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Los planetas gaseosos, los gigantes del sistema solar, los planetas jovianos, llámalos como quieras, estos planetas han fascinado a la humanidad durante siglos, y siguen siendo uno de los cuerpos astronómicos más intrigantes que existen.

Joviano significa literalmente como Júpiter, de Júpiter, otro nombre para el dios romano Júpiter (llamado Zeus por los griegos). Están compuestos principalmente de gas o hielo y son mucho más grandes que la Tierra. También son mucho más fáciles de detectar que otros planetas, en gran parte porque son muy grandes.

El dador de nombre de todos los planetas jovianos: Júpiter. Júpiter es 318 veces más masivo que la Tierra y es 2,5 veces más grande que todos los planetas del sistema solar combinados. Créditos de la imagen: NASA.

No puedes caminar en un planeta joviano.

Los planetas jovianos están compuestos de fluidos (gases o hielos) en lugar de rocas u otra materia sólida. Aunque pueden existir planetas rocosos gigantes, se cree que son mucho más raros que los gigantes gaseosos o de hielo.

Júpiter está compuesto casi en su totalidad por hidrógeno y helio, los mismos elementos que se encuentran en el Sol, aunque a diferentes temperaturas y presiones. Aquí en la Tierra, el hidrógeno y el helio son gases, pero bajo las enormes temperaturas y presiones de Júpiter, el hidrógeno puede ser líquido o incluso una especie de metal. No estamos completamente seguros de qué se encuentra en el centro de Júpiter, pero los investigadores creen que lo más probable es que el núcleo sea similar a una sopa espesa y hirviendo con una temperatura de aproximadamente 55,000 Fahrenheit (30,000 Celsius).

Saturno tiene una estructura similar, con capas de hidrógeno metálico, hidrógeno líquido e hidrógeno gaseoso, cubiertas por una capa de nubes visibles. A diferencia de Júpiter y Saturno, Urano y Neptuno tienen núcleos de roca y metal y composiciones químicas diferentes.

Una posible estructura interna de los planetas jovianos. No está claro si el núcleo consiste en roca, pero debe ser algo muy denso y caliente. Créditos de imagen: Universidad de Virginia.

No estábamos seguros de cómo es exactamente la superficie de los planetas jovianos, pero según todo lo que sabemos, no es algo sobre lo que puedas caminar. Los planetas jovianos tienden a tener nubes muy espesas (las nubes de Júpiter, por ejemplo, tienen un espesor de 30 millas o 50 km). Después de eso, hay hidrógeno gaseoso y helio, luego más y más gas condensado, hasta que finalmente terminas en hidrógeno metálico líquido. Saturno tiene una estructura similar, aunque es mucho menos masivo que Júpiter.

Incluso podría tener problemas para darse cuenta de dónde termina la atmósfera y dónde comienza el planeta.

Nubes de metano en Neptuno. Créditos de imagen: NASA/JPL.

Urano y Neptuno, mucho más pequeños que Júpiter y Saturno, tienen hidrógeno gaseoso que rodea un manto de hielo y un núcleo rocoso.

Los planetas jovianos también tienen atmósferas con bandas de material circulante. Estas bandas normalmente rodean el planeta paralelas al ecuador, con bandas más claras situadas en altitudes más altas y siendo áreas de mayor presión, y bandas más oscuras que se encuentran más abajo en la atmósfera como regiones de baja presión. Esta circulación atmosférica es similar solo en principio a la de la Tierra, tiene una estructura muy diferente.

Bandas atmosféricas en Júpiter. Créditos de imagen: NASA/JPL.

También hay otras estructuras visibles más pequeñas. La más famosa de ellas es la Gran Mancha Roja de Júpiter, que es esencialmente una tormenta gigante que ha estado activa durante siglos. El hexágono de Saturno es otra característica muy conocida, ambos son mucho más grandes que la Tierra misma.

Estas bolas giratorias de gas y líquidos son realmente impresionantes, y todavía estaban aprendiendo cosas nuevas sobre ellas.

Planetas jovianos en nuestro sistema solar

Si bien aún son mucho más pequeños que el sol, los planetas jovianos son, con mucho, los planetas más grandes de nuestro sistema solar. Créditos de imagen: NASA / Universidad de Virginia.

