El desarrollo arrestado de Júpit

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Jupiter, el gigante con bandas, nació cuando el resto de nuestro Sistema Solar se formó hace aproximadamente 4.560 millones de años, cuando la implacable fuerza de la gravedad dejó caer, girando, mezclando gas y polvo en una bola gigantesca, extremadamente grande para convertirse en este envidioso Rey de los Planetas. El Júpiter recién nacido se tragó la mayor parte de la masa que había quedado después del nacimiento feroz de nuestro Sol, y terminó con más del doble de la masa del material combinado de todos los otros cuerpos en la familia de nuestro Sol. De hecho, Júpiter contiene los mismos ingredientes que una estrella, pero no logró alcanzar suficiente masa para encender sus fuegos estelares de fusión nuclear. En agosto de 2018. astrónomos de la Universidad de Berna y Zúrich y de ETH Zurich (Suiza) publicaron su investigación que muestra cómo nació Júpiter, y los datos que recolectaron de los meteoritos indican que el crecimiento de este gigante de un planeta se había retrasado. Dos millones de años. Los investigadores proponen que las colisiones con bloques de un kilómetro generan alta energía, lo que significa que, durante esta fase, podría ocurrir una gran acumulación de gas y que el planeta podría crecer muy lentamente.

Con un radio de 43.440,7 millas, Júpiter es 11 veces más ancho que la Tierra. Imagina a Júpiter como una pelota de baloncesto y a la Tierra como un centavo. El proceso que da origen a planetas gigantes como Júpiter ha sido durante mucho tiempo un tema muy debatido, y por varias décadas como desacuerdos entre los científicos planetarios sobre cómo podrían ocurrir estos nacimientos planetarios misteriosos. Ahora, el equipo de científicos suizos ha explicado este enigma acerca de cómo se formó Júpiter y también presentó sus nuevas mediciones. Los resultados de la investigación se publican en la edición del 27 de agosto de 2018 de la revista Nature Astronomy bajo el título: La formación de Júpiter por acreción híbrida de guijarros y planetesimales.

“Podríamos demostrar que Júpiter creció en diferentes fases”, anotó la Dra. Julia Venturini en un comunicado de prensa de la Universidad de Berna en agosto de 2018 . El Dr. Venturini es un postdoctorado en la Universidad de Zurich. “Especialmente interesante es que no es el mismo tipo de cuerpos que aportan masa y energía”, agregó el Dr. Yann Alibert en el mismo comunicado de prensa. El Dr. Alibert es Oficial Científico de Planet5 y autor principal del nuevo artículo.

Se cree que la formación de planetas gigantes comienza con un embrión planetario que se acumula rápidamente en piedras muy pequeñas, de un mero centímetro. Entonces, rápidamente, el planeta bebé construye un núcleo durante sus primeros millones de años de existencia. Los dos millones de años que siguen a esta etapa inicial están dominados por la acumulación más lenta de bloques de construcción más grandes, de tamaño kilométrico, llamados planetesimales , y estos grandes cohetes sirven como semillas de las que puede crecer un planeta gigante bebé. Los planetesimales irrumpen en el planeta de los niños pequeños con gran energía y liberan grandes cantidades de calor. “Durante la primera etapa, los guijarros dieron la bienvenida a la masa. En la segunda fase, los planetesimales también agregaron un poco de masa, pero lo que es más importante, dieron la bienvenida a la energía”, continuó explicando el Dr. Alibert. Después del paso de tres millones de años, Júpiter se había convertido en un cuerpo con 50 masas terrestres. En este punto, comenzó la tercera fase de formación, que estuvo dominada por la acumulación de gas fuera de control. Esto está absolutamente dirigido en el planeta gaseoso de hoy, Júpiter, que ahora tiene más de 300 masas terrestres.

En el lejano reino de jupiter

Júpiter lleva el nombre del rey de los antiguos dioses romanos (Zeus griego), y está rodeado por un séquito de 79 lunas conocidas. Los científicos planetarios están particularmente interesados ​​en el Cuarteto de grandes lunas galileanas: Io, Europa, Ganimedes y Calisto , que fueron descubiertos por el gran astrónomo italiano Galileo Galilei en 1610, y fueron nombrados en su honor.

