巨行星和卫星

巨大的外行星，其深层流体内部和湍流大气，以及围绕它们运行的各种卫星和行星环。

Definition

巨行星是富含气体和冰的大型外行星，该领域也涵盖了围绕它们运行的卫星和行星环系统。

Scope

该领域涵盖了气态巨行星木星和土星，冰巨行星天王星和海王星，以及它们所拥有的丰富卫星和行星环系统。它探讨了它们的整体组成和分层流体内部，带状大气和巨大风暴的动力学，强大的磁层，以及行星环系统的起源和动力学。这些卫星从火山活跃的木卫一到富含冰层海洋的卫星，使得该领域成为连接内太阳系之外宜居性问题的桥梁。

Sub-topics

• 气态巨行星：木星和土星
• 冰巨星：天王星和海王星
• Ocean Worlds and Icy Satellites
• 行星的卫星和环系统

Core questions

• 气态巨行星和冰巨行星的内部结构和组成是什么？
• 是什么驱动了巨行星大气中带状风、急流和长期存在的风暴？
• 巨行星的卫星和行星环系统是如何形成和演化的？
• 为什么巨行星的一些卫星拥有地下海洋？

Key theories

巨行星的分层流体内部

巨行星由氢和氦或水、氨和甲烷冰的深层包层组成，可能在其下方有重元素核心，其中氢在气态巨行星的深处会变成金属态。

带状大气环流

快速自转和内部热量将巨行星大气组织成交替的纬向急流和带状结构，使木星大红斑等涡旋能够长期存在。

规则卫星和行星环的吸积盘起源

规则的顺行卫星是在围绕成长中的巨行星的行星周盘中形成的，而行星环可能源于被破坏的天体，并不断受到与卫星的引力相互作用的影响而塑形。

Clinical relevance

巨行星在太阳系中除了太阳之外的质量中占据主导地位，控制着小天体的动力学，是许多系外行星最接近的类比对象，并拥有冰质卫星，这些卫星是寻找生命的主要目标。

History

20世纪70年代和80年代的先驱者号和旅行者号飞掠任务以前所未有的细节揭示了巨行星及其卫星，包括木卫一上的活跃火山活动和土星环的复杂性。伽利略号、卡西尼-惠更斯号、朱诺号以及旅行者号海王星飞掠任务随后对内部、大气、磁层和卫星进行了持续而近距离的研究。

Debates

巨行星的核心是致密的还是稀释的？

朱诺号的重力数据显示，木星可能拥有一个模糊的、稀释的核心，而非边界清晰的核心，这挑战了经典的内部模型。

Key figures

• Andrew Ingersoll
• Tristan Guillot
• Fran Bagenal
• Carolyn Porco

Seminal works

• guillot2005
• ingersoll2004

Frequently asked questions

气态巨行星和冰巨行星有什么区别？

木星和土星等气态巨行星主要由氢和氦组成，而天王星和海王星等冰巨行星则含有更大比例的较重挥发性冰，如水、氨和甲烷。

巨行星有固体表面吗？

不，它们没有可以站立的固体表面；它们的 атмосферы 持续深入到流体内部，越靠近中心温度和密度越高。