No todos los planetas gaseosos son iguales. De hecho, la razón por la que algunos astrónomos prefieren el término planetas jovianos a gigantes gaseosos es que no todos los planetas jovianos están hechos de gas.

Por ejemplo, solo Júpiter y Saturno son verdaderos gigantes gaseosos, mientras que Urano y Neptuno son gigantes de hielo. Sin embargo, incluso esto es un poco engañoso: a la temperatura y presiones de estos planetas, las distintas fases gaseosa y líquida dejan de existir. Aun así, la química de los dos grupos es diferente: el hidrógeno y el helio dominan a Júpiter y Saturno, mientras que, en el caso de Urano y Neptuno, su agua, metano y amoníaco. Se cree que los dos últimos planetas tienen un manto similar a un granizado que se extiende por más de la mitad del diámetro del planeta.

Créditos de la imagen: NASA.

Los cuatro de estos planetas tienen grandes sistemas de satélites, y estos satélites pueden ser muy interesantes por derecho propio (vamos a eso en un minuto, hay una buena posibilidad de que la vida se esconda en los satélites jovianos). Saturno, por ejemplo, tiene 82 satélites designados e innumerables lunas no designadas. A pesar de ser más grande, Júpiter solo tiene 79 satélites conocidos. Urano tiene 27 y Neptuno tiene 14.

Todos estos cuatro planetas también tienen anillos, aunque los de Saturno son, con mucho, los más pronunciados.

Impresión artística de la sonda Voyager con los planetas jovianos y algunos de sus satélites. Si miras de cerca, puedes ver los anillos de Neptuno. Créditos de la imagen: Don Davis.

Mucho de lo que sabemos sobre los gigantes de gas y hielo en general, lo extrapolamos de lo que vemos en nuestro propio sistema solar. Dicho esto, los astrónomos son conscientes de que los planetas jovianos pueden ser muy diferentes y tener una variedad mucho mayor que la que vemos en nuestro sistema solar.

Planetas jovianos extrasolares

En términos generales, los planetas jovianos se pueden dividir en 4 categorías:

  • gigantes gaseosos (como Júpiter y Saturno) que consisten principalmente en hidrógeno y helio, y solo entre un 3% y un 13% de elementos más pesados;
  • gigantes de hielo (como Neptuno y Urano) una atmósfera rica en hidrógeno que cubre una capa helada de agua;
  • Planetas sólidos masivos (algo similares a la Tierra, pero enormes) La evidencia tangible de este tipo de planeta solo surgió en 2014, y estos planetas aún son poco conocidos. Los astrónomos sospechan que podrían formarse planetas sólidos de hasta miles de masas terrestres, pero solo alrededor de estrellas masivas;
  • super puffs planetas comparables en tamaño con Júpiter, pero en masa con la Tierra. Estos planetas están súper enrarecidos y solo se descubrieron en la última década; los ejemplos más extremos que se conocen son los tres planetas alrededor de Kepler-51.

Representación artística de Gliese 3470 ba raro superpuff. Se cree que los dos son comparables en masa. Créditos de la imagen: NASA.

Según lo que hemos visto hasta ahora, los planetas jovianos parecen bastante comunes en nuestra galaxia. Sin embargo, solo recientemente comenzamos a descubrir exoplanetas, y es difícil decir si los planetas que hemos encontrado hasta ahora son representativos del panorama general.

Sin embargo, basado en el hecho de que los investigadores han descubierto muchos más planetas del tamaño de Neptuno que planetas del tamaño de Júpiter (aunque estos últimos son más fáciles de descubrir), es bastante seguro decir que son los planetas del tamaño de Neptuno los más comunes.

Créditos de la imagen: NASA.

Una clase particularmente interesante de planetas jovianos son los llamados Júpiter calientes.

Los Júpiter calientes son los planetas más fáciles de detectar. Como su nombre lo indica, son planetas del tamaño de Júpiter, pero se encuentran muy cerca de sus estrellas y tienen un período orbital rápido que produce efectos que se detectan más fácilmente. Por ejemplo, uno de esos planetas giró alrededor de su estrella en solo 18 horas, lo que representa un año muy corto. Se cree que otro ejemplo extraño de un Júpiter caliente tiene temperaturas superficiales de 4.300 C (7.800 F), que es más caliente que algunas estrellas que conocemos.

