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在天王星和海王星的核周围有个氢和氦组成的壳，仅相当于1个地球质量，却有大约6000千米厚；而“气态巨行星”
木星和土星的核周围有更厚的氢和氦包层，分别超过300个和80个地球质量。
相比冰或岩石，氢模型更容易建立。
科学家们非常自信地宣称，超过200万个大气压的压强下，氢原子会被挤压得十分紧密，电子将不再被限制在特定的原子中。
在这时，氢原子会变成一片类似熔化的金属海洋，电子就在其中漫游，这种电子的自由运动使“金属氢”
成为一种优良的导电体。
木星核周围的金属氢壳层（其中含有一些氦）可能有260个地球质量（占木星总质量的80%），而土星核周围的金属氢壳层可能只有41个地球质量（占土星总质量的40%多一点）。
图17显示了木星的完整内部结构。
巨行星的内部结构有可能依然在演化，这是因为除了天王星之外，它们向太空辐射的热量都超过了从太阳接收到的热量。
木星是如此大，以至于可能仍在释放自它形成以来就困住的大量原始热量，但土星和海王星不一样，这种过剩的热量表明有热量正在被生成。
这些热量差大到不可能是辐射热，因此这些巨行星的内部分化可能仍在进行：密度更大的物质向内部沉降（使内壳层生长，周围的壳层变得更薄但更纯净），其重力势能转化为热能。
这种热量可能来自核（或内核）的持续增长。
以土星为例，这还可能来自它的金属氢壳层中的氦滴向内沉降。
图17 截面图显示了木星内部的假想内层。
主要标记了对流层云顶区（亮）和带（暗）
大气
成分
我们研究巨行星内部主要是通过合理的猜测，但对其大气的研究可以更多地依赖观察和测量。
巨行星的云和其覆盖层的成分可以用光谱学来研究。
光谱学研究的是不同波长的阳光在大气不同深度的吸收情况，而巨行星大气中每一深度处的平均分子质量，可由从巨行星后方的航天器发射的无线电信号的折射量来确定。
另外，伽利略号探测器在进入木星下降过程中对木星大气层也进行了多种测量。
表6比较了这四颗巨行星大气层的化学成分。
除了列出的化学成分，每个巨行星的大气都含有少量的乙炔（C2H2）；木星的大气含有乙烯（C2H4），并且它和土星的大气都含有磷化氢（PH3）、一氧化碳（CO）和锗烷（GeH4）。
天王星和海王星大气最上层的连续云由甲烷冰粒子组成。
由于木星和土星的大气温度过高，甲烷无法凝结，取而代之的是氨冰颗粒凝结成了最上层的云。
这些顶部云层的厚度大约为10千米，在它们的下方，“空气”
可能会再次变得纯净。
计算表明，在木星最上端云层下方大约30千米处，应该有由硫化氢铵（NH4HS）组成的第二层云；在第二层云下方大约20千米处，应该有由水（顶部是冰，下面是液滴）组成的第三层云。
伽利略号探测器在合适的深度发现了可能的硫化氢铵云，但没有发现任何水冰云。
有人说这是因为模型本身有误，也有人说，这是因为水冰云是不连续的，探测器刚好从水冰云的缝隙中穿了过去，因此没观测到水冰云。
同样的分层也可能出现在土星上，但由于土星的重力较小，云层之间的距离大约是木星云层的3倍。
在天王星和海王星的甲烷云之下，也可能有含氨云。
表6 巨行星大气中检测到的气体
*显示了每种气体在不同巨行星大气中所占的比例
木星氨云顶部的大气压力是地球海平面大气压力的2~3倍。
在其他巨行星上，云层顶部的压力接近地球海平面的大气压力。
大气环流
即使只是通过小型望远镜，我们也能在木星上看到平行于赤道的全球云带。
在其他巨行星上，这一特征不那么明显。
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