Jupiter wird nicht umsonst manchmal als „gescheiterter Stern“ bezeichnet. Der Gasriese ist mit großem Abstand der größte Planet im Sonnensystem und besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium – genau wie die Sonne. Doch obwohl er 318-mal größer ist als die Erde, ist Jupiter nicht massiv genug, um durch die Schwerkraft eine Kernfusion auszulösen, die ihn zum Stern gemacht hätte.
Der fünfte Planet von der Sonne hat eine Atmosphäre, die zu etwa 90 % aus Wasserstoff und zu etwa 10 % aus Helium besteht, mit Spuren von anderen Gasen. Dazu gehören Wasserdampf, Methan, Schwefelwasserstoff, Neon, Sauerstoff, Phosphin, Kohlenstoff, Ethan, Schwefel und Ammoniakkristalle, wie Spektralanalysen des Planeten ergaben.
Die Atmosphäre ist nicht einheitlich, die Gase sind übereinander gestapelt und bilden mehrere Schichten, die sich nach unten erstrecken, einschließlich einer Schicht überkritischen Wasserstoffs (der Punkt, an dem es keine getrennten flüssigen und gasförmigen Phasen gibt).
Diese Schichten sind nicht unbedingt mit den berühmten Streifen des Jupiters verbunden. Sie sind vielmehr das Ergebnis einer Kombination aus einer schnellen Rotation des Planeten und dramatischen Temperaturunterschieden in verschiedenen Regionen. Die Erde dreht sich einmal in 24 Stunden, während Jupiter sich einmal in etwa 9,5 Stunden dreht. Allerdings rotiert die Erdoberfläche am Äquator mit etwa 1000 Meilen pro Stunde, während sich die äquatorialen Wolkenspitzen des Jupiters mit fast 28.000 Meilen pro Stunde bewegen. Der Äquator des Jupiters ist auch stärker aufgeheizt als die Pole. Die Physik, die für die Streifen auf dem Jupiter verantwortlich ist, ähnelt derjenigen, die für die Passatwinde in Äquatornähe und die Jetstreams in Polnähe auf der Erde verantwortlich ist.
Im Gegensatz zur Erde hat der Jupiter jedoch keine feste Oberfläche, so dass ein Besucher, der mit einem Raumschiff durch die Jupiteratmosphäre reist, einfach wie ein Messer durch den Nebel pflügen würde. Für praktische Zwecke betrachten die Wissenschaftler die Jupiteroberfläche jedoch als die geodätische Linie, an der der atmosphärische Druck dem der Erde auf Meereshöhe entspricht – an diesem Punkt ist die Schwerkraft 2,5 mal stärker als auf der Erde.
Dieses hypothetische Raumschiff würde jedoch nicht einfach auf der anderen Seite des Planeten landen, wenn es in gerader Linie weiterfliegt – irgendwann würde es in den Jupiterkern stürzen, der schätzungsweise 35.000 Grad Celsius (63.000 Grad Fahrenheit) heiß ist.
Hat Jupiter einen festen Kern?
Wissenschaftler sind sich immer noch nicht sicher, wie dieser Kern aussieht, da die dichten und wirbelnden Wolken die Beobachtungen behindern. Aber es gibt Gründe für die Annahme, dass Jupiter einen dichten felsigen Kern hat, der von einer Schicht metallischen Wasserstoffs (eine Phase des Wasserstoffs, in der er sich wie ein elektrischer Leiter verhält) umhüllt ist, mit einer weiteren Schicht molekularen Wasserstoffs (normales H2, zweiwertiges Gas) darüber.
Das Vorhandensein eines felsigen Kerns wird auch durch Modelle der Planetenentstehung gestützt, die zeigen, dass ein felsiger Kern oder zumindest ein eisiger Kern zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Geschichte des Gasriesen notwendig gewesen wäre.
Nach einer Studie aus dem Jahr 1997, in der Gravitationsmessungen durchgeführt wurden, könnte der Jupiterkern eine Masse haben, die dem 12- bis 45-fachen der Masse des Planeten Erde entspricht – das sind 4 % bis 14 % der Gesamtmasse des Jupiters.
Eine andere Lehrmeinung über den Jupiterkern besagt, dass der Gasriese keinen felsigen Kern hat. Als sich der Planet vor Milliarden von Jahren bildete, kollabierte eine Gastasche einfach in sich selbst und schuf eine mehr oder weniger reine Wasserstoff-Helium-Welt.
Die letztgenannte Hypothese wurde jedoch inzwischen durch die Juno-Mission widerlegt. Die im August 2011 gestartete Sonde, die nach Jupiters Frau in der römischen Mythologie benannt ist, hat zahlreiche Geheimnisse über Jupiter gelüftet.
Durch die Messung, wie die Geschwindigkeit der Sonde durch das Gravitationsfeld des Planeten beschleunigt oder verlangsamt wurde, konnten die Wissenschaftler ableiten, wie die Masse in den Tiefen des Jupiters verteilt ist. Obwohl es keine Möglichkeit gibt, durch die wirbelnden, dichten Wolken des Jupiters zu blicken, bestätigte diese clevere Methode, dass der Jupiter tatsächlich einen Kern hat, schreiben die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Nature“. Außerdem zeigte die Analyse, dass der Kern nicht wie eine kompakte Kugel aussieht, sondern eher wie eine unscharfe Kugel, die sich über fast die Hälfte des Jupiterdurchmessers erstreckt.
Wissenschaftler wissen nicht genau, warum Jupiter einen so untypischen Kern hat, aber was auch immer die Erklärung sein mag, sie ist aufschlussreich für die Entstehung des Planeten. Eine mögliche Erklärung ist, dass der frühe Jupiter durch den Zusammenstoß mit einem anderen riesigen protoplanetaren Körper aufgewühlt wurde. Eine andere Erklärung wäre, dass Jupiter seine Umlaufbahn änderte und früh in seiner Geschichte weitere Planetesimale hinzufügte.
Allerdings zeigt diese Erkenntnis, dass wir noch immer nicht viel über riesige Gasplaneten wissen. Die Juno-Mission hat nicht nur Annahmen über den Kern des Jupiters umgestoßen, sondern auch gezeigt, dass die seltsamen Wirbelstürme, die um den Nord- und Südpol des Planeten wüten, chaotischer sind als bisher angenommen. Eine weitere Überraschung war das Magnetfeld des Jupiters, das sich als doppelt so stark erwies wie von den Wissenschaftlern angenommen.
Während Juno seine Mission zur Erforschung des Jupiters und seiner Monde fortsetzt, hoffen die NASA-Wissenschaftler, seltsame neue Dinge über den Jupiter herauszufinden.