气态巨行星表面是液态还是固态（气态巨行星的形成过程）

气态巨行星的内部是由什么组成的？

【气态巨行星内部到底有什么呢？】

气态巨行星是木星和土星，它们的内核可能包括岩石和冰。核心可能被液态氢或少量氦包围，但确切成分仍未知。

气态巨行星简述

，我们需要了解气态巨行星。木星和土星属于气态巨行星。因为它们的表面特征基本上是气态氢和氦，又因为体积巨大，所以被归类为气态巨行星。气态巨行星有时被称为失败恒星，因为它们包含与恒星相同的基本元素。它们被认为最外层由分子氢组成，分子氢包围着最内层的液态金属氢，最内层可能有熔融的岩核。它们最外层的氢以许多可见的云为特征，这些云主要由水和氨组成。金属层构成了每个行星的大部分面积，所以它被称为“金属”，因为非常大的压力将氢变成了导体。人们认为，这些气体巨星的核心区域，在如此高的温度(20000K)和压力下，只能由更重的元素组成，它们的性质未知。

木星，图 NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

土星，图NASA/JPL/Space Science Institute

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木星的内部结构

木星被认为是由混合元素的致密核心，周围的液态金属氢和一些氦组成的外层，以及主要由分子氢组成的外层组成。由于木星巨大的体积和恶劣的环境，我们无法知道其内部的详细构成。但不知何故，它的内部应该是具有岩石特征的核心。1997年，通过重力测量证明了其核心的存在，并得出结论，其质量是地球的12-45倍，约为木星总质量的4%-14%。木星至少在某些历史时期有一个核心，这是行星形成模型模拟出来的。行星形成模型要求木星必须有一个岩石或冰的核心，其质量可以用来从原太阳星云中收集大量的氢和氦。假设地核确实存在，它可能已经收缩了，因为热的液态金属氢与熔化的地核混合的对流会将其含量带到行星内部的更高水平。有可能这个核心现在根本不存在，因为重力测量还不够精确，不能完全排除这种可能性。

核心被致密的金属氢包围，向外延伸到行星半径的78%左右。氦和氖的雨滴穿过这层向下沉淀，耗尽了高层大气中这些元素的丰度。

金属氢层上方有透明的氢内层。在这个深度，压力和温度都高于氢气的临界压力1.2858 MPa，临界温度只有32.938 K，由于开尔文-亥姆霍兹机制，木星内部的温度和压力会朝着核心稳步上升。

这幅模型剖面图显示木星内部的构造，液态金属氢覆盖着内部深处的岩石核心

土星的内部结构

虽然土星主要由氢和氦组成，但土星的大部分质量并不处于气相，因为当密度大于0.01g/cm3时，氢会变成非理想液体。土星内部的温度、压力和密度朝着核心稳步上升，这使得氢在深层变成金属。

标准的行星模型显示，土星与木星相似，有一个小的岩石核心，周围有氢和氦，以及微量的各种挥发物。地核的成分与地球相似，但密度更大。对土星引力矩的观测，结合物理内部模型，表明土星内核的质量是可以限制的。2004年，科学家估计土星核心的质量一定是地球的9-22倍，相当于直径约2500公里。核心周围是厚厚的液态金属氢层，外层是氦饱和分子氢的液体层，随着高度的增加逐渐变成气体。外层长约1000公里，由气体组成。

土星内部非常热，其核心温度可达11700，向太空辐射的能量远高于前者。

阳接收的能量还要高出2.5倍。土星内部的热能并不像木星那样，木星的核心热能是由开尔文-赫姆霍兹慢速重力压缩机制产生的，这种过程本身可能不足以解释土星的热能产生，因为它的质量较小。土星内部产生的热能，可能是另一种或的机制导致的，或许是通过土星内部深处的氦“雨滴”摩擦产生的热量。当液滴通过低密度氢气下降时，这个过程通过摩擦释放热量，并消耗土星的外层氦气。这些下降的液滴可能已经积聚成围绕核心的氦壳。

这幅模型剖面图显示土星内部的构造，液态金属氢覆盖着内部深处的岩石核心

参考资料

1.WJ百科-英文版

2.天文学名词

文章作者零度星系（天文在线）

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更新2018年12月20日星期四

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