Introducción a la ciencia I. Ciencias Físicas (27 page)

Algunos astrónomos se han preguntado si la Gran Mancha Roja puede ser un vasto tornado. En realidad, Júpiter es tan grande y masivo que existe gran especulación respecto de que puede estar mucho más caliente que los otros planetas, lo suficiente caliente como para estar cerca del rojo blanco. La Gran Mancha Roja puede ser, en realidad, una región al rojo vivo. Sin embargo, aunque Júpiter debe ser indudablemente muy caliente en su interior, su superficie no lo está. En 1926, un astrónomo norteamericano, Donald Howard Menzel, mostró que la temperatura de Júpiter en la capa de nubes puede ser de –135 °C.

A causa de su baja densidad, Júpiter debe de ser rico en materiales que sean menos densos que las rocas y los metales.

Los materiales más corrientes en el Universo en general son el hidrógeno y el helio. Los átomos de hidrógeno constituyen el 90 % de todos los átomos y los de helio constituyen el otro 9 %. Este hecho puede no ser sorprendente cuando se considera que los átomos de hidrógeno son los más simples que existen, con los átomos de helio como segundos más simples. De los átomos restantes, el carbono, el oxígeno, el nitrógeno, el neón y el azufre constituyen lo principal. Los átomos de hidrógeno y oxígeno se combinan para formar moléculas de agua; los átomos de hidrógeno y de carbono se combinan para formar moléculas de metano; los átomos de nitrógeno y de hidrógeno se combinan para formar moléculas de amoníaco.

La densidad de todas esas sustancias en condiciones ordinarias es igual o menor que la del agua. Bajo grandes presiones, como las que deben prevalecer en el interior de Júpiter, sus densidades deben ser mayores que la del agua. Si Júpiter está formado por tales sustancias, deben de ser las responsables de su baja densidad.

En 1932, un astrónomo alemán, Rupert Wildt, estudió la luz reflejada desde Júpiter y descubrió que se absorben ciertas longitudes de onda, exactamente aquellas longitudes de onda que deberían ser absorbidas por el amoníaco y por el metano. Razonó entonces que esas dos sustancias, por lo menos, se hallan presentes en la atmósfera de Júpiter.

En 1952, Júpiter estaba pasando por delante de la estrella Sigma de Aries, acontecimiento observado muy de cerca por dos astrónomos norteamericanos, William Alvin Baum y Arthur Dodd Code. Mientras la estrella se aproximaba a la esfera de Júpiter, su luz pasó a través de una tenue atmósfera situada por encima de la capa de nubes de Júpiter. Por la manera en que la luz quedó atenuada, fue posible mostrar que la atmósfera se componía principalmente de hidrógeno y helio. En 1963 los estudios de un astrónomo norteamericano, Hyron Spinrad, mostraron que también se hallaba presente el neón.

Todas esas sustancias son gases bajo las condiciones terrestres y, si componen una gran porción de la estructura de Júpiter, sería bastante justo llamarle a Júpiter un
gigante gaseoso
.

Las primeras sondas a Júpiter fueron el
Pioneer X
y el
Pioneer XI
, que fueron lanzadas el 2 de marzo de 1972 y el 5 de abril de 1973, respectivamente. El
Pioneer X
pasó a sólo 150.000 kilómetros por encima de la superficie visible de Júpiter el 3 de diciembre de 1973. El
Pioneer XI
pasó sólo a 40.000 kilómetros por encima del mismo un año después, el 2 de diciembre de 1974, pasando sobre el polo norte del planeta, que los seres humanos vieron así por primera vez.

El siguiente par de sondas, más avanzadas, fueron el
Voyager I
y el
Voyager II
que, respectivamente, fueron lanzadas el 20 de agosto y el 5 de setiembre de 1977. Pasaron junto a Júpiter en marzo y julio de 1979.

Esas sondas confirmaron las primeras deducciones acerca de la atmósfera de Júpiter. Estaba formada en su gran parte por hidrógeno y helio, en una proporción de 10 a 1 (más o menos la situación del Universo en general). Los componentes no detectados desde la Tierra incluían etano y acetileno (ambos combinaciones de carbono e hidrógeno), agua, monóxido de carbono, fosfino y germanio.

Indudablemente, la atmósfera de Júpiter tiene una química muy complicada, y no sabremos lo suficiente acerca de ella hasta que una sonda sea enviada allí y logre sobrevivir el tiempo suficiente como para reenviar información. La Gran Mancha Roja es (como la mayoría de los astrónomos habían sospechado) un gigantesco (más o menos del tamaño de la Tierra) y permanente huracán.

Todo el planeta parece ser líquido. La temperatura se eleva con rapidez con la profundidad, y las presiones sirven para convertir el hidrógeno en un líquido al rojo vivo. En el centro, puede existir un núcleo al rojo blanco de hidrógeno metálico en forma sólida. Las condiciones en el profundo interior de Júpiter son demasiado extremas para que hasta ahora hayan podido repetirse en la Tierra, y pasará bastante tiempo antes de realizar unas estimaciones firmes al respecto.

