Sao Mộc
Đặc trưng vật lý > Cấu trúc bên trong

Các nhà khoa học nghĩ rằng Sao Mộc chứa một lõi gồm hỗn hợp các nguyên tố nặng, bao phủ bởi lớp chất lỏng hydro kim loại cùng heli, và bên ngoài là lớp khí quyển chứa đa số phân tử hydro. Ngoài những miêu tả sơ lược về cấu trúc của nó, vẫn còn những yếu tố bất định trong mô hình này. Các nhà vật lý thường miêu tả lõi hành tinh là lõi đá, nhưng chi tiết thành phần lõi chứa gì thì họ vẫn chưa thể khẳng định được, hay như tính chất vật liệu phân bố theo độ sâu, áp suất và nhiệt độ chưa cụ thể (xem bên dưới). Năm 1997, thông qua phép đo quỹ đạo của tàu Galileo, các nhà khoa học từng suy luận về sự tồn tại của lõi cứng do ảnh hưởng hấp dẫn của hành tinh lên con tàu, và họ thu được khối lượng ban đầu của lõi vào khoảng từ 12 đến 45 lần khối lượng Trái Đất hay gần bằng 3%–15% tổng khối lượng Sao Mộc.
Sự có mặt của lõi trong lịch sử hình thành Sao Mộc gợi ra mô hình tiến hóa hành tinh bao gồm sự hình thành đầu tiên của một lõi đá hay băng mà có khối lượng đủ lớn để thu hút lượng khổng lồ hydro và heli từ tinh vân Mặt Trời. Giả sử rằng lõi tồn tại, nó đã phải co lại thông qua những dòng đối lưu của hydro kim loại lỏng trộn lẫn vào lõi tan chảy và mang theo những nguyên tố nặng hơn vào bên trong hành tinh. Cũng có thể lõi cứng này bây giờ đã biến mất hoàn toàn, do những đo đạc hấp dẫn từ tàu vũ trụ chưa đủ độ tin cậy để loại trừ khả năng này.
Độ bất định trong mô hình hành tinh gắn chặt với biên độ sai số của những phép đo tham số hành tinh hiện nay: đó là hệ số tốc độ quay của hành tinh (J6) nhằm để miêu tả mô men hấp dẫn của Sao Mộc, bán kính xích đạo Sao Mộc, và nhiệt độ tại mức áp suất 1 bar. Khi sứ mệnh Juno đến thăm Sao Mộc vào tháng 7 năm 2016, nó phát hiện ra rằng hành tinh có một lõi rất khuếch tán trộn lẫn vào lớp phủ của nó. Nguyên nhân có thể là do một hành tinh có khối lượng bằng khoảng 10 khối lượng Trái Đất đã va chạm với Sao Mộc trong vài triệu năm sau khi hành tinh này hình thành, điều đó có khả năng phá vỡ kết luận lõi rắn Sao Mộc như tàu Galileo phát hiện, và ước tính hiện nay rằng bán kính lõi bằng 30–50% bán kính của Sao Mộc, nặng gấp 7–25 lần khối lượng Trái Đất.
Bao quanh lõi hành tinh là lớp phủ hydro kim loại, mở rộng ra khoảng 78% bán kính Sao Mộc. Những giọt heli và neon giáng thủy-trong hiện tượng giống như mưa-rơi xuống lớp này, làm mật độ của những nguyên tố này sụt giảm trong khí quyển bên trên.
Bên trên lớp hydro kim loại là một lớp khí quyển hydro trong suốt. Ở độ sâu này, nhiệt độ cao hơn nhiệt độ giới hạn, mà đối với hydro chỉ bằng 33 K (xem hydro). Trong trạng thái này, không có sự rạch ròi giữa pha khí và lỏng của hydro—hydro ở trạng thái chảy siêu giới hạn. Các nhà khoa học thường coi hydro ở trạng thái khí trong khí quyển từ những đám mây mở rộng sâu xuống cho đến độ sâu khoảng 1.000 km, và có trạng thái lỏng ở những lớp sâu hơn. Về mặt vật lý, không có biên giới rõ cho chất khí khi nó trở lên nóng hơn và đậm đặc hơn khi đi sâu vào bên trong hành tinh. Những giọt heli và neon ngưng tụ rơi xuống như mưa vào tầng thấp khí quyển, gây ra thiếu hụt sự đa dạng của các nguyên tố này trên tầng thượng quyển. Các tính toán đã đoán rằng những giọt heli tách khỏi hydro kim loại ở bán kính 60.000 km và hợp lại ở bán kính 50.000 km.. Những cơn mưa kim cương được cho là đã xảy ra trên Sao Mộc, cũng như Sao Thổ và hai hành tinh băng khổng lồ Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương.
Nhiệt độ và áp suất tăng đều đặn bên trong Sao Mộc khi đi về lõi của nó, điều này đã được quan sát thấy trong bức xạ vi sóng vì lượng nhiệt hình thành của Sao Mộc chỉ có thể thoát ra ngoài bằng cách đối lưu. Nhiệt độ tại áp suất 1 MPa vào khoảng 340 K. Tại vùng chuyển pha nơi hydro có nhiệt lượng vượt điểm giới hạn của nó để trở thành kim loại, người ta cho rằng nhiệt độ vùng này có thể lên tới 5.000 K và áp suất bằng 200 GPa. Nhiệt độ tại biên giới với lõi ước lượng khoảng 20.000 K và áp suất ở sâu bên trong bằng 3.000–4.500 GPa.