El núcleo de Júpiter podría ser el resultado de una mezcla

Júpiter podría haber sufrido, literalmente, un cambio de su nucleo.

Nuevas simulaciones sugieren que el núcleo rocoso de Júpiter se habría licuado y mezclado con restos de otroplaneta. Con estos nuevos datos, los astrónomos esperan explicar mejor el desconcertante descubrimiento reciente de un extraño planeta extrasolar.

“Es una pieza muy importante del rompecabezas para tratar de averiguar lo que está pasando en el interior de los planetas gigantes”, dijo Jonathan Fortney, científico planetario de la Universidad de California en Santa Cruz, quien no participó en la investigación.

La teoría convencional de formación planetaria de Júpiter ha modelado un conjunto de capas ordenadas de un exterior gaseoso  que rodea un núcleo rocoso formado por elementos más pesados. Sin embargo, cada vez más evidencias indican que el interior de los gigantes gaseosos como Júpiter son una mezcla desordenada de elementos sin definir estrictamente.

Esta nueva investigación sobre un núcleo de fusión en Júpiter refuerza un modelo de mezcla en planetas gigantes de gas y proporciona otro modo en que los elementos más pesados fluyen por todo el planeta.

“Hemos estado trabajando en el supuesto de que estos planetas se crean mediante capas, ya que es más fácil trabajar con esta hipótesis”, dijo Hugh Wilson, científico planetario de la Universidad de California en Berkeley y coautor de la nueva investigación que aparece en  Physical Review Letters.

Aunque los científicos habían jugado previamente con la idea de la fusión de los núcleos en planetas grandes, nadie se sentó e hizo los cálculos necesarios, asegura Wilson.

Los científicos tienen que confiar en los cálculos para hacerse una idea de cómo es el núcleo de Júpiter, porque las condiciones son demasiado extremas para recrearse en la Tierra. Wilson y su colega de la Universidad de California-Berkeley, Burkhard Militzer utilizaron un programa de computadora para simular temperaturas superiores a 7.000 grados Celsius y presiones que llegan a ser 40 millones de veces la presión de aire que se encuentra en la Tierra al nivel del mar.

Se cree que esas condiciones son una subestimación de las condiciones reales en el interior del núcleo de Júpiter. Sin embargo, los autores encontraron que el óxido de magnesio -un compuesto con muchas probabilidad de encontrarse en el núcleo de Júpiter- se licua y comienza a ir a la deriva en el líquido envolvente superior de Júpiter, bajo condiciones relativamente tranquilas.

Los investigadores creen que los exoplanetas de tamaño y condiciones similares, ya encontrados fuera de nuestro sistema solar, probablemente tienen una estructura interna similar a Júpiter. En consecuencia, los científicos quedaron desconcertados a principios de este año, cuando encontraron un planeta con aproximadamente el mismo volumen que Júpiter pero de cuatro a cinco veces más masivo.

Llamado CoRoT-20b, el planeta fue anunciada en febrero, y sus descubridores buscaron una explicación adecuada por su densidad inusual. Utilizando los modelos convencionales, los astrónomos calcularon que el núcleo tendría que representar más de la mitad del planeta. A modo de comparación, el núcleo de Júpiter sólo representa alrededor del 15.3% de la masa total del planeta.

Con un núcleo tan grande, CoRoT-20b presenta un gran problema para los supuestos tradicionales que rodean la formación planetaria.

“Es mucho más fácil explicar la composición de este planeta bajo un modelo que incluye un interior mixto”, dijo Wilson.

Incluso el equipo que descubrió el planeta señaló que un modelo de mezcla podría permitir una densidad al planeta más lógica. Las simulaciones de Wilson no sólo añaden credibilidad a un modelo de mezcla para los planetas gigantes, sino que también sugieren que el núcleo creado por fusión de este exoplaneta es probablemente igual que Júpiter.

Esta fusión puede ayudar a explicar porqué los elementos pesados del exoplaneta se distribuyen en todo su volumen, dijo Wilson.

Fortney, de Santa Cruz, está de acuerdo en que es probable que la mayoría de los elementos pesados del exoplaneta residan en las capas exteriores. No obstante, cree que otros factores juegan un papel más importante en el modo en que el interior del planeta se convirtió en una mezcla: “Es más un problema de formación de planetas”

Varios otros eventos, como dos gigantes de gas que chocan entre sí, podría explicar la alta densidad de este nuevo planeta, admite Wilson. Ciertos procesos también pueden limitar la eficacia del proceso de fusión y mezcla.

Partes licuadas del núcleo de un gigante gaseoso pueden tener problemas para llegar a la envoltura exterior debido a la doble convección difusiva; un proceso que comúnmente se puede observar en los océanos de la Tierra. Cuando el agua salada se acumula en el fondo del océano, su densidad impide la mezcla con las capas superiores. De manera similar, los elementos pesados del núcleo de Júpiter podrían tener problemas para generar la energía suficiente para moverse hacia las capas externas del planeta.

Los científicos no saben cuanto puede este obstáculo afectar al potencial de la mezcla en el interior de Júpiter, y otras muchas preguntas siguen sin respuesta sobre el proceso de fusión.

“La siguiente pregunta que debemos resolver es, ‘¿Cómo de eficiente es este proceso?’”, Dijo Fortney.

Los investigadores tendrán más herramientas para responder a esta pregunta, una vez que la sonda Juno de la NASA llegue a Júpiter en 2016. Con los instrumentos de la nave espacial capaces de analizar cuidadosamente la composición de Júpiter, Wilson cree que se encontrarán firmas de un proceso de mezcla en el núcleo.

Autor: Brian Jacobsmeyer

Enlace original: Jupiter’s melting heart sheds light on misterous planet