Una nueva nave espacial se dirige hacia el rey de los planetas. La misión Juno de la NASA llegará a Júpiter el 4 de julio para estudiar de cerca el mayor mundo de nuestro sistema solar. Una vez comience su misión principal, en noviembre, Juno dedicará al menos un año y medio a examinar el interior del planeta y su clima. Sin embargo, algunos científicos están interesados no en lo que Juno nos puede decir sobre Júpiter, sino en lo que podría revelar acerca de planetas mucho más lejanos. Tienen la esperanza de que al recopilar información detallada sobre nuestro propio mundo gaseoso, Juno ayudará a revelar cómo nacieron y cómo se comportan otros gigantes similares más allá de nuestro sistema solar.

Se han descubierto cientos de planetas del tamaño de Júpiter orbitando a otras estrellas, y los científicos sospechan que esos son solo la punta del iceberg. A algunos se les conoce como "Júpiters calientes" porque sus apretadas órbitas alrededor de las estrellas madre generan en ellos altísimas temperaturas. Otros Júpiters circulan en órbitas oblongas muy excéntricas, algo que también es poco común en nuestro vecindario. Nadie sabe por qué algunos planetas terminan en tales órbitas excéntricas o cercanas, mientras que otros –como Júpiter– giran en trayectorias relativamente circulares y más distantes. 

Una teoría es que los planetas comienzan encauzados en diferentes órbitas y con el tiempo van migrando. Juno buscará indicios de si Júpiter se formó in situ o en otro lugar diferente del actual, determinando las cantidades de agua y oxígeno en el interior del planeta. De tener menos de lo esperado para justificar su formación en el lugar actual, el planeta podría entonces haber nacido más lejos del sol, donde el ambiente es más frío, y más tarde haber migrado hacia el interior del sistema solar. Tal hallazgo tendría implicaciones para los modelos que predicen la formación de otros gigantes de gas en otros sistemas. Es poco probable, sin embargo, que Júpiter haya migrado muy lejos, dice el investigador principal de Juno, Scott Bolton, del Southwest Research Institute. Bolton advirtió que la nave espacial no será capaz de hacer una prueba directa de la migración orbital, porque cualquier cosa que los científicos aprendan acerca del interior de Júpiter va a tener que considerar los varios escenarios de formación pueden estar en juego. "Un teórico podría actualizar el modelo basándose en esa nueva información y moviendo a Júpiter hacia afuera", dice Bolton, "pero también otra persona podría cambiar las condiciones de formación y mantener a Júpiter donde está". [Vea una galería de fotos de la misión de Juno a Júpiter]

Los científicos tienen preguntas similares acerca de si la mayoría de los exoplanetas gigantes gaseosos que ven se han formado en sus ubicaciones actuales o se han desplazado por ahí. Por ejemplo, según algunas teorías, parece poco probable que los Júpiters calientes se hayan formado donde se encuentran ahora porque estando tan próximos a sus estrellas, la mayor parte del material de construcción planetaria habría sido escasa. Del mismo modo, los investigadores tienen problemas para entender cómo los gigantes gaseosos pueden haberse formado muy lejos de sus estrellas, por una carencia similar de materiales de construcción. Por lo tanto, los datos de Juno podrían ayudar a los científicos a entender mejor cómo los sistemas exoplanetarios lograron sus diseños, dice Jack Lissauer, científico del Centro de Investigaciones Ames de la NASA. Cualquier evidencia de que Júpiter ha migrado podría apoyar la idea de que otros planetas gigantes son también propensos a desplazarse.

Tales investigaciones serán sólo una parte de los esfuerzos de Juno para aprender más acerca de los componentes de Júpiter. A pesar de 400 años de observaciones telescópicas del planeta gigante y 40 años de estudios en primer plano con naves espaciales, todavía se entiende poco acerca de la historia de la formación de Júpiter. Misterios básicos tales como si el planeta tiene un núcleo, y si tiene uno, cuál es su tamaño, así como la cantidad de agua en el interior de Júpiter, tienen en suspenso a los científicos.

