Jupiter wordt niet voor niets wel eens een ‘mislukte ster’ genoemd. De gasreus is met ruime voorsprong de grootste planeet in het zonnestelsel en bestaat voornamelijk uit waterstof en helium – net als de zon. Maar ondanks het feit dat hij 318 keer groter is dan de aarde, is Jupiter niet massief genoeg om door de zwaartekracht kernfusie op gang te brengen, wat hem tot een ster zou hebben verheven.
De vijfde planeet vanaf de zon heeft een atmosfeer die bestaat uit ongeveer 90% waterstof en ongeveer 10% helium, met sporenhoeveelheden van andere gassen. Deze omvatten waterdamp, methaan, waterstofsulfide, neon, zuurstof, fosfine, koolstof, ethaan, zwavel, en ammoniak kristallen, volgens spectrale analyses van de planeet.
De atmosfeer is niet uniform met de gassen zijn opgestapeld op elkaar, het vormen van meerdere lagen naar beneden, met inbegrip van een laag van superkritische waterstof (het punt waar de afzonderlijke vloeibare en gasfasen niet bestaan).
Deze lagen houden niet noodzakelijk verband met de beroemde strepen van Jupiter. Ze zijn eigenlijk het resultaat van een combinatie van een snelle rotatie van de planeet en dramatische verschillen in temperatuur in diverse gebieden. De aarde roteert eenmaal per 24 uur, terwijl Jupiter eenmaal per ongeveer 9,5 uur roteert. Het oppervlak van de aarde aan de evenaar draait echter met ongeveer 1000 km per uur, terwijl de wolkentoppen aan de evenaar van Jupiter bijna 3000 km per uur bewegen. Jupiters evenaar wordt ook intenser verhit dan de polen. De fysica die verantwoordelijk is voor de strepen van Jupiter is eigenlijk vergelijkbaar met die verantwoordelijk is voor passaatwinden bij de evenaar en straalstromen bij de polen op Aarde.
Maar in tegenstelling tot de Aarde heeft Jupiter geen vast oppervlak, dus een bezoeker die in een ruimteschip door de Joviaanse atmosfeer reist zou er gewoon doorheen ploegen als een mes door de mist. Maar voor praktische doeleinden beschouwen wetenschappers het oppervlak van Jupiter als de geodetische lijn waar de atmosferische druk gelijk is aan die van de Aarde op zeeniveau – op dit punt is de zwaartekracht 2,5 keer zo sterk als op Aarde.
Het hypothetische ruimteschip zou echter niet alleen aan de andere kant van de planeet terechtkomen als het in een rechte lijn door zou blijven zippen – op een gegeven moment zou het neerstorten in de kern van Jupiter, die naar schatting zo’n 35.000 graden Celsius (63.000 graden Fahrenheit) is.
Heeft Jupiter een vaste kern?
Wetenschappers weten nog steeds niet zeker hoe die kern eruitziet, omdat de dichte en wervelende wolken waarnemingen belemmeren. Maar er zijn redenen om aan te nemen dat Jupiter een dichte rotsachtige kern heeft, omhuld door een laag van metallisch waterstof (een fase van waterstof waarin het zich gedraagt als een elektrische geleider), met daarbovenop nog een laag moleculair waterstof (gewoon H2, diwaterstofgas).
De aanwezigheid van een rotsachtige kern wordt ook ondersteund door modellen van planeetvorming die laten zien dat een rotsachtige kern, of op zijn minst een ijzige kern, op een bepaald moment in de geschiedenis van de gasreus noodzakelijk zou zijn geweest.
Volgens een studie uit 1997, waarin gravitatiemetingen werden verricht, zou de kern van Jupiter een massa kunnen hebben van 12 tot 45 maal de massa van de planeet Aarde – dat is 4% tot 14% van Jupiters totale massa.
Een andere stroming die over de kern van Jupiter denkt, suggereert dat de gasreus geen rotsachtige kern heeft. In plaats daarvan is, toen de planeet miljarden jaren geleden werd gevormd, een gaszak in elkaar gestort, waardoor een min of meer zuivere waterstof-heliumwereld is ontstaan.
Maar deze laatste hypothese is inmiddels weerlegd door de Juno-missie. Gelanceerd in augustus 2011, heeft het ruimtevaartuig, genoemd naar Jupiters vrouw in de Romeinse mythologie, tal van geheimen over Jupiter onthuld.
Door te meten hoe de snelheid van het ruimtevaartuig werd opgevoerd of afgeremd door het zwaartekrachtsveld van de planeet, konden wetenschappers afleiden hoe de massa is verdeeld in Jupiters diepten. Hoewel het onmogelijk is om door de wervelende dichte wolken van Jupiter heen te kijken, bevestigde deze slimme methode dat Jupiter inderdaad een kern heeft, zo schreven wetenschappers in het tijdschriftNature. Bovendien bleek uit de analyse dat de kern niet zozeer een compacte bal is, maar veeleer een vage bol die zich over bijna de helft van Jupiters diameter uitstrekt.
Wetenschappers weten eigenlijk niet waarom Jupiter zo’n atypische kern heeft, maar wat de verklaring ook moge zijn, het zegt wel iets over hoe de planeet is ontstaan. Een mogelijke verklaring is dat de vroege Jupiter in beroering is gebracht door de botsing met een ander enorm proto-planetair lichaam. Een andere verklaring zou zijn dat Jupiter vroeg in zijn geschiedenis van baan veranderde en meer planetesimalen toevoegde.
Dit inzicht toonde niettemin aan dat we nog steeds niet veel weten over reusachtige gasplaneten. Naast het omverwerpen van veronderstellingen over de kern van Jupiter, toonde de Juno-missie ook aan dat de vreemde clusters van cyclonen die rond de noord- en zuidpool van de planeet woeden, chaotischer zijn dan eerder gedacht. Een andere verrassing was het magnetische veld van Jupiter, dat twee keer zo sterk bleek te zijn dan wetenschappers aannamen.
Als Juno zijn missie voortzet om Jupiter en zijn manen te verkennen, hopen NASA-wetenschappers vreemde nieuwe dingen over Jupiter te ontdekken.