Júpiter: El Gigante Gaseoso y Su Misterioso Océano de Hidrógeno Metálico

Imagina la cosa más vasta del planeta: los océanos. Los números son difíciles de comprender: 139 millones de millas cuadradas de agua con una profundidad promedio de aproximadamente 12,000 pies (o poco más de dos millas). Incluso intentar enmarcar el cuerpo de agua más grande de la Tierra de una manera concebible es difícil. En 2023, un hombre remó 2,300 millas en kayak desde California hasta Hawái, ni siquiera la mitad de la distancia a través del Océano Pacífico. Le tomó 91 días.

Y si bien esa escala estira los límites de lo que nuestros cerebros pueden manejar, ni siquiera se acerca al océano más grande del sistema solar: el vasto océano de hidrógeno líquido de Júpiter. En la Tierra, el elemento se presenta más comúnmente como un componente químico del agua, pero bajo las condiciones adecuadas, el hidrógeno se vuelve francamente extraño, adquiriendo las propiedades de un metal e incluso revelando su verdadera naturaleza cuántica.

Júpiter capta la fascinación de nuestra especie por varias razones. Está increíblemente lejos. Su Gran Mancha Roja es una tormenta del tamaño de la Tierra que ha estado rugiendo durante siglos. Tiene hermosos sistemas climáticos hexagonales en sus polos, y su luna, Europa, es una candidata tan buena para encontrar océanos de agua líquida más allá de nuestro propio planeta que lanzamos la nave espacial Europa Clipper en 2024 para viajar 1.8 mil millones de millas en el transcurso de seis años para averiguar si nuestras teorías son ciertas. Pero igual de atractivo es el vasto océano de hidrógeno del planeta, y cuanto más aprendemos sobre él, más entendemos cuán extrañas y extremas son realmente las características de Júpiter.

El Bizarro Océano de Hidrógeno de Júpiter

Júpiter está compuesto principalmente de hidrógeno y helio, no muy diferente del Sol. Si bien ambos son cuerpos celestes enormes, los elementos que existen en cada uno se comportan de manera muy diferente. El Sol es esencialmente una esfera súper caliente de gas ionizado en forma de plasma. Pero en Júpiter, una vez que te adentras lo suficiente bajo su atmósfera, las temperaturas y presiones aumentan tanto que el hidrógeno se transforma en un fluido supercrítico, un estado que se comporta tanto como un líquido como un gas.

Si vas aún más profundo, comienzan a suceder cosas aún más extrañas. Se cree que a mitad de camino hacia el centro de Júpiter, a unas 8,000 millas debajo de las nubes que vemos en la superficie, la presión se vuelve tan inmensa que rompe los enlaces que mantienen a los electrones del hidrógeno unidos a sus núcleos atómicos, lo que resulta en un líquido que conduce la electricidad como un metal: hidrógeno metálico líquido. Y aunque el hidrógeno no es un elemento metálico, estas condiciones extremas hacen que adquiera las propiedades de uno (piensa en una barra fundida de cobre o titanio).

Entonces, ¿qué tan grande es este océano de hidrógeno metálico líquido? Los científicos no están exactamente seguros, pero creen que este océano comienza a aproximadamente la mitad del camino hacia el núcleo del planeta, lo que significa que podría tener decenas de miles de millas de profundidad. Para poner eso en perspectiva, si quisieras perforar hasta el centro de la Tierra desde la superficie de nuestro planeta, tendrías que perforar un agujero de poco menos de 2,000 millas de profundidad para llegar allí, lo que significa que el océano de hidrógeno líquido de Júpiter engulliría no solo nuestros océanos sino todo nuestro planeta y su atmósfera varias veces. Lejos de ser una mera curiosidad científica, el océano del gigante gaseoso, combinado con la rotación súper rápida del planeta (un solo día en Júpiter solo dura unas 10 horas), se cree que impulsa el poderoso campo magnético del planeta.

¿Por Qué Júpiter No Colapsa Sobre Sí Mismo?

La presión a niveles lo suficientemente profundos dentro de Júpiter como para convertir el gas de hidrógeno en un metal líquido es tan grande que los científicos alguna vez pensaron que tales condiciones solo estaban presentes en estrellas de neutrones y enanas blancas, algunos de los entornos más extremos de la física. El mismo principio que evita que esos cuerpos celestes ultradensos colapsen sobre sí mismos, a pesar de las inmensas presiones que exhiben, es lo mismo que permite que el océano de hidrógeno líquido de Júpiter soporte las miles de millas de presión que soporta por encima: la presión de degeneración.

La presión de degeneración es un fenómeno que surge del principio de exclusión de Pauli, que establece que no hay dos electrones que puedan tener el mismo nivel de energía, ya que es imposible que habiten el mismo estado mecánico cuántico. Entonces, incluso si los enlaces electromagnéticos del hidrógeno se rompen bajo la presión de un planeta como Júpiter (o una estrella moribunda), sus partes atómicas componentes solo pueden comprimirse hasta cierto punto antes de exhibir una fuerza que se resiste a ser comprimida aún más. Esa fuerza es la base del soporte estructural que mantiene la capa de hidrógeno metálico de Júpiter.

Así que, la próxima vez que estés mirando una imagen de los fascinantes sistemas climáticos de Júpiter, recuerda que lo que se esconde debajo de esas bandas de color marrón, rojo, naranja, blanco y azul es igual de fascinante y extraño. Y ahora que conoces algunas de las grandes diferencias entre los dos planetas, aquí te presentamos algunas formas en las que Júpiter y la Tierra son realmente parecidos.