¿Hay un extraño líquido en el interior de Júpiter?

¿Hay un extraño líquido en el interior de Júpiter?

Agosto 27, 2011: El pasado 5 de agosto, despegó la sonda espacial Juno para comenzar un viaje de 5 años hacia un mundo extraño: el planeta Júpiter.

El lanzamiento de la sonda Juno tuvo lugar el 5 de agosto de 2011, en el Centro Espacial Kennedy (Kennedy Space Center o KSC, por su sigla en idioma inglés). Créditos: R.S. Wright Jr.

Júpiter tiene una larga lista de rarezas. Para empezar, es enorme, contiene el 70% del material planetario de nuestro sistema solar; aun así, no es como el mundo rocoso que yace debajo de nuestros pies. Júpiter es tan gaseoso, que se parece más a una estrella. La atmósfera de Júpiter fabrica huracanes, los cuales son el doble de ancho que la Tierra misma, monstruos que generan vientos de casi 644 kilómetros por hora (400 millas por hora), y rayos que son 100 veces más brillantes que los rayos terrestres. El planeta gigante también emite un tipo de radiación que resulta letal para los seres humanos sin protección.
De cualquier forma, la característica más extraña de Júpiter puede ser una "sopa" en sus profundidades, compuesta de un líquido exótico que ocupa 40.233 km (25.000 millas), y que se agita en su interior, denominado: hidrógeno líquido metálico.
“Aquí en la Tierra, el hidrógeno es un gas transparente e incoloro”, dice Scott Bolton, quien es el investigador principal de la misión Juno. “Pero en el centro de Júpiter, el hidrógeno se convierte en algo extraño”.
Júpiter está compuesto de un 90% de hidrógeno¹, un 10% de helio y una pizca de los otros elementos. En las capas de gas más externas de este gigante, el hidrógeno es un gas al igual que en la Tierra. Pero a medida que se va más profundo, una presión atmosférica intensa gradualmente convierte el gas en un líquido denso². Finalmente, la presión se torna tan grande que "exprime" los electrones hacia afuera de los átomos de hidrógeno y el líquido se vuelve conductor, como el metal.
¿Cómo es este líquido?
“El hidrógeno líquido metálico tiene baja viscosidad, como el agua, y es un buen conductor eléctrico y térmico”, dice David Stevenson, de Caltech, quien es experto en formación, evolución y estructura planetaria. “Como si fuera un espejo, refleja la luz; de modo que, si usted estuviera inmerso en él (ojalá que nunca lo esté), no podría ver nada”.

¿Qué hay en el interior de Júpiter? Haga clic en la imagen para ver un video ScienceCast sobre los misterios que se ocultan en el interior de Júpiter (en idioma inglés).

Aquí en la Tierra, se ha fabricado hidrógeno líquido metálico en experimentos llevados a cabo con ondas de choque pero, como dicho hidrógeno no se mantiene en esa forma, sólo se ha producido en pequeñas cantidades durante períodos muy cortos. Si los investigadores están en lo correcto, el núcleo de Júpiter puede estar repleto de océanos de este líquido.
Hay tanto hidrógeno líquido metálico en el interior de Júpiter que transforma al planeta en un enorme generador. “Una capa profunda de hidrógeno líquido metálico y la rápida rotación de Júpiter (aproximadamente 10 horas) crean un campo magnético de 724.200 millones de kilómetros (450 millones de millas) de largo; el más grande en el sistema solar”, comenta Bolton. La magnetósfera de Júpiter puede producir hasta 10 millones de amperes de corriente eléctrica, con auroras que encienden los polos de Júpiter de una manera más brillante que cualquier otro planeta.
A pesar de que los científicos están muy seguros de que el hidrógeno líquido metálico existe en el interior de Júpiter, no saben exactamente cómo está estructurado el interior de este planeta gigante. Por ejemplo, ¿dónde es que el hidrógeno se transforma en conductor? ¿Tiene Júpiter en su interior un núcleo de elementos pesados?
La misión Juno servirá para responder todas estas preguntas clave.

