科学家认为，巨行星在最初形成时都近似类地行星，但是，核的尺寸决定了它们能否从太阳形成过程中释放的气态云中捕获氢和氦。

对于天王星和海王星来说，它们个头小，轨道半径大，很难像木星和土星那样高效率地收集氢和氦，这也可能是它们最终个头不如木星和土星的原因。在它们的大气中，甲烷和氨等更重的元素所占比例比木星和土星更多。

在天王星和海王星的内部结构中，由上到下看，从顶部开始一直到行星半径的80%～85%,都是富含氢的大气；再往下，主要是水、甲烷和氨组成的冰，也有一些岩石和气体，但是冰、岩石和气体的具体比例目前还不知道。

如果我们能更了解行星是如何形成的，宇宙诞生的故事可能会更完整。于是，天文学家把眼光投向太阳系外。最近十几年，科学家在系外行星的研究上颇有收获。不少系外行星是“热木星”,也就是气态巨行星，它们都离自己的母星非常近。天文学家由此推测，太阳系的行星在现在的属性确定之前，可能前后移动过位置，不过关于移动了多少，至今仍在争论中。

有的行星或小行星还带着“光环”。这些环由尘埃、冰等大块物质和小卫星组成，它们环绕在各自的母星周围。太阳系最大的环系统是土星环。木星、天王星和海王星也有环。另外，至少有一颗小行星也有个小环。

此外，巨行星周围通常还环绕着几十颗卫星。这些卫星很多诞生于它们母星形成的同一时间。这个推论来自卫星与行星旋转方向的比较。这些卫星有着顺行轨道，就是相对于行星的自转在做同向公转，轨道接近行星的赤道，最具代表性的就是木星的四颗大卫星(也被称为“伽利略卫星”)。不过，并不是所有卫星的轨道都是如此。

海王星的卫星海卫一(Triton)就和母星自转的方向相反，是逆行轨道。可能的解释是它和行星不是同时在太阳星云中产生，而是后来被捕获的。海卫一的大小和冥王星差不多，据此可推测海王星可能一度拥有更多的大气，这样才能捕获“路过”的海卫一。太阳系还有很多小卫星，它们的轨道离行星的赤道很远，也是被行星强大的引力捕获的。

行星的“心”

气态巨行星是有核的，并非全部都是气态。科学家无法确定的是，在这些行星的深处，是否有一个固态核。要对它们进行了解，可以做的是搜集引力数据，拿来同地球进行对比，然后根据这些数据做出最佳猜测，比如，一个“热浓汤”核。

木星的构成就是一个谜。木星的大气结构与太阳类似，主要由氢和氦组成，随着温度和压强增加，气态氢被压缩为液态，这也让木星拥有了太阳系最大的“海洋”,不过这个“海洋”是由液态氢而不是水组成。那么,木星有没有核?

一个比较通行的理论是，木星有一个混有多种元素的致密的核，核外是一层液态金属氢和氦，它创造了一个巨大的磁场，再外层主要是分子氢。木星的核通常被认为是岩核。1997年，有人用引力测量推测过岩核的存在，推测出的岩核的质量为地球的12～45倍，相当于木星总质量的3%～15%。行星核的存在也符合天文学家的行星形成理论。根据现有的行星模型，木星需要有一个质量足够大的岩核或者冰核从早期的太阳星云中捕获大量气体。科学家承认，由于高热，炙热的液态金属氢和熔融的核混合，如果木星核真的存在，里面的物质也会被带入行星结构的更高层。因为引力测量的数据并不完全准确，目前的木星核也有可能是完全缺失的。

我们来看看现有的理论：核区周围由致密的液态金属氢包裹，这一层占行星半径的78%,这层金属氢外是由氢组成的内部大气。在分界点上，气态和液态并没有显著区别，氢可能处于一种被称为“超流体”的状态。越接近核的部位，温度和压强越大，液态金属氢存在的区域的温度可达9700℃,压强可达2×1011帕。核周围的温度预计是35700℃,压强是3×1012~4.5×1012帕。

到这里，一个行星的结构似乎构建得差不多了。但是，它解释了所有疑问了吗?还没有。虽然说氢和氦是木星大气中的主要成分，但木星大气中的分子氢约占总体积的89.8%,氦为10.2%,后者相对很低。美国加州大学伯克利分校的科学家提出一种说法，氦凝结成液滴，像雨一样落下，这也解释了为什么木星大气中氖的匮乏，氖和氦像酒精和水一样容易混合在一起，氖随着氦滴落入更深层，然后与液态氢混合。这一构想将修正现有的行星模型，也会影响天文学家对其他行星，包括系外行星的判断。

很多天文学家希望现有的猜测能在近几年得到解答。“朱诺”(JUNO)号探测器于2011年8月5日发射，预计在2016年7月可以抵达环绕木星两极的轨道。它的任务就是解开诸如“木星是否有固态核”这样的谜题。它将首次通过测量行星引力场来详细测量行星的内部。天文学家还希望能找到类似“地震波”的东西。“如果我们能在巨行星上探测到这些波，了解它们如何在行星内部传播，这将给我们展示出行星的剖面图。”此外，欧洲空间局的木星冰月探测器(JUICE)也将在2022年发射，它将主要考察木星的三颗卫星。

木星大红斑

每颗行星都有复杂的大气，比如市星上著名的大红斑，从人类最初看到它到现在已经差不多400年，它日渐萎缩的原因如今仍是一个谜。

近年来，美国国家航空和航天局通过一系列观测，发现市星大红斑正处于缩小状态，市来的时间里可能变得越来越小。早在1800年，人们就对市星大红斑进行了观测，估计其直径为40000千米，美国国家航空和航天局1979年和1980年观测其直径变为22500千米，而现在的观测发现其直径大约为16100千米。红斑的直径一年比一年小，大红斑，你还能再“坚强”300年吗?