Las sondas de Júpiter tomaron fotografías bastante de cerca de los cuatro satélites galileanos, y por primera vez los ojos humanos los vieron como algo más que unos discos pequeños y sin rasgos.

Se consiguió una información más exacta acerca de su tamaño y masa reales. Sólo incluyeron unas correcciones menores, aunque Ío, el galileano más interior, se descubrió que tenía una cuarta parte más de masa de lo que se había creído.

Ganimedes y Calisto, como podía haberse conjeturado por sus menores densidades, estaban compuestos por sustancias ligeras, tales como el agua. A la baja temperatura que cabía esperar de su distancia del Sol (y como cuerpos pequeños, sin el gran calor interno de Júpiter o incluso de la Tierra), sus sustancias se encuentran en forma sólida y, por lo tanto, podemos referirnos a ellos como
hielos
. Ambos satélites están sembrados de numerosos cráteres.

Los satélites pueden hallarse calentados por las influencias de mareas de Júpiter, que tienden a flexibilizar la sustancia de un satélite, creando calor por fricción. La influencia de mares decrece rápidamente a medida que se incrementa la distancia. Ganimedes y Calisto se encuentran lo bastante alejados de Júpiter para que el calor de marea sea insignificante, y permanecen helados.

Europa es el más próximo y estuvo bastante caliente en algún estadio primitivo de su historia como para recoger demasiado en forma de hielos o, si fue así, se fundieron, se vaporizaron y se perdieron en el espacio en el transcurso de esa historia. (Los campos gravitatorios de los satélites galileanos son demasiado pequeños para retener una atmósfera en presencia del calor de mareas.) Puede ser la falta de habilidad para recoger los exuberantes hielos, o para perderlos después de recogerlos, lo que hace a Europa y a Ío tan distintamente pequeños en relación con Ganimedes y Calisto.

Europa ha retenido lo suficiente de los hielos para poseer un océano a nivel mundial (como Venus se cree que lo poseyó una vez). A la temperatura de Europa, el océano se encuentra en forma de un inmenso glaciar. Y lo que es más, este glaciar es notablemente liso (Europa es el mundo sólido más liso que los astrónomos hayan encontrado nunca), aunque se halla entreverado por delgadas y oscuras marcas que le hacen parecer notablemente igual a los mapas de Lowell del planeta Marte.

El hecho de que el glaciar sea liso y no perforado con cráteres le lleva a uno a suponer que debe estar sostenido por agua líquida, derretida por el calor de mareas. Los meteoritos (si son lo suficientemente grandes) pueden perforar la capa de hielo, pero el agua surgida se helaría, con lo que se cubriría la rotura. Los pequeños golpes pueden originar fisuras, que aparecerían y desaparecerían; asimismo, las fisuras podrían ser causadas por efectos de marea o por otros factores. No obstante, en conjunto la superficie permanecería lisa.

Ío, el más interior de los galileanos, recibe el mayor calor de marea y, aparentemente, está del todo seco. Incluso antes de la llegada de las sondas, ya parecía intrigante. En 1974, el astrónomo norteamericano Robert Brown informó que Ío está rodeado por una neblina amarilla de átomos de sodio. Asimismo, parece que viaja a través de una tenue neblina que llena toda su órbita, parecido al anillo que rodea a Júpiter, Ío tiene que ser la fuente de la neblina, pero no se sabe cómo.

Las sondas
Pioneer
mostraron que, en realidad, Ío tiene una tenue atmósfera de 1/20.000 de la densidad de la de la Tierra, y las sondas
Voyager
resolvieron el problema al tomar fotografías que mostraron que Ío posee volcanes en actividad. Son los únicos volcanes activos que se sepa que existen, aparte de los de la Tierra. Al parecer, regiones de rocas fundidas (calentadas por la acción de marea de Júpiter) se encuentran debajo de la superficie de Ío y, en diversos lugares, han irrumpido a través de la corteza en chorros de sodio y azufre, apareciendo en la atmósfera y el anillo orbital de Ío. La superficie de este satélite está endurecida con azufre, lo que le confiere un color amarillocastaño. Ío no es rico en cráteres, dado que los mismos han sido rellenados con material volcánico. Sólo unas cuantas marcas oscuras indican los cráteres demasiado recientes para haber podido ser rellenados.

Dentro de la órbita de Ío se encuentra el satélite Amaltea, que no puede verse desde la Tierra sino como algo más que un punto de luz. Las sondas
Voyager
mostraron que Amaltea era un cuerpo irregular, parecido a los dos satélites de Marte, pero mucho mayor. El diámetro de Amaltea varía desde 272 a 143 kilómetros.

Tres satélites adicionales han sido descubiertos, cada uno de ellos más cerca de Júpiter que Amaltea, y todos considerablemente más pequeños que Amaltea. Son los Júpiter XIV, Júpiter XV y Júpiter XVI, y tienen unos diámetros estimados en 25, 80 y 45 kilómetros, respectivamente. Bajo las actuales condiciones, ninguno de esos satélites puede ser visto desde la Tierra, considerando su tamaño y su proximidad al resplandor de Júpiter.

