Jupiter

Es el quinto planeta en orden de alejamiento al Sol. Gira a una distancia de 778.286.852 kilómetros (5,2028 Unidades Astronómicas). Demasiado pequeño para convertirse en una estrella y demasiado grande para construir una envoltura planetaria sólida, Júpiter es el planeta más grande del Sistema Solar y responsable de casi el 60% del total de la masa planetaria.

La masa combinada de todos los demás componentes del Sistema Solar (planetas, satélites, asteroides, cometas y demás objetos) alcanza el 40,25 % de su masa, que los astrónomos estiman en 1,9 x 10²⁷ Kg. En este sentido se puede afirmar que el volumen de Júpiter es equivalente a 1.300 planetas Tierra, teniendo la masa de 317,7 planetas Tierra. Júpiter es un coloso de gas y polvo, compuesto principalmente por hidrógeno (90%) y helio (10%), que forman una gruesa y tormentosa atmósfera, que rodea a un muy pequeño núcleo sólido. Los astrónomos lo clasifican como un planeta gigante gaseoso, siendo el prototipo para toda una clasificación de planetas en otros sistemas planetarios (exoplanetas).

El planeta se conoce desde la antigüedad, siendo llamado Dapinu por los sumerios y Umun-sig-êa por los acadios, algo así como “estrella blanca”, nombre que fue adoptado por los babilonios, asociándolo a Marduk, el rey de todos los dioses.

Posteriormente, los griegos lo llamaron Zeus y los romanos lo latinizaron con el nombre de Jove o Júpiter, que es el nombre con el que se le conoce en la actualidad.

Su movimiento de traslación en torno al Sol demora casi 12 años (exactamente 11,86223 años).

El extraordinario brillo que alcanza el planeta Júpiter en el cielo hizo que las comunidades antiguas le asignasen un rol importante en su cosmogonía. Desde muy temprano en el desarrollo de la humanidad, astrónomos chinos, babilonios y egipcios registraron sus posiciones en el firmamento. Interesante fue el desarrollo alcanzado por los astrónomos babilonios que haciendo uso de la geometría y la trigonometría, registraron el movimiento de Júpiter en el cielo. Tal método sólo fue usado hasta mediados del siglo XIV en Europa, por lo que los babilonios se adelantaron más de 1.500 años al uso de la geometría y trigonometría para el estudio del movimiento planetario.

Tablilla de arcilla descubierta en una región desconocida de Irak en donde se describe el movimiento de Júpiter.

Este descubrimiento se debe al investigador Mathieu Ossendrijver de la Universidad Humboldt de Berlín (Alemania), quien a finales de enero de 2016 publicó su investigación en la revista Science, sobre su estudio de una tablilla de arcilla recolectada en Irak que llegó al Museo Británico en el año 1881. La tablilla de 7 líneas y 4 columnas describe las distintas posiciones del planeta Júpiter en el cielo trazando un gráfico de la velocidad angular del planeta con el transcurso del tiempo. Los astrónomos estiman que esta tablilla fue confeccionada entre los años 350 y 50 aC.

La primera observación telescópica que se hizo del planeta Júpiter fue realizada por Galileo Galilei entre los días 07 al 13 de enero de 1610. Debido a la baja potencia de su telescopio no logra detectar ninguna característica en el disco del planeta. Sin embargo, Galileo queda fascinado por el movimiento de 4 pequeños astros que giran en torno al planeta. Él los denomina “astros medíceos” para congraciarse con sus benefactores, la familia Medici de Florencia.

Manuscrito de Galileo Galilei en donde dibuja las distintas posiciones que asumen las cuatro lunas más importantes del planeta Júpiter.

Meticulosamente, Galileo registra el movimiento de los astros en torno a Júpiter y concluye acertadamente que se tratan de satélites que giran en su derredor. Es la prueba definitiva que necesita el científico para afirmar que no todos los astros del firmamento giran alrededor de la Tierra. Aunque Galileo aceptaba el modelo heliocéntrico de Copérnico, ahora posee la prueba que el mismo no es una especulación teórica, sino un hecho real: el Sol es el centro de la creación, la Tierra y el resto de los planetas giran en su derredor. También existen planetas que poseen astros que giran en su entorno, como es el caso Joviano.

Dos años después, en 1612, Simón Marius (1573–1624) observa estas lunas y sugiere los nombres de las ninfas Io, Europa y Calisto, y del príncipe troyano Ganímedes, todos amantes de Zeus según la mitología griega. Marius se abrogó el descubrimiento de estas lunas en su obra Mundus Iovialis de 1614, y estuvo en disputa con Galileo por varios años. Hoy se aceptan los nombres dados por Marius, pero el descubrimiento se le asigna a Galileo. Las lunas Ganímedes y Calisto son tan grandes que, incluso, son más grandes que Mercurio y Plutón.

