El núcleo planetario es la capa o capas más internas de un planeta. Se forma por el proceso de diferenciación durante la formación del planeta: los materiales más densos (principalmente metales) se hunden hacia el centro, mientras que las rocas y materiales menos densos quedan en las capas exteriores. El núcleo suele ser la región de mayor densidad, temperatura y presión del planeta y condiciona propiedades clave como la existencia de un campo magnético, la transferencia de calor interna y la dinámica tectónica.

Los planetas terrestres (planetas con superficie rocosa) tienen un núcleo formado principalmente por hierro (frecuentemente con níquel y pequeñas cantidades de elementos ligeros como azufre u oxígeno). Ese núcleo puede encontrarse en estado sólido, líquido o en una combinación de ambos (núcleo interno sólido y capa exterior líquida), dependiendo de la temperatura, la presión y la composición.

Por ejemplo, el núcleo de la Tierra está dividido en un núcleo interno sólido (ricos en hierro y níquel) y un núcleo externo líquido; la convección del hierro líquido en el núcleo externo, junto con la rotación del planeta, alimenta el efecto dinamo que genera el campo magnético terrestre. En cambio, la situación en otros planetas rocosos varía: las observaciones recientes (sismología y medidas de gravedad) indican que el núcleo de Marte es al menos parcialmente líquido, mientras que en el caso de Venus se piensa que puede tener un núcleo líquido pero carece de un campo magnético global observable probablemente por la ausencia de convección sostenida o por su lenta rotación; por tanto, la simple ausencia de campo magnético no implica necesariamente un núcleo totalmente sólido.

Los gigantes gaseosos o gigantes de hidrógeno/helio (Júpiter y Saturno) y los gigantes helados (Urano y Neptuno) también concentran materiales pesados en su interior. Su "núcleo" suele estar compuesto por una mezcla de rocas, hielos y metales, y en gigantes como Júpiter existe además una capa profunda de hidrógeno metálico (un fluido conductor) que participa en la generación del campo magnético. Sus núcleos son pequeños en proporción a su radio, pero en masa pueden ser grandes: se estima que el núcleo de Júpiter tiene una masa varias veces la de la Tierra (estimaciones típicas apuntan a decenas de masas terrestres, aunque modelos recientes de la misión Juno sugieren la posibilidad de un núcleo difuso o extendido en lugar de un núcleo compacto tradicional).

El tamaño relativo del núcleo varía mucho entre cuerpos. El núcleo de la Luna ocupa aproximadamente el 20% de su radio, mientras que el de Mercurio representa cerca del 75% de su radio, lo que explica en parte sus propiedades térmicas y magnéticas. La Tierra, por ejemplo, tiene un núcleo que representa alrededor del 54% de su radio total (radio del núcleo ≈ 3 485 km; radio terrestre ≈ 6 371 km). Estas fracciones influyen en la dinámica interna y en la evolución térmica de cada cuerpo.

Composición y estados del núcleo

  • Núcleos metálicos (hierro-níquel): característicos de planetas rocosos; pueden contener elementos ligeros que afectan su densidad y punto de fusión.
  • Núcleos parcialmente fundidos: combinan capas sólidas y líquidas (por ejemplo, la Tierra: núcleo interno sólido + núcleo externo líquido).
  • Núcleos de material rocoso/hielo mezclado: en planetas y lunas de menor masa o en gigantes helados (Urano, Neptuno) donde hay abundancia de "hielos" (agua, amoníaco, metano) junto con rocas y metales.
  • Capas de hidrógeno metálico: en gigantes gaseosos masivos (Júpiter, Saturno) el hidrógeno se comporta como un metal conductor a altas presiones y contribuye a la generación del campo magnético.

Temperatura, presión y dinámica

Las condiciones en los núcleos son extremas: las temperaturas pueden superar varios miles de grados Celsius (en la Tierra del orden de 4 000–6 000 °C en el centro) y las presiones alcanzan cientos de gigapascales. Estas condiciones determinan el estado físico (sólido o líquido) y la capacidad para transferir calor mediante convección. Las fuentes de calor interno incluyen el calor remanente de la formación, la energía liberada por la cristalización del núcleo interno (en planetas como la Tierra) y la desintegración radioactiva de elementos presentes en el manto y, en menor medida, en el núcleo.

Métodos para estudiar los núcleos planetarios

  • Sismología: la principal herramienta para la Tierra y la Luna; en Marte la misión InSight ha proporcionado datos sísmicos relevantes.
  • Medidas del campo magnético: permiten inferir la presencia de capas conductoras y actividad dinamo.
  • Datos gravitatorios y momento de inercia: a partir de cómo varía la gravedad y la rotación se obtienen límites sobre la distribución de masa interior.
  • Modelado y experimentos de laboratorio: se usan ecuaciones de estado y experimentos a altas presiones para estimar comportamiento del hierro, rocas e hielos bajo condiciones internas.
  • Observaciones de libración y rotación: pequeñas variaciones en la rotación pueden indicar un núcleo líquido o acoplamientos interiores.

Importancia del núcleo

  • Genera o no un campo magnético que protege a la atmósfera y la superficie de la radiación y del viento solar.
  • Influye en la tectónica, el vulcanismo y la transferencia de calor hacia la superficie.
  • Afecta la evolución planetaria, la retención de atmósferas y las condiciones de habitabilidad a largo plazo.

En resumen, el núcleo es una pieza clave para entender la estructura, la historia y la dinámica de cualquier planeta o satélite. Sus características (composición, tamaño y estado físico) varían ampliamente entre los diferentes cuerpos del Sistema Solar y condicionan fenómenos observables como el campo magnético, la actividad volcánica y la disipación térmica.