木星、土星、海王星這些大型的氣態行星內部壓力很大，那麼會不會有堅硬的實體核心呢？

這是我們剛接觸天體物理學時，都會想到的問題，因為我們經常聽說氣體巨行星！第一印象就是一團氣體！但事實並非如此，我們就來聊下，氣態行星的內核是什麼？以及金屬氫是咋回事？

我們知道太陽系中的行星分為兩大類。在冰凍線外圍有巨大的氣態巨行星：木星、土星、天王星、海王星。

另一方面，內太陽系還擁有:岩石行星、衛星、彗星、小行星和柯伊伯帶天體。這些都有什麼共同點呢?它們都是體積更小的固態行星。例如火星和它捕獲的小行星火衛二（Deimos）就是典型的例子。

火衛二，火星，木星，以及我們太陽系裡的所有其他行星都是以幾乎相同的方式形成的。太陽系開始時是一團坍縮的氣體雲。你可以把這個氣體團想像成一個三軸橢球體，其中一個軸比其他軸要短。較短的方向首先坍塌，速度也最快，形成了我們所說的原行星盤。

在這個原行星盤的內部，物質分佈不均勻，所以極其不穩定。圓盤的某些區域比其他區域稍微稠密一些。引力是一種奇妙的力量，當你有更多的物質，引力就越大。在行星形成的早期階段，這些密度稍微大的區域不斷地生長，只受周圍物質數量的限制。像木星這樣的行星就非常成功，它喫掉了太陽系中約50%的未被太陽喫掉的物質。像地球雖然在競爭種存活了下來，但遠沒有木星那麼成功，和木星相比大約差了300倍。

但是，不論行星的大小，都是在同一物理作用下形成的，所有的行星都是由許多不同元素的混合物組成的，各種元素被重力和「浮力」分成了不同的層。我們對地球進行了很好的研究，我們知道密度最大的元素——鐵、鎳、鉛等，以高度壓縮、穩定的狀態被保存在地球的核心。

如果沒有太陽，地球可能也會有一個巨大的大氣層，大部分是氫。但是由於太陽的高溫，地球相對較低的引力，再加上太陽風每時每刻都在剝離地球的外逸層，氫、氦這類氣體大部分已經被吹向了外太空，留下了我們今天所擁有的稀薄的大氣層。

這點應該很好理解，在行星形成時也遵循密度大的物質下沉，密度小的物質上浮，跟水的浮力一樣的！

現在，我們來談談氣態巨行星，我們就來說說木星吧，都是一樣的。我們經常說氣態行星，所以就容易給我們一種錯覺，我們可能認為這些氣態巨星都是由氣體組成的，這是不對的。這些氣態巨行星的核心都是堅硬的岩石內核，除了大小和密度外，與我們的地球並無太大不同。(內核承受著來自上方數千公里大氣層的巨大壓力。)

看看這些氣態巨行星的剖面圖(下圖)。

從理論上講，像木星這樣大的行星有足夠的氫氣，壓力可以達到絕對巨大的數值。一旦超過地球大氣壓力的500萬倍，氫不是氣體，就會形成一種晶體狀的狀態，稱為金屬氫。金屬氫的密度非常非常大，以至於氫原子之間的距離明顯小於氫原子的原子半徑。

離太陽最近的氣態巨星木星，距離太陽的距離也是地球的五倍多。遠離太陽，這些外部大氣層就很安全。但是如果你把這些氣態行星靠太陽太近的話，太陽就會把氣體蒸發掉，只留下固體核心。

以我們發現的太陽系外行星為例，如Corot-7b和Gliese 581系統(下圖)，這些大氣層已經被完全剝離。

那麼金屬氫層是會變成氣體並沸騰掉，還是仍然保持結晶狀態並與行星結合?

歡迎來到一個還沒有被實驗回答過的問題。理論認為，預期形成的晶體結構類型應該像冰一樣沸騰/升華。在太陽的高溫下，變成一種氣體，並最終消失。

除非實驗數據告訴我們氫晶格足夠穩定，能夠承受，比如說，太陽在水星的距離的熱量，但是隻要時間夠長那層金屬氫最終也會蒸發掉，只留下密度驚人的岩石內核，別的什麼都沒有。

儘管如此，這個行星核心可不是一般的行星核心，巨大的壓力下可能形成很多稀有的重金屬，例如：黃金遍地，鑽石隨便挖！有沒有想去採礦的衝動?

以前記得看過一篇文章，說的是土星。文中說，人類如果乘坐宇宙飛船是無法在土星上著陸的。因為土星是氣體組成的，如果宇宙飛船飛到土星想在土星著陸最終的結果是直接穿過了土星。當時還相信了這種說法。其實不是這樣的。

木星、土星、天王星和海王星這些巨型的氣態行星從表面上看是氣體的。但是在行星的內部壓力非常的大，物體狀態由星球表面的氣體變成了液體，再往裡又由液體變成了固體。咱們就以木星為例說明一下。科學家研究發現，木星的內部是有一個岩石構成的內核的。這個內核有多大呢？大概有1到2個地球那麼大，質量是地球的15到40倍。密度接近於每立方厘米30到48克，密度超過了黃金的2倍。所以，真的不能小看了太陽系這些巨無霸級的氣態行星。一個內核就有兩個地球那麼大，而且堅實緻密。