Quanto pesa Júpiter?

Cronometrando as luas. Quanto mais perto e mais rápido uma lua gira, mais forte tem que ser a atração do planeta. A ficha técnica da NASA põe Io a 421.800 km do centro de Júpiter, dando uma volta a cada 1,769 dia (152.854 segundos). A versão de Newton da terceira lei de Kepler transforma isso numa massa: 4π² × (421.800.000 m)³ ÷ (G × 152.854²) dá cerca de 1,90 × 10²⁷ kg, já a menos de um por cento do número oficial.

As sondas fazem isso com muito mais precisão. A sonda Juno, da NASA, em órbita de Júpiter desde 2016, troca sinais de rádio com a Deep Space Network. Conforme a gravidade de Júpiter acelera e freia a nave, a frequência do sinal muda um pouquinho (o efeito Doppler), e essas mudanças mapeiam a gravidade do planeta em detalhe.

O que o rastreamento mede de fato é a massa vezes a constante gravitacional, G: a NASA dá 126,687 × 10⁶ km³/s². O G é o elo fraco, conhecido com muito menos precisão que esse produto, então a massa de Júpiter em quilos é dada como (1,89813 ± 0,00019) × 10²⁷ kg, com precisão de cerca de 1 parte em 10.000.

Somando as massas que a NASA dá para Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Saturno, Urano e Netuno, chega-se a cerca de 768,6 × 10²⁴ kg. Júpiter sozinho tem 1.898 × 10²⁴ kg, então pesa 2,47 vezes mais que todos os outros. Saturno, o segundo mais pesado, tem menos de um terço da massa de Júpiter.

Ainda assim, ele é pequeno perto do Sol, que é cerca de 1.047 vezes mais pesado. Mas Júpiter é pesado o bastante para que o ponto em torno do qual os dois giram fique um pouco fora da superfície do Sol, a cerca de 1,07 raio solar do centro. O ponto de equilíbrio de todos os outros planetas com o Sol fica dentro dele.

Para o tamanho, Júpiter é leve. Ele tem 1.321 vezes o volume da Terra, mas só 318 vezes a massa, porque é feito principalmente de hidrogênio e hélio. A densidade média dele é de 1.326 kg/m³, cerca de um terço mais denso que a água e mais ou menos um quarto da densidade da Terra.

Cerca de 75 a 80 vezes mais. A NASA diz que Júpiter tem os mesmos ingredientes de uma estrela, mas não ganhou massa suficiente para acender. Para fundir hidrogênio comum no núcleo, ele precisaria de umas 80 massas de Júpiter, cerca de 1,5 × 10²⁹ kg, ou 7,6% da massa do Sol.

No meio do caminho estão as anãs-marrons, que o Jet Propulsion Laboratory da NASA descreve como objetos com 13 a 80 vezes a massa de Júpiter. Elas são leves demais para queimar hidrogênio como as estrelas.

Ganhar massa não deixaria Júpiter muito maior. O interior dele já é tão comprimido que, com mais de uns 40% de massa extra, ele na verdade ficaria menor, porque a gravidade o comprimiria ainda mais.

As medições de gravidade da Juno mostraram que Júpiter não tem o núcleo rochoso pequeno e compacto que muitos modelos previam. Em vez disso, os elementos pesados parecem estar misturados com hidrogênio e hélio num núcleo grande e “diluído”, que se estende por boa parte do planeta. Um estudo de 2017 de membros da equipe da Juno estimou esses elementos pesados em 7 a 25 massas terrestres, mais ou menos de 2% a 8% do total.

Quase todo o resto é hidrogênio e hélio. Na atmosfera, eles respondem por cerca de 76% e 24% da massa, perto da mistura encontrada no Sol.