Júpiter XVI es el más cercano a Júpiter, a una distancia de sólo 132.000 kilómetros de su centro, es decir, a sólo 60.000 kilómetros por encima de su nubosa superficie. Gira en torno de Júpiter en 7,07 horas. Júpiter XV es sólo levemente más rápido y completa una órbita en 7,13 horas. Ambos se mueven más de prisa en torno de Júpiter de lo que gira sobre su eje, y, si pueden observarse desde la capa de nubes de Júpiter, parecerían (como es el caso de Pobos visto desde Marte) alzarse por el Oeste y ponerse por el Este.

Dentro de la órbita del satélite más interior, existen restos que muestran un tenue y esparcido anillo de restos y piezas que rodean Júpiter. Todo esto es demasiado tenue y esparcido para poder verse desde la Tierra de una forma ordinaria.

Saturno era el planeta más distante conocido por los antiguos, pues, a pesar de su distancia, brilla con considerable resplandor. En su momento más luminoso tiene una magnitud de –0,75, y es más brillante que cualquier estrella, excepción hecha de Sirio. También es más brillante que Mercurio y, en cualquier caso, más fácil de observar a causa de que, al encontrarse más lejos del Sol que nosotros, no necesita permanecer en sus proximidades sino que brilla en el firmamento de medianoche.

Su distancia media del Sol es de 1.643 millones de kilómetros, lo que le hace 1–5/6 más lejano del Sol que Júpiter. Gira en torno al Sol en 29,458 años, en comparación con el período de revolución de 11,682 años para Júpiter. El año saturniano es, por tanto, 2,5 veces más prolongado que el año joviano.

En muchos aspectos, Saturno desempeña el papel de segundo violinista en relación a Júpiter. Por ejemplo, en tamaño es el segundo planeta mayor después de Júpiter. Su diámetro ecuatorial es de 124.000 kilómetros, sólo un 5/6 del de Júpiter. Es este tamaño menor, junto con su mayor distancia, lo que hace que la luz solar le bañe con la mitad de intensidad de como lo hace en Júpiter, convirtiéndolo en mucho menos luminoso que Júpiter. Por otra parte, Saturno es aún lo suficientemente grande como para llevar a cabo una respetable exhibición.

La masa de Saturno es 95,1 veces la de la Tierra, haciendo de él el segundo planeta más masivo después de Júpiter. Su masa es sólo tres décimas partes de la de Júpiter y, sin embargo, su volumen es seis décimos del de Júpiter.

Al tener tan pequeña masa en tan gran volumen, la densidad de Saturno debe de ser muy baja, y asimismo es el menos denso de los objetos que conocemos en el Sistema Solar, teniendo, en conjunto, una densidad de sólo 0,7 en relación a la del agua. Si imaginásemos a Saturno envuelto en plástico, para impedir que se disolviese o dispersase, y si pudiésemos encontrar un océano lo suficientemente grande, y colocásemos a Saturno en el océano, flotaría en el mismo. Presumiblemente, Saturno está formado por un material que es aún más rico en hidrógeno muy ligero, y muy pobre en todo lo demás, en relación a Júpiter. Así, pues, la débil gravedad de Saturno no puede comprimir la sustancia que lo compone de una forma tan rígida como Júpiter comprime la suya.

Saturno gira con gran rapidez, pero, aunque es un cuerpo algo menor, no gira con tanta rapidez como Júpiter. Saturno da vueltas sobre su eje en 10,67 días, por lo que su día es un 8 % mayor que el de Júpiter.

Y aunque Saturno gira más lentamente que Júpiter, las capas exteriores de Saturno son menos densas que las de Júpiter, y tiene una atracción gravitatoria menor para retenerlas. Como resultado de todo ello, Saturno presenta un abombamiento ecuatorial más grande y es el objeto más achatado del Sistema Solar. Su achatamiento es de 0,102: es decir, 1,6 veces más achatado que Júpiter y 30 veces más que la Tierra. Aunque el diámetro ecuatorial de Saturno es de 123.000 kilómetros, su diámetro polar es sólo de 111.000 kilómetros. La diferencia es de 12.000 kilómetros, casi el diámetro total de la Tierra.

En otros aspectos, Saturno también es un caso único, y de una unicidad de lo más hermosa. Cuando Galileo miró por primera vez a Saturno a través de su primitivo telescopio, le pareció que tenía una forma rara, como si su esfera estuviese flanqueada por dos pequeños globos. Continuó observando, pero los dos globos se hicieron cada vez más difíciles de ver y, hacia fines de 1612, ambos desaparecieron.

Otros astrónomos también habían informado de algo peculiar en conexión con Saturno, pero no fue hasta 1656 cuando Christian Huygens interpretó el asunto correctamente. Informó de que Saturno estaba rodeado por un tenue y brillante anillo que no le tocaba en ningún punto.