A diferencia de otras naves espaciales enviadas a Júpiter en el pasado, Juno está equipada con un radiómetro de microondas, un instrumento que puede medir cómo el vapor de agua contribuye a la refracción de la atmósfera en frecuencias de microondas, para mirar más allá de la cima de las nubes y estudiar su contenido de agua y procesos climáticos. La nave espacial medirá también los campos magnéticos y de gravedad de Júpiter con mayor precisión que su predecesor, Galileo, el cual estudió el planeta y sus lunas entre 1995 y 2003, ya que dará la vuelta a Júpiter en una órbita polar que le permite acercarse más.

Las mediciones del campo magnético de Júpiter que hará Juno también podrían dar una idea de la estructura interna del planeta. Los científicos esperan aprender si en lo más profundo existe un núcleo de elementos pesados, o si la atmósfera de hidrógeno y helio va "hasta el fondo" comprimiendo los elementos en el centro, dice Bolton. Un núcleo de este tipo podría estar ayudando a generar el campo magnético de Júpiter, pero tampoco es necesario. Los científicos también pueden hacer frente a la cuestión de un núcleo a través de mediciones del campo gravitatorio del planeta porque la estructura gravitatoria puede reflejar la convección del calor en el interior profundo, donde la presión es tan alta que el hidrógeno comprimido actúa como un metal fundido.

Si no hay un núcleo en absoluto, Júpiter puede haberse formado de manera similar al sol, es decir, haberse fusionado gradualmente a partir de la "nebulosa protoplanetaria" de gas y polvo que dio a luz a nuestro sistema solar. No obstante, hallar un núcleo podría indicar que los elementos pesados que flotaban cuando el sistema solar se formó se fusionaron en trozos del tamaño de planetas, atrayendo luego moléculas flotantes de gas para crear a los mundos gigantes de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno .

Por otro lado, el que los científicos obtengan pistas sobre cómo se formó Júpiter no significa que sepan cómo se formaron otros grandes exoplanetas gaseosos, aunque es probable que nuestro gigante es bastante representativo, dice Bolton. Por ejemplo, Júpiter está hecho principalmente de hidrógeno y helio, que son los elementos que componen la mayor parte de nuestro sistema solar, así como la mayoría de las nubes interestelares que se colapsan para formar otros sistemas solares.

Las observaciones de Juno proporcionarán la mejor mirada a la composición atmosférica de un planeta gigante, dice Raymond Jeanloz, profesor de astronomía de la Universidad de California, Berkeley, que estudia el interior de los planetas. Para los investigadores exoplanetarios, sin embargo, Juno tiene una limitación clave: observa un solo mundo. Pero hay miles de exoplanetas conocidos que están demasiado lejos para ser visitados por una nave espacial. Los científicos tienen puesta la esperanza en dos próximas telescopios espaciales con los cuales medir las atmósferas de muchos planetas gigantes: el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y el Telescopio de Sondeo Infrarrojo de Campo Amplio (WFIRST). "En este momento apenas comenzamos a dar los primeros vistazos a las atmósferas" con los telescopios actuales, dice Heather Knutson, profesora asistente en el Instituto de Tecnología de California que estudia atmósferas exoplanetarias. Según la experta, "con el JWST vamos a ver todo en hermoso detalle". Pero la ventaja del WFIRST es que será capaz de ver los planetas sin que el brillo abrumador de sus estrellas ahogue su propia luz, gracias a un "coronógrafo" que bloquea la luz de las estrellas.

Juno pasará sus primeros 107 días en Júpiter completando dos largas órbitas para calibrar sus instrumentos y luego maniobrar para ajustar su periodo orbital a 14 días. La sonda entonces completará al menos 33 de estas órbitas, lo que permitirá a los científicos de la misión crear un mapa completo de las nubes de Júpiter y también investigar más allá de su superficie. La financiación podría extender la misión ligeramente, pero la intensa radiación de Júpiter dañará gradualmente los instrumentos de Juno y eventualmente obligará a los científicos a hundir deliberadamente la nave espacial entre el mar de nubes jovianas antes de que se debilite hasta el punto de no poderse controlar. Esta medida evitará cualquier impacto accidental en las cercanas lunas heladas y potencialmente amigables para la vida, como Europa, protegiéndolas de la contaminación química de los propelentes, así como de los microbios terrestres que puedan haberse enganchado a la nave espacial.