Las nubes gaseosas de Júpiter, compuestas de amoníaco y agua, son un mar extraño, complicado e intrincado, de remolinos y rayas que son en realidad muy ventosos y fríos. Estas hermosas nubes flotan en una atmósfera compuesta de hidrógeno y helio. La famosa Gran Mancha Roja de Júpiter es en realidad una gran tormenta de vórtices parecida a un huracán que es más grande que la Tierra. Esta tormenta carmesí ha rugido durante cientos de años.

Júpiter también tiene un sistema compuesto por varios anillos. Sin embargo, a diferencia de los famosos anillos de Saturno, los anillos de Júpiter son tenues y polvorientos, y no están formados por las partículas de hielo que revolotean en los anillos de telaraña de Saturno.

Desde una distancia promedio de 484 millones de millas, Júpiter está ubicado a 5.2 unidades astronómicas (UA) de nuestro Sol. Una UA es igual a la distancia media entre nuestro planeta y el Sol, que es de aproximadamente 93,000,000 millas. Desde esta distancia, en el dominio externo de nuestro Sistema Solar, toma la luz que fluye desde nuestro Sol unos 43 minutos para hacer el viaje desde nuestra Estrella a Júpiter.

Júpiter tiene el día más corto de cualquier planeta en nuestro Sistema Solar. Un solo día en Júpiter dura solo unas 10 horas, lo que representa el tiempo que le toma a Júpiter girar o girar una vez sobre su eje. Júpiter viaja una órbita completa alrededor de nuestra estrella en aproximadamente 12 años terrestres, o 4.333 días terrestres.

El ecuador del gigante con bandas de nuestro Sistema Solar está inclinado, con respecto a su trayectoria orbital alrededor de nuestro Sol, solo 3 grados. Esto significa que Júpiter gira en una posición casi vertical, y no experimenta estaciones tan extremas como los otros planetas principales de la familia de nuestro Sol.

Nuestro Sistema Solar se formó hace más de 4.500 millones de años cuando una mancha relativamente pequeña y muy densa, incrustada en los pliegues de una nube molecular , se colapsó bajo la fuerza implacable de su propia gravedad. Estas nubes moleculares oscuras, frígidas, asombrosas y encantadoras acosan a nuestra Vía Láctea en gran número, y son las cunas extrañas donde nacen las estrellas bebés. Onduladas, onduladas y veladas en la oscuridad, estas nubes están compuestas principalmente por gas con una cantidad menor de polvo muy fino similar al humo. Cuando la mancha modesta y confiablemente pequeña experimenta este implacable colapso gravitacional, la mayoría de sus genes materiales se centran en el centro y se inflaman como resultado del proceso de fusión nuclear , y nace una estrella. Lo que queda de la mancha gira y gira alrededor de la protoestrella del recién nacido, y evoluciona hacia lo que se llama un disco de acreción protoplanetario. El disco giratorio de gas y polvo hace un baile fascinante alrededor de la estrella bebé. Este tipo de disco orbitó nuestro Sol recién nacido, y las diminutas partículas de polvo “pegajoso” que se encontraban en su interior, colisionaron y se “pegaron” entre sí para crear cosas más grandes. Ocasionalmente, una vasta población de planetesimales se formó a partir de estos escombros polvorientos. Los planetesimales luego se unieron y se unieron para formar los ocho planetas principales de nuestro Sistema Solar.

Cuando nació Júpiter, podría haberse convertido en una estrella. Sin embargo, nunca lo hizo. La energía lanzada por el material infalible hizo que el interior de Júpiter se volviera muy intenso, y cuanto más grande creció, más se calentó. Finalmente, cuando el material engullido del disco turbulento circundante se agotó, Júpiter pudo haber proporcionado la impresionante masa de más de 10 veces lo que ahora tiene. También es probable que Júpiter tuviera una temperatura central de 50,000 Kelvin y una luminosidad brillante que era aproximadamente 1% tan grande como la de nuestro Sol.