Los planetas extrasolares, y los Júpiter calientes en particular, pueden arrojar mucha luz sobre la evolución de los sistemas solares. Se cree que estos planetas se forman en las partes exteriores de los sistemas solares (como Júpiter), pero migran lentamente hacia la estrella, atraídos por la atracción gravitacional. Al hacerlo, podrían causar estragos en todo el sistema solar, como una gran bola de billar.

Impresión artística de un Júpiter caliente. Créditos de imagen: ESO/L. calada.

Algunos planetas jovianos se vuelven tan grandes que borran la línea entre un planeta y una enana marrón. Las enanas marrones no son realmente estrellas ni planetas. Como regla general, los planetas jovianos son solo planetas hasta que tienen 15 veces la masa de Júpiter, después de eso, se convierten en enanas marrones.

Debido a las técnicas limitadas actualmente disponibles para detectar y estudiar exoplanetas, todavía hay muchas cosas que no sabemos sobre los exoplanetas, incluso aquellos tan grandes como Júpiter. Tendemos a asociar estos planetas por tamaño con los de nuestro propio sistema solar, reuniendo otra información disponible (que es escasa). A medida que nuestros telescopios, equipos y modelos teóricos mejoren, sin duda mejoraremos nuestra comprensión de los planetas jovianos y los exoplanetas en general.

Esta imagen muestra una impresión artística de los diez exoplanetas calientes de Júpiter estudiados por David Sing y sus colegas. Desde la parte superior izquierda hasta la parte inferior izquierda, estos planetas son WASP-12b, WASP-6b, WASP-31b, WASP-39b, HD 189733b, HAT-P-12b, WASP-17b, WASP-19b, HAT-P-1b y HD 209458b.

La vida alrededor de los planetas jovianos

Los planetas jovianos no son exactamente favorables a la vida, al menos no directamente. Una masa de fluido gigante y giratoria sobre la que ni siquiera puedes pararte, ya sea muy caliente o muy fría, no suena muy atractiva para las formas de vida. Pero los satélites jovianos son una historia diferente. De hecho, los astrónomos están empezando a creer que los satélites de Júpiter y Saturno pueden ser los mejores lugares para buscar vida extraterrestre en nuestro sistema solar.

Tanto Júpiter como Saturno se encuentran bastante lejos del Sol. Son lugares fríos y frígidos, al igual que sus satélites al menos en la superficie.

La luna helada de Júpiter, Europa. Créditos de la imagen: NASA.

Los investigadores ahora creen que algunos de los satélites helados de Júpiter y Saturno (especialmente Europa y Encelado) podrían albergar vida bajo sus superficies congeladas.

Aunque las temperaturas de la superficie son extremadamente bajas en estos satélites, los astrónomos tienen algunas pistas de que ambos satélites pueden albergar océanos de agua líquida debajo de la superficie congelada. Básicamente, el enorme efecto gravitatorio de sus planetas anfitriones provoca fricción y cizallamiento en el hielo, lo que produce suficiente calor para derretir el hielo. Esto se llama calentamiento por mareas. La actividad geotérmica y geológica también puede contribuir a este efecto, creando un agua salada líquida debajo del hielo y, aunque esto aún no se ha confirmado, estas podrían ser las condiciones adecuadas para que surja la vida.

Se cree que Enceladus alberga un océano líquido en su subsuelo. Créditos de imagen: NASA/JPL.

Además de Europa y Encelado, varios otros satélites jovianos podrían albergar vida (con varios grados de probabilidad): Calisto, Ganímedes, Io, Tritón, Dione e incluso la luna de Plutón, Caronte, podrían tener un océano líquido compatible con la vida. La misión Clipper de la NASA está programada para su lanzamiento en 2024, con el objetivo de explorar la habitabilidad potencial de Europa. Algunos científicos creen que hay tantas exolunas habitables como exoplanetas habitables.

Los planetas jovianos parecen jugar un papel clave en la estructura de los sistemas solares. Ya sea que sus satélites puedan contener vida o no, son una pieza de rompecabezas extremadamente importante en nuestra comprensión de cómo se forman, evolucionan los sistemas solares y cómo encaja la Tierra en este gran rompecabezas cósmico.

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