【氣態巨行星內部到底有什麼呢？】
氣態巨行星分別是木星和土星，它們的內部核心可能包括岩石和冰。核心外圍可能是被金屬液態氫或少許氦包圍著，具體詳細的成分依舊未知。
氣態巨行星簡述
首先我們需要了解下氣態巨行星，木星和土星都屬於氣態巨行星，因為其表面特徵基本為氣態的氫和氦，又由於其體積巨大，所以把它們歸納到氣態巨行星中。氣體巨行星有時也被稱為失效的恆星，因為它們含有與恆星相同的基本元素。它們被認為最外層是由分子氫組成的，分子氫圍繞著內部的液態金屬氫層，最裡面的是可能具有熔融的岩石核心。它們的最外層氫氣的特徵是許多可見的雲層，這些雲主要由水和氨組成。金屬氫層構成了每個行星的大部分地區，之所以被稱為“金屬”，因為非常大的壓力將氫變成了一個導電體。人們認為，這些氣體巨行星的核心區域，在如此高的溫度（20000K）和壓力下，只可能是由較重的元素組成的，因此它們的性質是未知的。
木星,圖: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute
土星,圖: NASA/JPL/Space Science Institute
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木星的內部結構
木星被認為是由具有混合元素的緻密核心、並帶有一些氦的液態金屬氫的周圍層以及主要由分子氫構成的外層組成。因為木星的巨大以及環境的惡劣，所以我們無法得知其內部的詳細成分。但是多少知道，其內部應該是具有岩石特性的核心。在1997年，通過重力測量證明了其核心是存在的，並得出了其質量是地球的12-45倍，或者說大約是木星總質量的4%-14%。木星至少在部分的歷史年代時期存在著一顆核心，這是由行星形成模型模擬出來的，行星形成模型要求木星必須有個岩石或冰芯的核心，利用其質量才能足以從原太陽星雲中收集大量的氫和氦。假設核心確實存在，它可能已經收縮了，因為熱液態金屬氫與熔融核混合的對流電流，會將其含量帶到行星內部較高的層次。這個核心現在有可能完全不存在了，因為重力測量還不夠精確，無法完全排除這種可能性。
核心區域是被緻密的金屬氫所包圍的，金屬氫向外延伸到行星半徑的大約78%之處。雨滴狀的氦和氖通過該層向下沉澱，耗盡了上層大氣中這些元素的丰度。
在金屬氫層的上方有一個透明的氫內部層。在這個深度，壓力和溫度高於氫氣的臨界壓力值：1.2858 MPa，臨界溫度僅為32.938 K。由於開爾文-亥姆霍茲機制，所以木星內部的溫度和壓力會朝向核心部分穩步的上升。
這幅模型剖面圖顯示木星內部的構造，液態金屬氫覆蓋著內部深處的岩石核心
土星的內部結構
土星儘管主要由氫和氦組成，但是土星的大部分質量並不在氣相中，因為當密度大於0.01g/cm3時，氫會變成非理想的液體。土星內部的溫度、壓力和密度都向核心穩定地上升，這使得氫氣在深層中變成了金屬的性質。
標準的行星模型表明，土星內部與木星相似，有一個小的岩石核心，周圍包裹著的是氫和氦，並有微量的各種揮發物。該核心的組成與地球相似，但更稠密。對土星重力矩的觀測，並結合物理內部模型表明，可以對土星核心的質量施加限制。在2004年，科學家估計土星核的質量必須是地球的9-22倍，相當於直徑約2500千米。核心被較厚的液態金屬氫層包圍著，向外一層是氦飽和分子氫的液體層，隨著高度的增加逐漸轉變成氣體。最外層的範圍約1000公里，由氣體組成。
土星內部很熱，核心溫度可以達到11700℃，向太空輻射的能量比從太陽接收的能量還要高出2.5倍。土星內部的熱能並不像木星那樣，木星的核心熱能是由開爾文-赫姆霍茲慢速重力壓縮機制產生的，但是這種過程本身可能不足以解釋土星的熱能產生，因為它的質量較小。土星內部產生的熱能，可能是另一種或另外的機制導致的，或許是通過土星內部深處的氦“雨滴”摩擦產生的熱量。當液滴通過低密度氫氣下降時，這個過程通過摩擦釋放熱量，並消耗土星的外層氦氣。這些下降的液滴可能已經積聚成圍繞核心的氦殼。
這幅模型剖面圖顯示土星內部的構造，液態金屬氫覆蓋著內部深處的岩石核心
1.WJ百科-英文版
2.天文學名詞
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編輯用時：2018年09月21日-2018年09月22日
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最後更新：2018年12月20日星期四
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