Sin embargo, si Júpiter hubiera nacido algo más pesado, habría crecido cada vez más, y más y más, a medida que se reducía su tamaño, hasta que se encendió su horno de fusión nuclear , y se convirtió en una estrella. Si esto hubiera ocurrido, nuestro Sol habría tenido una estrella compañera binaria, y no estaríamos aquí. La mayoría de las estrellas que habitan nuestra galaxia existen en sistemas que contienen dos o más estrellas hermanas.

Sin embargo, el planeta Júpiter es como una estrella en su composición. Al igual que nuestro Sol, está compuesto principalmente de hidrógeno y helio, y en su atmósfera misteriosa y extraña, las presiones y las temperaturas aumentan. Este aumento comprime el gas de hidrógeno en un líquido. Esto le da a Júpiter la distinción de poseer el océano más grande de nuestro Sistema Solar, un océano compuesto de hidrógeno líquido en lugar de agua. Los astrónomos piensan que, a profundidades aproximadamente a medio camino del centro de Jovian, la presión aumenta tanto que los electrones se extraen de los átomos de hidrógeno, convirtiendo el líquido en una sustancia eléctricamente conductora como el metal. Se cree que la rápida rotación de Júpiter impulsa las corrientes eléctricas en esta región extraña y extraña, generando así el fuerte campo magnético del planeta. Sin embargo, aún se desconoce si, al bajar, Júpiter contiene un núcleo central sólido, o si, en cambio, alberga una sopa espesa, espesa y densa. Los científicos planetarios creen que el núcleo de Júpiter podría alcanzar hasta 90,032 grados Fahreheit a estas profundidades, y estar compuesto principalmente de minerales de hierro y silicato similares al cuarzo.

Los gigantes gaseosos como Júpiter no tienen una verdadera superficie como nuestra Tierra y otros planetas sólidos. Júpiter, como otros de su tipo, es principalmente una gran bola de gases y líquidos que giran. Una nave espacial no podía aterrizar en Júpiter, pero tampoco podía volar con seguridad a través de los gases de este gigante con bandas. Las presiones y temperaturas extremas y altamente destructivas en lo profundo del planeta podrían aplastar, derretir y vaporizar físicamente cualquier nave espacial enviada para volar a este mundo gigante tan alienígena.

La apariencia de Júpiter es un tapiz intrincado tejido de manchas extrañas y bandas de color payaso. Se cree que este mundo gaseoso contiene un trío de capas de nubes en sus “cielos” que, en conjunto, abarcan aproximadamente 44 millas. Se cree que la nube más alta está formada por hielo de amoníaco, mientras que la nube media está compuesta de cristales de sulfuro de amonio. La capa de nubes joviana más interna posiblemente esté formada por hielo de agua y vapor.

Se cree que los vívidos tonos de payaso que componen las gruesas bandas de Júpiter son columnas de azufre y gases que contienen fósforo que se elevan desde el interior mucho más cálido del planeta.

Debido a que Júpiter no tiene una superficie sólida para frenarlos, sus manchas giratorias pueden perdurar por muchos años. Este mundo colorido y bizarro se salva con vientos apresurados e intensos, y algunos alcanzan velocidades impresionantes de hasta 335 millas por hora en el ecuador. La famosa Gran Mancha Roja de Jovian es un óvalo giratorio y giratorio compuesto de nubes, y se ha observado durante más de tres siglos. Sin embargo, más recientemente, se observó que un trío de óvalos más pequeños se fusionaba, y luego creaba, lo que ahora se conoce como la pequeña mancha roja. Esta tormenta carmesí más pequeña es aproximadamente el 50% del tamaño de una hermana mayor de color rojo intenso. Los científicos planetarios aún no saben si estas manchas ovaladas y bandas de color payaso que giran alrededor del planeta son poco profundas o se adentran en el misterioso interior joviano.

El ambiente joviano es probablemente inhóspito para la vida tal como lo conocemos. Las presiones, temperaturas y materiales que se encuentran en este mundo extraño son probablemente demasiado extremas y volátiles para crear un ambiente cómodo para formas de vida delicadas.