La siguiente observación telescópica de importancia la realiza el sacerdote Jesuita Niccolo Zucchi (1586-1670), que en 1630 detalló la existencia de dos bandas que atravesaban toda la extensión del planeta. Posteriormente, en 1643, Gottfried Wendelin (1580-1667) observando detalladamente el movimiento de estos satélites, comprueba las leyes de Kepler.

En el año 1664, dos grandes científicos de la época observan Júpiter con sus telescopios: el italiano-francés Giovanni Cassini (1625-1712) y el inglés Robert Hooke (1635-1703). Las observaciones más detalladas fueron las realizadas por Cassini desde el Observatorio de Paris. Este astrónomo descubrió la Gran Mancha Roja en el planeta y determinó con bastante exactitud el tiempo de rotación del planeta. Hooke desde Londres también detectó la Gran Mancha Roja, por lo que algunos le otorgan el descubrimiento de la misma.

Trabajando desde el observatorio de Paris, el astrónomo danés Ole Christensen Römer (1644-1710) detecta en 1676 la variación en los tiempos de ocurrencias de los eclipses en las lunas de Júpiter. Cassini y Römer asignan esta variación al tiempo que demora la luz en llegarnos desde Júpiter. Si bien Cassini desechó la idea, Römer siguió trabajando en ella, percatándose que a medida que la Tierra se acercaba a Júpiter, la anomalía disminuía, mientras que aumentaba, cuando la Tierra se alejaba. Midiendo detenidamente la órbita de la luna Ío, estableció que la discrepancia era de 22 minutos (actualmente se ha determinado que es de 17 minutos), calculando la velocidad de la luz en 225.000 Km/s (el valor actual aceptado es 299.792,46 Km/s, redondeándose a 300.000 Km/s).

Gráfico de un posible impacto en Júpiter. Giovanni Cassini siguió el desarrollo de la mancha oscura en el planeta

A medida que se mejoraban los telescopios, muchos astrónomos realizaron observaciones cada vez más detalladas del planeta Júpiter. Sin embargo es importante reseñar lo que varios investigadores han señalado como la primera colisión registrada contra el planeta. El 05 de diciembre de 1690, Giovanni Cassini detalló un punto oscuro – nunca antes visto por él – sobre el limbo del planeta. Observaciones realizadas en los días siguientes mostraron que la mancha modificaba su figura, hasta extenderse y desaparecer. Los astrónomos estiman que es la primera colisión registrada en Júpiter, la cual fue minuciosamente dibujada por Cassini.

Como analogía se muestran las motas oscuras dejadas en julio de 1994 por los fragmentos del cometa Shoemaker-Levy 9 al impactar al planeta Júpiter. Estas manchas oscuras fueron observadas durante semanas.

Dibujo del planeta Júpiter realizado por el astrónomo Etienne Leopold Trouvelot en 1882

Júpiter fue visitado por primera vez por la sonda espacial Pioneer 10 de la NASA, en 1973. Lanzada sobre un cohete Atlas Centauro el 02 de marzo de 1972, la sonda arribó al planeta el 04 de diciembre de 1973. La sonda Pioneer 10 fue la primera sonda en atravesar el cinturón principal de asteroides, al cual ingresó el 15 de julio de 1972, emergiendo en febrero de 1973.

El sobrevuelo se produjo a una distancia de 130.354 Km de Júpiter y la sonda produjo las primeras imágenes cercanas del planeta, y las lunas Calisto, Ganímedes y Europa.

La segunda nave en arribar al planeta fue la Pioneer 11 de la NASA, lanzada el 06 de abril de 1973 sobre un cohete Atlas Centauro. La sonda arribó al sistema joviano el 25 de noviembre de 1974, pasando a 42.500 kilómetros del planeta el 03 de diciembre. A la fecha, fue el objeto fabricado por la humanidad con mayor velocidad alcanzada: 171.000 Km/h. La sonda transmitió una gran cantidad de datos y las mejores imágenes de la Gran Mancha Roja de Júpiter y más de 200 imágenes de sus lunas.

La tercera nave espacial en arribar al planeta fue la Voyager 1, la cual constituía una misión dual con su contraparte, la sonda gemela Voyager 2, ambas de la NASA. La Voyager 2 fue lanzada primero (el 20 de agosto de 1977), pero debido a la trayectoria de vuelo, llegó después de la sonda Voyager 1. La Voyager 1 fue lanzada el 05 de septiembre de 1977 sobre un cohete Titan-Centauro y realizó el sobrevuelo a Júpiter el 05 de marzo de 1979, pasando a 280.000 Km del planeta. La Voyager 2 realizó el sobrevuelo a Júpiter el 09 de julio de 1979, pasando a 645.000 Km. Ambas sondas realizaron extensos trabajos fotográficos sobre el planeta y sus lunas más importantes.

Pluma de volcán activo en la luna Io. Imagen capturada el 04 de marzo de 1979. Crédito: NASA, JPL.

