas por la sonda espacial Voyager. El hidrosulfuro de amonio se puede condensar a niveles más bajos. Las nubes de esta sustancia, coloreadas por otros compuestos, pueden contribuir a la capa de nubes oscuras que se extiende por el planeta. La temperatura en la parte superior de estas nubes es de -50 ° C y la presión atmosférica es alrededor del doble de la presión atmosférica de la Tierra a nivel del mar. A través de agujeros en esta capa de nubes se escapa la radiación de una región en donde se alcanzan temperaturas de 17 ° C. Mediante radiotelescopios sensibles a la radiación que penetra a través de las nubes se ha detectado que la temperatura aumenta al descender hacia las capas más profundas.
Aunque sólo se puede ver directamente la parte más externa de Júpiter, los cálculos muestran que la temperatura y la presión aumentan hacia el interior del planeta. La presión alcanza valores en los que el hidrógeno se licua y después adopta un estado metálico altamente transmisor. En el centro puede existir un núcleo de material parecido al de la Tierra.
En la profundidad de estas capas se genera el campo magnético joviano. En la superficie de Júpiter este campo es 14 veces más fuerte que el de la Tierra. Su polaridad es opuesta a la de la Tierra, de forma que una brújula terrestre que se trasladara a Júpiter apuntaría al Sur. El campo magnético es el responsable de que enormes cinturones de radiación de partículas cargadas retenidas rodeen el planeta a una distancia de 10 millones de kilómetros.
Satélites de Júpiter
Hasta el momento se han descubierto dieciséis satélites de Júpiter. En 1610, Galileo descubrió los cuatro mayores. Fueron recibiendo los nombres de los amantes mitológicos de Júpiter (o Zeus en el panteón griego): Ío, Europa, Ganimedes y Calisto. Esta tradición se ha seguido para denominar los demás satélites o lunas. Observaciones más recientes han demostrado que las densidades medias de las lunas mayores siguen la tendencia aparente del propio sistema solar.
Ío y Europa, cercanos a Júpiter, son densos y rocosos como los planetas interiores.
Ganimedes y Calisto, que se encuentran a más distancia, están compuestos principalmente de hielo de agua y tienen densidades más bajas. Durante la formación de satélites y planetas, su proximidad al cuerpo central (el Sol o Júpiter) evita, claramente, que se condensen las sustancias más volátiles.
Calisto es casi tan grande como Mercurio, y Ganimedes es mayor que éste. Si describieran sus órbitas alrededor del Sol serían considerados planetas. Las cortezas heladas de estos dos cuerpos están marcadas por numerosos cráteres, las marcas de un antiguo bombardeo, probablemente del núcleo de un cometa, similar al bombardeo deasteroides que dejó señales en la Luna de la Tierra. Por el contrario, la superficie de Europa es muy lisa. Está cubierta por una capa de hielo (que puede que cubra una zona global de agua) que emergió del interior del satélite después del bombardeo meteorítico primordial. Una intrincada red de estrías poco profundas cubre la superficie de hielo.
Un equipo de astrónomos de la Universidad John Hopkins (EEUU) descubrió recientemente que Ganimedes tiene una atmósfera de oxígeno muy tenue, con una presión comparable a la de la atmósfera terrestre a una altura de unos 400 metros. Antes de este descubrimiento, estos mismos científicos habían detectado también un tenue velo de oxígeno alrededor de Europa.
El satélite más notable es, sin duda, Ío. Su superficie presenta grandes contrastes: del amarillento al castaño oscuro y áreas blancas con manchas negras. Ío es sacudido por un vulcanismo impulsado por la dispersión de la energía del interior del satélite. Diez volcanes estaban en erupción durante los vuelos espaciales del Voyager en 1979 y, desde entonces, se han detectado otras erupciones. Los orificios emiten dióxido de azufre (SO2), y éste se condensa en la superficie formando una atmósfera local y transitoria. Las regiones blancas son SO2 sólido; las otras marcas están producidas, presumiblemente, por otros compuestos de azufre.
Las restantes lunasson mucho más pequeñas y se han estudiado menos que los cuatro satélites descubiertos por Galileo. Los ocho satélites externos están en dos grupos de cuatro y pueden representar cuerpos apresados.
Los Anillos de Júpiter
Ya cerca del planeta, la nave espacial Voyager 1 descubrió en 1979 un sistema de anillos muy tenue que es invisible desde la Tierra. El material de estos anillos tiene que estar en continua renovación porque se le observa moviéndose en dirección al planeta.
Al contrario que los anillos de Saturno, que presentaban un patrón complejo e intrincado, Júpiter posee un único sistema sencillo de anillos compuesto por un halo interno, un anillo principal y un anillo Gossamer. Para la nave espacial Voyager, el anillo Gossamer parecía un sólo anillo, pero las imágenes captadas por Galileo nos muestran un descubrimiento inesperado, en realidad se trata de dos anillos. Uno está encerrado dentro del otro. Los anillos son muy tenues y están compuestos por partículas de polvo lanzadas al espacio cuando los meteoroides interplanetarios chocan con las cuatro lunas interiores de Júpiter: Metis, Adrastea, Tebe y Amaltea. Muchas de las partículas tienen un tamaño microscópico.
El halo interior tiene forma toroidal y se extiende radialmente desde unos 92.000 kilómetros hasta los 122.500 kilómetros desde el centro de Júpiter. Está formado por partículas de polvo procedentes del borde interior del anillo principal que "florecieron" hacia afuera a medida que caían hacia el planeta. El anillo principal y más brillante se extiende desde el borde del halo hasta los 128,940 kilómetros justo dentro de la órbita de Adrastea. Cerca de la órbita de Metis, el brillo del anillo principal disminuye.
Los dos tenues anillos Gossamer tiene una naturaleza bastante uniforme. El anillo Amaltea Gossamer más interno se extiende desde la órbita de Adrastea hasta la órbita de Amaltea a 181.000 kilómetros del centro de Júpiter. El anillo Tebe Gossamer más tenue se extiende desde la órbita de Amaltea hasta la órbita de Tebe a 221.000 kilómetros.
Los anillos y lunas de Júpiter se mueven en el interior de un intenso cinturón de radiación compuesto por electrones e iones que han sido atrapados por el campo magnético del planeta. Estas partículas y campos comprenden la magnetosfera joviana o entorno magnético, que se extiende desde los 3 a 7 millones de kilómetros hacia el Sol, y se estrecha en forma de manga hasta alcanzar la órbita de Saturno (a una distancia de 750 millones de kilómetros).