“Al confeccionar mapas del campo magnético de Júpiter, así como del campo gravitacional y de la composición atmosférica, Juno nos dará valiosa información sobre cómo está compuesto el interior de Júpiter”.
Es importante entender a este gigante ya que ejerció una gran influencia en la formación del sistema solar. Júpiter se formó de la mayoría de los restos que quedaron después de que el Sol tomó su forma a partir de la nebulosa solar. Este planeta conserva el estado y la composición del material que quedó justo después de que se formó el Sol.
“Él tiene la receta secreta mediante la cual se formaron los primeros planetas de nuestro sistema solar”, dice Bolton. "Y nosotros la queremos”.
Con el lanzamiento que tuvo lugar el viernes pasado, “Júpiter se convierte en nuestro laboratorio, y Juno en nuestro instrumento, para descubrir los secretos de los gigantes gaseosos”, afirma Bolton. En realidad, lo que descubra Juno podría ser muy raro.
Autor: Dr. Tony Phillips Funcionaria Responsable de NASA: Ruth Netting Editor de Producción: Dr. Tony Phillips
Traducción al Español: Sol Gil
"mailto:angelaborghetti@neotranslations.com">Angela Atadía de Borghetti
Formato: Sol Gil

¿Qué hay en el interior de Júpiter?

¿Qué hay en el interior de Júpiter?

Julio 29, 2011: Las nubes de Júpiter, que forman remolinos, pueden verse claramente a través de cualquier telescopio portátil. Sin más esfuerzo que el que toma agacharse para ver por el ocular, es posible observar sistemas de tormentas más grandes que el planeta Tierra, los cuales navegan a lo largo de rojizos cinturones de nubes, que se extienden por cientos de miles de kilómetros alrededor del vasto ecuador del planeta gigante. Son fascinantes.

Concepto artístico de la sonda Juno, en Júpiter. [Más información]

Y también son un problema. De acuerdo con la opinión de muchos investigadores, lo que resulta realmente interesante —desde las raíces de las gigantescas tormentas hasta las enormes cantidades de materia exótica— yace a gran profundidad. Y las nubes ocultan todos esos misterios de nuestra vista.
La sonda Juno, de la NASA, cuyo lanzamiento hacia el espacio está programado para el próximo 5 de agosto, podría cambiar esa situación. El objetivo de la misión es responder la pregunta: ¿Qué hay en el interior de Júpiter?
"Nuestro conocimiento de Júpiter es literalmente poco profundo", dice Scott Bolton, quien es el investigador principal del proyecto Juno, en el Instituto de Investigaciones del Suroeste (SouthWest Research Institute o SWRI, por su sigla en idioma inglés), ubicado en San Antonio, Texas. "Incluso la sonda Galileo, que se sumergió en las nubes jovianas en 1995, no penetró más allá de un 0,2% del radio de Júpiter".
Hay muchas preguntas básicas que los científicos quisieran responder, como por ejemplo: ¿hasta qué profundidad llega la Gran Mancha Roja? ¿Qué cantidad de agua contiene Júpiter? o ¿Cuál es el material exótico del que está hecho el núcleo del planeta?
La sonda Juno levantará el velo sin tener que sumergirse en las nubes de Júpiter. Bolton explica cómo lo hará: "Sobrevolando a una altura de apenas 5.000 km sobre las nubes, Juno pasará todo un año orbitando a Júpiter más cerca de lo que lo han hecho las sondas enviadas allí con anterioridad. El patrón de vuelo de la sonda está hecho para cubrir todas las latitudes y longitudes, permitiéndonos de este modo confeccionar un mapa completo del campo gravitacional de Júpiter y, por lo tanto, averiguar cómo están organizadas sus capas internas".
Júpiter está compuesto principalmente de hidrógeno, pero sólo las capas superiores podrían estar hechas de gas. A gran profundidad en el interior de Júpiter, los científicos creen que altas temperaturas y aplastantes presiones transforman el gas en una forma exótica de materia llamada hidrógeno metálico líquido —un forma líquida del hidrógeno que es muy parecida al resbaladizo mercurio con el que se solían rellenar los viejos termómetros. El poderoso campo magnético de Júpiter puede, casi con certeza, tener origen en la acción de dínamo dentro de aquel vasto reino de fluido, que conduce electricidad.

Haga clic para ver un video de ScienceCast titulado "¿Qué hay en el interior de Júpiter?" ("What's inside Jupiter") [Video (en idioma inglés únicamente)]

"Los magnetómetros de Juno van a confeccionar mapas precisos del campo magnético de Júpiter", dice Bolton. "Esto nos va a decir muchas cosas sobre la dínamo magnética interior del planeta [y sobre el papel que juega el hidrógeno metálico líquido]".
Juno también explorará la atmósfera joviana usando un conjunto de radiómetros de microondas.
"Nuestros sensores pueden medir la temperatura y el contenido acuoso a profundidades donde la presión es 50 veces más grande que la que la sonda Galileo experimentó", dice Bolton.
El contenido acuoso de Júpiter es particularmente interesante. Hay dos teorías principales sobre el origen de Júpiter: una sostiene que Júpiter se formó más o menos en el mismo lugar en el que se encuentra en la actualidad, mientras que la otra sugiere que Júpiter se formó a una mayor distancia del Sol, para luego emigrar a su órbita actual. (Imagine el caos que podría haber causado un planeta gigante al emigrar hacia el interior del sistema solar.) Las dos teorías predicen diferentes cantidades de agua en el interior de Júpiter, así que Juno debería ser capaz de distinguir una de la otra, o de rechazar ambas.