Mientras la sonda Voyager 1 descubría los penachos volcánicos en la luna Io, la Voyager 2 detectaba cambios significativos en la Gran Mancha Roja del Planeta. La detección de las plumas volcánicas en Io constituyó el descubrimiento actividad telúrica fuera de la Tierra en el Sistema Solar.

La quinta sonda espacial en acercarse al planeta, fue la sonda espacial de la Agencia Espacial Europea, ESA, Ulysses (Ulises). La misión se realizó en conjunto con la NASA que se encargó de colocarla en órbita a través del transbordador Discovery, 06 de octubre de 1990. Esta sonda se concibió para realizar estudios a los polos del Sol, pero para lograr establecer esta órbita se requirió aprovechar la fuerza gravitatoria del planeta Júpiter, que la catapultó a la misma. La sonda Ulysses realizó el sobrevuelo a Júpiter el 08 de febrero de 1992, acercándose a 378.400 Km. La misión Ulysses estuvo activa hasta el 30 de junio de 2009.

A mediados de la década del 70 la NASA concibe una de sus misiones más ambiciosas con respecto al planeta Júpiter: La misión Galileo. Aprobada en 1977, la sonda fue lanzada el 18 de octubre de 1989 desde el transbordador Atlantis (misión STS-34R) con un itinerario de vuelo bastante complejo. La sonda realizó los siguientes sobrevuelos para estudiar asteroides y ganar velocidad debido al tirón gravitatorio de planetas:

Fecha	Objeto del Sistema Solar	Distancia
10 febrero 1990	Venus	Sobrevuelo a 16.106 Km
08 diciembre 1990	Tierra	Sobrevuelo cercano
29 octubre 1991	(951) Gaspra	Sobrevuelo a 1.604 Km.
08 diciembre 1992	Tierra	Sobrevuelo cercano
28 agosto 1993	(243) Ida	Sobrevuelo a 2.410 Km.

En su recorrido a Júpiter, la sonda Galileo capturó las primeras imágenes cercanas de asteroides: el (951) Gaspra y el (243) Ida. Gaspra es el primer asteroide fotografiado por una sonda espacial. El asteroide fue catalogado como uno rocoso (tipo S) con figura no simétrica. Los científicos estiman que el asteroide debe tener una gruesa capa de regolito. Sus dimensiones quedaron establecidas en 18,2 x 10,5 x 8,9 kilómetros. Con una superficie tachonada de cráteres pequeños, los astrónomos definieron que el asteroide no tiene mucha antigüedad (300-500 millones de años).

Asteroides (951) Gaspra - izquierda - y (243) Ida. Al asteroide Ida se la detectó una pequeña luna que fue bautizada Dactil. Galileo. NASA.

El segundo asteroide en ser visitado por la sonda Galileo fue el asteroide (243) Ida. Con un tamaño cerca del doble que Gaspra, Ida es el primer asteroide al que se le confirma un satélite. La observación cercana de Ida confirmó la clasificación que los astrónomos habían dado de él: un asteroide tipo S (rocoso) con una aparente gruesa capa de regolito. Las composiciones disímiles a ambos extremos del asteroide hacen sospechar a los científicos que el asteroide es la unión de dos cuerpos, en un proceso de fusionado bastante adelantado. Con una longitud de 32 kilómetros, su satélite, que recibió el nombre de Dactil, tiene un tamaño de 1,4 kilómetros.

La sonda arribó a Júpiter el 07 de diciembre de 1995. Estuvo operativa hasta 21 de septiembre de 2003 y entre sus mayores descubrimientos se encuentran la detección de una mayor proporción de elementos pesados en la atmósfera joviana como carbono, nitrógeno, neón y otros. Fotografió en detalle las lunas más importantes del planeta dando lugar a la concepción de nuevas misiones robóticas a la luna Europa, en donde se detectó la existencia de un océano subsuperficial.

Superficie de la luna Europa. Las costuras en la costra superficial se deben al movimiento del océano subsuperficial. Sonda Galileo. NASA.

Pecas sobre la superficie de la luna Europa. Su origen todavía es estudiado. Sonda Galileo. NASA.

El 05 de agosto de 2011, en la cima de un cohete Atlas V, la NASA lanza la sonda espacial Juno. Constitutiva del programa New Frontiers (Nuevas Fronteras) en conjunto con las misiones New Horizons (a Plutón y Arrokoth) y OSIRIS-REx (al asteroide Bennu), la sonda espacial Juno tiene como objetivo estudiar de manera profunda la atmósfera de Júpiter. La sonda arribó al planeta el 05 de julio de 2016 tomando una órbita elíptica polar de 53,5 días que le permitirá sumergirse en la magnetosfera cercana y lejana del planeta, así como su atmósfera baja y alta.

La misión Juno tiene previsto funcionar 6 años, por lo que la duración de su misión se extiende hasta julio del 2021. Dependiendo del impacto de la dura atmósfera y magnetosfera en la sonda espacial, puede tener una extensión en su misión.