En contraste, algunas de las lunas de Júpiter podrían ser pequeños y cómodos mundos donde la vida podría formarse y florecer. De hecho, la gélida luna galileña de Júpiter, con cáscara de huevo , Europa , es un mundo pequeño tan prometedor. Hay indicios de que un vasto océano global chapotea alrededor de la cáscara de la corteza helada y destrozada de Europa, donde las formas de vida acuáticas podrían nadar cómodamente y florecer.

Desarrollo arrestado

El nuevo modelo que explica el nacimiento primordial de Júpiter coincide con los datos de meteoritos que presentó un equipo de astrónomos en 2017. Inicialmente, el Dr. Venturini y el Dr. Alibert se sorprendieron cuando se enteraron de los hallazgos de 2017. Las mediciones de las composiciones de meteoritos revelaron que en el sistema solar muy antiguo, la nebulosa solar se separó en dos dominios distintos durante un lapso de dos millones de años. A partir de esto, se podría haber llegado a la conclusión de que Júpiter desempeñó el importante papel de una barrera cuando aumentó de tamaño de aproximadamente 20 a 50 masas terrestres. Durante este intervalo de tiempo, el planeta gigante en evolución probablemente perturbó el disco de polvo, formando una densidad excesiva que capturó los guijarros más allá de su órbita. Es por esta razón que el material de las regiones externas no pudo combinarse con el material de las regiones internas, hasta que el niño pequeño Júpiter finalmente alcanzó la masa suficiente para perturbar y enviar rocas volando hacia las regiones internas de nuestro joven Sistema Solar.

“¿Cómo podría haber tomado dos millones de años para que Júpiter crezca de 20 a 50 masas terrestres? Eso pareció demasiado largo. Venturini en el comunicado de prensa de la Universidad de Berna del 28 de agosto de 2018 .

Se inició una discusión por correo electrónico entre los investigadores de NCCR Planet5 de las Universidades de Berna y Zúrich y ETH Zurich. La semana siguiente, expertos en astrofísica, cosmroquímica e hidrodinámica organizaron una reunión en Berna, Suiza. “En un par de horas sabíamos lo que teníamos que calcular para nuestro estudio. Alibert comentó en el mismo comunicado de prensa.

Los cálculos realizados por los investigadores suizos mostraron que el tiempo que el joven Júpiter pasó en el rango de masas de 15 a 50 masas terrestres fue en realidad significativamente más largo de lo que se pensaba anteriormente. Durante esta etapa del desarrollo del niño Júpiter, las colisiones con rocas de un kilómetro proporcionaron suficiente energía para calentar la atmósfera gaseosa del joven planeta, y también previnieron un rápido enfriamiento, contracción y una acumulación adicional de gas.

Según la investigación, la formación de Júpiter ocurrió en tres etapas:

Etapa 1: Hasta el primer millón de años. En este punto el bebé Júpiter crece por acreción de guijarros. Los planetesimales primordiales grandes poseen altas velocidades de colisión que resultan en colisiones destructivas. Estas colisiones producen pequeños planetesimales de segunda generación .

-Etapa 2: 1-3 millones de años. La energía que se produce como resultado de la acumulación de pequeños planetesimales hace que aumente rápidamente el gas y anticipa que el joven Júpiter crecerá rápidamente de tamaño.

-Fase 3: más allá de 3 millones de años: Júpiter ahora es lo suficientemente masivo como para precisar grandes cantidades de gas.

“Los guijarros son importantes en las primeras etapas para construir un núcleo rápidamente, pero el calor provisto por los planetesimales es crítico para retrasar la acumulación de gas de modo que coincida con la escala de tiempo dada por los datos del meteorito”, resumen los astrofísicos. También están convencidos de que sus resultados proporcionan nueva información que se puede utilizar para resolver los misterios de larga data de la formación del dúo de planetas gigantes más externos, Urano y Neptuno, así como los exoplanetas que se encuentran en este mismo régimen de masas.

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