Finalmente, la sonda Juno tendrá una vista sin igual de las más poderosas auroras boreales del sistema solar.
Finalmente, la sonda Juno tendrá una vista sin igual de las más poderosas auroras boreales del sistema solar.
"La órbita polar de Juno es ideal para estudiar las auroras de Júpiter", explica Bolton. "Son realmente fuertes y aún no entendemos por completo cómo se forman".
A diferencia de lo que sucede en la Tierra, donde las auroras se encienden como respuesta a la actividad solar, Júpiter produce sus propias auroras. La fuente de energía es la propia rotación del planeta gigante. Aunque Júpiter es diez veces más ancho que la Tierra, logra girar sobre su eje 2,5 veces más rápido que lo que lo hace nuestro pequeño mundo. Como cualquier estudiante de primer año de ingeniería sabe, si se hace rotar un imán —y en ese sentido Júpiter es un imán muy grande— se generará electricidad. Los campos eléctricos inducidos aceleran partículas hacia los polos de Júpiter, donde se lleva a cabo la acción de las auroras. Algo notable es que muchas de las partículas que caen en forma de lluvia sobre los polos de Júpiter parecen ser eyectadas desde volcanes ubicados en su luna Io. Cómo es que este complicado sistema funciona, aún es un rompecabezas.
Es un rompecabezas del que el público será testigo a corta distancia, gracias a JunoCam —un instrumento especialmente hecho para propósitos de divulgación de la ciencia, con un diseño inspirado en la cámara que será portada por el vehículo explorador de Marte, Curiosity (Curiosidad, en idioma español). Cuando Juno sobrevuele a baja altura sobre las nubes jovianas, el instrumento JunoCam trabajará tomando imágenes que superarán en calidad a las mejores imágenes de Júpiter tomadas con el Telescopio Espacial Hubble.
"JunoCam nos mostrará lo que veríamos si fuésemos astronautas en órbita alrededor de Júpiter", dice Bolton. "Y yo estoy esperando con ansiedad que eso suceda".
De acuerdo con los planes, la sonda Juno llegará al planeta Júpiter en el año 2016.
"La órbita polar de Juno es ideal para estudiar las auroras de Júpiter", explica Bolton. "Son realmente fuertes y aún no entendemos por completo cómo se forman".
A diferencia de lo que sucede en la Tierra, donde las auroras se encienden como respuesta a la actividad solar, Júpiter produce sus propias auroras. La fuente de energía es la propia rotación del planeta gigante. Aunque Júpiter es diez veces más ancho que la Tierra, logra girar sobre su eje 2,5 veces más rápido que lo que lo hace nuestro pequeño mundo. Como cualquier estudiante de primer año de ingeniería sabe, si se hace rotar un imán —y en ese sentido Júpiter es un imán muy grande— se generará electricidad. Los campos eléctricos inducidos aceleran partículas hacia los polos de Júpiter, donde se lleva a cabo la acción de las auroras. Algo notable es que muchas de las partículas que caen en forma de lluvia sobre los polos de Júpiter parecen ser eyectadas desde volcanes ubicados en su luna Io. Cómo es que este complicado sistema funciona, aún es un rompecabezas.
Es un rompecabezas del que el público será testigo a corta distancia, gracias a JunoCam —un instrumento especialmente hecho para propósitos de divulgación de la ciencia, con un diseño inspirado en la cámara que será portada por el vehículo explorador de Marte, Curiosity (Curiosidad, en idioma español). Cuando Juno sobrevuele a baja altura sobre las nubes jovianas, el instrumento JunoCam trabajará tomando imágenes que superarán en calidad a las mejores imágenes de Júpiter tomadas con el Telescopio Espacial Hubble.
"JunoCam nos mostrará lo que veríamos si fuésemos astronautas en órbita alrededor de Júpiter", dice Bolton. "Y yo estoy esperando con ansiedad que eso suceda".
De acuerdo con los planes, la sonda Juno llegará al planeta Júpiter en el año 2016.
Autor: Dr. Tony Phillips
Funcionaria Responsable de NASA: Ruth Netting
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips Traducción al Español: Carlos Román Zúñiga
Editora en Español: Angela Atadía de Borghetti
Formato: Carlos Román Zúñiga

¿ QUE HAY DENTRO DE JUPITER ?

