La sonda Juno, de la NASA, llega hoy a Júpiter con una misión muy clara: comprender el origen y la evolución del planeta más grande del Sistema Solar para resolver las cuestiones aún pendientes sobre la propia evolución de nuestro sistema. Para ello, Juno orbitará el planeta durante casi dos años, hasta febrero de 2018, y observará diferentes partes de él, que todavía no habían sido estudiadas a fondo por misiones anteriores.
El objetivo principal es determinar qué papel jugó el Júpiter aún joven en la configuración del Sistema Solar tal y como lo conocemos ahora. ¿Se formó originalmente más cerca del Sol, y luego se "mudó" a su ubicación actual? ¿Y cómo se originó? ¿Lo hizo a través de un núcleo planetario sólido inicial? Juno espera ofrecer respuestas un poco más claras a estas preguntas.
La misión de Juno
La sonda, lanzada en agosto de 2011, lleva el nombre de la esposa del dios Júpiter en la mitología romana, y seguirá los pasos de misiones como Galileo en su obtención de nuevos datos sobre el planeta y sus lunas. Los objetivos que la NASA quiere cumplir en los 20 meses de misión científica son los siguientes:
- Determinar el agua presente en la atmósfera de Júpiter, lo que puede resolver la duda sobre qué teoría de formación planetaria es correcta.
- Determinar la composición, temperatura, dinámica de las nubes y otras propiedades de su atmósfera.
- Realizar un mapa de los campos gravitatorio y magnético de Júpiter, que dan pistas sobre su estructura interna.
- Estudiar la magnetosfera joviana cerca de sus polos y, especialmente, sus auroras, lo que puede ayudar a comprender cómo el intenso campo magnético afecta a la atmósfera de Júpiter.
Foto: NASA/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Las observaciones referentes a la magnetosfera joviana pueden ser una de las principales contribuciones de Juno. Es una de las más intensas del Sistema Solar, generada de una manera diferente a cómo se crea la que protege la Tierra de la radiación procedente del Sol y del espacio interestelar. Si en nuestro planeta es la rotación de su núcleo la que origina el campo magnético, en Júpiter es el hidrógeno metálico, un fluido comprimido a altísimas presiones en las profundidades de la atmósfera del planeta y que actúa como un metal conductor de la electricidad.
Los científicos creen que ahí está el origen del campo magnético del gigante gaseoso y el impulsor de sus intensas auroras, que Juno estudiará en luz ultravioleta y analizando las partículas cargadas presentes en las proximidades de los polos. Sus datos pueden ayudar, después, a comprender otros objetos con fuertes campos magnéticos, como jóvenes estrellas con sus propios sistemas planetarios. Y el estudio de dicho campo magnético puede dar pistas sobre el interior de Júpiter.
Júpiter, el planeta "primitivo"
Conocer la estructura interna del gigante gaseoso es muy importante para discernir cómo se formó, hace unos 4.600 millones de años, aproximadamente. Se sabe que, al estar formado por hidrógeno y helio (éste último, en un 10%, aproximadamente), Júpiter "nació" en los primeros momentos de vida del Sistema Solar, pues esos elementos son comunes con el Sol, pero hay dos modelos teóricos sobre la manera en la que apareció como planeta: el de la acreción del núcleo y el de la inestabilidad del disco.
Foto: NASA/Damian Peach
El primero sostiene que los materiales sobrantes de la formación del Sol se agruparon en planetesimales helados y rocosos que, después, fueron añadiendo por acreción los materiales gaseosos. El segundo modelo apunta que los restos de la nube protosolar colapsaron en grumos de polvo y gas que terminaron formando a Júpiter en un solo paso. La principal diferencia entre ambos modelos no sólo es en la manera en la que se "reunió" el material necesario para que apareciera un gigante gaseoso, sino en el tiempo que se tardó en hacerlo.
