Jupiter kallas ibland för en ”misslyckad stjärna” av goda skäl. Gasjätten är den största planeten i solsystemet med stor marginal och består huvudsakligen av väte och helium – precis som solen. Men trots att den är 318 gånger större än jorden är Jupiter inte tillräckligt massiv för att gravitationen ska kunna utlösa kärnfusion, vilket skulle ha höjt den till stjärnstatus.
Den femte planeten från solen har en atmosfär som består av cirka 90 procent väte och cirka 10 procent helium, med spår av andra gaser. Dessa inkluderar vattenånga, metan, vätesulfid, neon, syre, fosfin, kol, etan, svavel och ammoniakkristaller, enligt spektralanalyser av planeten.
Atmosfären är inte enhetlig med gaserna staplade på varandra, vilket bildar flera skikt som sträcker sig nedåt, inklusive ett skikt av superkritiskt vätgas (den punkt där skilda vätskefaser och gasfaser inte existerar).
Dessa lager är inte nödvändigtvis kopplade till Jupiters berömda ränder. De är faktiskt resultatet av en kombination av en snabb rotation av planeten och dramatiska temperaturskillnader i olika regioner. Jorden roterar en gång på 24 timmar, medan Jupiter roterar en gång på cirka 9,5 timmar. Jordens yta vid ekvatorn roterar dock med ungefär 1 000 miles i timmen, medan Jupiters ekvatoriella molntoppar rör sig nästan 28 000 miles i timmen. Jupiters ekvator är också intensivare uppvärmd än vid polerna. Den fysik som är ansvarig för Jupiters ränder är faktiskt ganska lik den som är ansvarig för passadvindar nära ekvatorn och jetströmmar nära polerna på jorden.
Men till skillnad från jorden har Jupiter ingen fast yta, så en besökare som reser genom den jovianska atmosfären i en rymdfarkost skulle helt enkelt plöja igenom som en kniv genom dimman. Av praktiska skäl anser dock forskarna att Jupiters yta är den geodetiska linje där det atmosfäriska trycket är lika stort som på jorden vid havsnivå – vid denna punkt är gravitationen 2,5 gånger starkare än på jorden.
Denna hypotetiska rymdfarkost skulle dock inte bara hamna på andra sidan av planeten om den fortsatte att susa fram i en rak linje – någon gång skulle den krascha in i Jupiters kärna, som beräknas vara cirka 35 000 grader Celsius (63 000 grader Fahrenheit).
Har Jupiter en fast kärna?
Vetenskapsmännen är fortfarande inte säkra på hur denna kärna ser ut eftersom de täta och virvlande molnen hindrar observationerna. Men det finns skäl att tro att Jupiter har ett tätt stenigt centrum som är omslutet av ett lager av metalliskt väte (en fas av väte där det beter sig som en elektrisk ledare), med ett annat lager av molekylärt väte (vanligt H2, dihydrogengas) ovanpå.
Närvaron av en stenig kärna stöds också av modeller för planetbildning som visar att en stenig kärna, eller åtminstone en isig kärna, skulle ha varit nödvändig någon gång under gasjättens historia.
Enligt en studie från 1997, där man utförde gravitationsmätningar, skulle Jupiters kärna kunna ha en massa som är 12 till 45 gånger större än planeten Jordens massa – det är 4 till 14 procent av Jupiters totala massa.
En annan tankeskola om Jupiters kärna föreslår att gasjätten saknar en stenig kärna. När planeten bildades för miljarder år sedan kollapsade i stället en gasficka helt enkelt in i sig själv och skapade en mer eller mindre ren väte-heliumvärld.
Men den senare hypotesen har sedan dess förkastats av Juno-uppdraget. Rymdsonden, som sköts upp i augusti 2011 och är uppkallad efter Jupiters hustru i den romerska mytologin, har avslöjat många hemligheter om Jupiter.
Genom att mäta hur rymdskeppets hastighet ökades eller bromsades upp av planetens gravitationsfält kunde forskarna härleda hur massan är fördelad i Jupiters djup. Även om det inte finns något sätt att kika genom Jupiters virvlande täta moln, bekräftade denna smarta metod att Jupiter verkligen har en kärna, skriver forskarna i tidskriftenNature. Dessutom visade analysen att kärnan inte är en kompakt boll, utan snarare liknar en luddig sfär som är spridd över nästan hälften av Jupiters diameter.
Vetenskapsmännen vet faktiskt inte varför Jupiter har en sådan atypisk kärna, men oavsett vad förklaringen kan vara, så är den talande för hur planeten har bildats. En möjlig förklaring är att den tidiga Jupiter rördes upp av kollisionen med en annan enorm protoplanetär kropp. En annan förklaring skulle kunna vara att Jupiter ändrade omloppsbana och lade till fler planetesimaler tidigt i sin historia.
Denna insikt visade ändå att vi fortfarande inte vet mycket om gigantiska gasplaneter. Förutom att omkullkasta antaganden om Jupiters kärna visade Juno-uppdraget också att de märkliga kluster av cykloner som härjar kring planetens nord- och sydpoler är mer kaotiska än vad man tidigare trott. En annan överraskning var Jupiters magnetfält, som visade sig vara dubbelt så starkt som forskarna antagit.
När Juno fortsätter sitt uppdrag att utforska Jupiter och dess månar hoppas NASA:s forskare att upptäcka nya märkliga saker om Jupiter.