What Lies Inside Jupiter?

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July 29, 2011: Jupiter's swirling clouds can be seen through any department store telescope. With no more effort than it takes to bend over an eyepiece, you can witness storm systems bigger than Earth navigating ruddy belts that stretch hundreds of thousands of kilometers around Jupiter's vast equator. It's fascinating.

An artist's concept of Juno at Jupiter. [more]

It's also vexing. According to many researchers, the really interesting things--from the roots of monster storms to stores of exotic matter--are located at depth. The clouds themselves hide the greatest mysteries from view.
NASA's Juno probe, scheduled to launch on August 5th, could change all that. The goal of the mission is to answer the question, What lies inside Jupiter?
"Our knowledge of Jupiter is truly skin deep," says Juno's principal investigator, Scott Bolton of the SouthWest Research Institute in San Antonio, TX. "Even the Galileo probe, which dived into the clouds in 1995, penetrated no more than about 0.2% of Jupiter’s radius."
There are many basic things researchers would like to know—like how far down does the Great Red Spot go? How much water does Jupiter hold? And what is the exotic material near the planet's core?
Juno will lift the veil without actually diving through the clouds. Bolton explains how: "Swooping as low as 5000 km above the cloudtops, Juno will spend a full year orbiting nearer to Jupiter than any previous spacecraft. The probe's flight path will cover all latitudes and longitudes, allowing us to fully map Jupiter's gravitational field and thus figure out how the interior is layered."
Jupiter is made primarily of hydrogen, but only the outer layers may be in gaseous form. Deep inside Jupiter, researchers believe, high temperatures and crushing pressures transform the gas into an exotic form of matter known as liquid metallic hydrogen--a liquid form of hydrogen akin to the slippery mercury in an old-fashioned thermometer. Jupiter's powerful magnetic field almost certainly springs from dynamo action inside this vast realm of electrically conducting fluid.

Click to view a ScienceCast video entitled, "What Lies Inside Jupiter?" [video]

"Juno's magnetometers will precisely map Jupiter's magnetic field," says Bolton. "This will tell us a great deal about the planet's inner magnetic dynamo [and the role liquid metallic hydrogen plays in it]."
Juno will also probe Jupiter's atmosphere using a set of microwave radiometers.
"Our sensors can measure the temperature and water content at depths where the pressure is 50 times greater than what the Galileo probe experienced," says Bolton.
Jupiter's water content is of particular interest. There are two leading theories of Jupiter's origin: One holds that Jupiter formed more or less where it is today, while the other suggests Jupiter formed at greater distances from the sun, later migrating to its current location. (Imagine the havoc a giant planet migrating through the solar system could cause.) The two theories predict different amounts of water in Jupiter's interior, so Juno should be able to distinguish between them—or rule out both.

Finally, Juno will get a grand view of the most powerful Northern Lights in the Solar System.
"Juno's polar orbit is ideal for studying Jupiter's auroras," explains Bolton. "They are really strong, and we don't fully understand how they are created."
Unlike Earth, which lights up in response to solar activity, Jupiter makes its own auroras. The power source is the giant planet's own rotation. Although Jupiter is ten times wider than Earth, it manages to spin around 2.5 times as fast as our little planet. As any freshman engineering student knows, if you spin a magnet—and Jupiter is a very big magnet—you've got an electric generator. Induced electric fields accelerate particles toward Jupiter's poles where the aurora action takes place. Remarkably, many of the particles that rain down on Jupiter's poles appear to be ejecta from volcanoes on Io. How this complicated system actually works is a puzzle.
It's a puzzle that members of the public will witness at close range thanks to JunoCam—a public outreach instrument modeled on the descent camera for Mars rover Curiosity. When Juno swoops low over the cloudtops, JunoCam will go to work, snapping pictures better than the best Hubble images of Jupiter.
"JunoCam will show us what you would see if you were an astronaut orbiting Jupiter," says Bolton. "I am looking forward to that."
Juno is slated to reach Jupiter in 2016.

Author: Dr. Tony Phillips | Credit: Science@NASA