El modelo de la acreción tiene dos interrogantes que los científicos llevan tiempo intentando resolver. Uno de ellos es, precisamente, que Júpiter habría tardado millones de años en formarse. Entre la aparición del núcleo rocoso helado con el suficiente tirón gravitatorio para ir atrayendo el hidrógeno y el helio "sobrantes" de la formación del Sol y el nacimiento de Júpiter es probable que los vientos de la joven estrella hubieran barrido esos gases, dificultando, por lo tanto la creación del gigante gaseoso.
El otro problema es que estos planetas recién nacidos necesitan alcanzar, también con gran rapidez, una órbita estable que impida que se precipiten hacia el joven Sol, mucho más caliente e inestable que en la actualidad. Alan Boss, de la Carnegie Institution for Science, creó en 2013 varios modelos en 3D que pretendían resolver esta cuestión, y que intentaban también averiguar cómo los gigantes gaseosos jóvenes podían sobrevivir los estallidos periódicos que experimentan las estrellas en las primeras fases de sus vidas.
Boss concluyó que "los planetas gigantes gaseosos, una vez se han formado, pueden ser muy difíciles de destruir, incluso en los estallidos energéticos que experimentan las estrellas jóvenes". Pero eso sigue dejando algunas incógnitas por resolver en la evolución temprana de nuestro Sistema Solar.
Los vagabundos planetarios
Júpiter y las cuatro lunas galileanas, vistos por Juno a finales de junio. Foto: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS.
Las observaciones que la misión Juno haga del interior de Júpiter no sólo pueden ofrecer nueva información sobre la etapa más temprana de vida del Sistema Solar, sino que también pueden arrojar algo de luz al papel que los gigantes gaseosos (como el propio Júpiter y Saturno) jugaron en la configuración del resto del sistema. Los estudios que los astrónomos están haciendo de los sistemas de exoplanetas hallados en los últimos años apuntan a que el del Sol tiene una formación que se sale de la norma, pues no hay SuperTierras más cercanas a la estrella de lo que lo está Mercurio y sus gigantes gaseosos también están más alejados de ella.
La culpa de esa configuración la pudo tener el propio Júpiter en su migración hacia su órbita actual, algo que los astrónomos llevan estudiando bastante tiempo. El último modelo desarrollado para intentar explicarlo se efectuó el año pasado en el Instituto Tecnológico de California, y mostraba un Sistema Solar en el que Júpiter se formó primero y se desplazó hacia el Sol hasta que apareció Saturno, lo que provocó un cambio en sus movimientos y su migración hacia su órbita actual.
En estos vagabundeos por el joven Sistema Solar, el enorme tirón gravitatorio de Júpiter habría limpiado la zona más próxima al Sol de los materiales necesarios para la formación de más planetas rocosos. Las órbitas de los que ya estuvieran formados se habrían alterado de tal manera, que habrían colisionado entre sí, y de sus restos habrían aparecido los planetas rocosos actuales, lo que expllicaría por qué Mercurio, Venus, Marte y la Tierra son más jóvenes que los gigantes gaseosos exteriores.
¿Y qué pasa con Europa?
Foto: NASA/JPL-Caltech
Juno va a realizar un estudio bastante más exhaustivo del interior de Júpiter y de su atmósfera de lo que se había hecho hasta ahora, pero la exploración de su satélite Europa sigue siendo una cuenta pendiente. La NASA está estudiando el envío de un orbitador, en la década de 2020, que se dedicaría exclusivamente a la observación de esa luna, de la que se cree que posee un océano de agua líquida bajo su corteza helada.
Ése sigue siendo el siguiente gran paso en la exploración del gigante gaseoso, que se completará con lo que averigüe la sonda europea JUICE sobre Ganímedes. Mientras tanto, Juno ofrecerá, a través del estudio del planeta, un vistazo a los primeros momentos de vida del Sistema Solar, y explicará un poco mejor cómo pudo ser posible que la Tierra terminara albergando las condiciones necesarias para la aparición de la vida.
Imagen | NASA/JPL-Caltech
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