冰巨星

由比氢和氦重气体组成的巨行星
冰态巨行星(ice giant,又称类海行星,简称冰巨星或冰巨行星),是一种主要由例如氧、碳、氮、硫等一些比氢和氦更重的气体组成的巨行星。在太阳系中,天王星海王星均是典型的冰巨星。它们的质量包括约20%的氢和氦,而气态巨行星木星土星)的质量中都含有90%以上的氢和氦。但有研究证据显示第三个冰巨星第九行星有可能存在于太阳系中。在20世纪90年代,人们认识到,天王星和海王星是一类独特的巨行星,其特征均独立于其他的巨行星。

构成

20世纪90年代,天文学家发现天王星和海王星其实与气态巨行星不同,因它们只有20%的成分是氢气,而木星和土星等气态巨行星却有高达90%的成分都是氢气。这些冰巨星的主要成分为“冰”,即比氢和氦更重的元素。这些材料在冰巨星的形成过程中是以固体的状态存在,但现在只存在于某特定情况,如超临界流体。尽管冰巨星的表层仍然是以氢气为主,但在这范围之下的内部区域则大致呈现“冰冻”状态。这些“冰”主要由水、氨与甲烷组成,因此水的状态方程对冰巨星的形成占有非常重要的地位。与气态巨行星不同的是,这些冰巨星的核心缺乏金属氢

形成

冰巨星的大小比气态巨行星小,但仍然比类地行星大。冰巨星的大小受到约束源于一个重要因素:气态巨行星的形成必须比类地行星快,因为它们要防止原行星盘中的气体消散。根据观测年轻星团中的原行星盘,冰巨星必须在3-10万年之内形成,之后原行星盘就会开始消散。