太陽系的四顆氣態行星,爲什麼只有土星的密度最小?

清明的星空


土星是太陽系八大行星之一,排太陽系行星第六,體積在木星以後,並與木星、天王星及海王星同屬類木巨行星。歐洲古代(古希臘)稱土星為克洛諾斯(Cronian),古代中國也叫鎮星或填星。

從目前人類掌握的情況來看,土星在構成上主要由氫組成,還有少量的氦與微量元素,內部的核心包括岩石和冰,外圍由數層金屬氫和氣體包裹著。土星的密度是0.70g/cm3,大氣氫為96.3%,氦為3.25%。

相比較天王星、海王星而言,土星密度低因為它主要由低密度物質:氫和氦組成(約佔90%),而相對來說,天王星和海王星的氫氦大約只佔20%,而且它們的主要成分是天文學上稱為“冰”的物質:水、氨、甲烷等等,所以天王星和海王星要比土星密度大。


再來說木星,本來這四顆行星都叫“類木行星”,理論上這類行星密度都應該很低,因為固液氣三相的氫密度都低於水。但是流體都容易被壓縮,所以木星質量是地球的318倍,而土星質量只是地球的95倍,差距這麼大的質量下木星只比土星大約20%,就是因為引力導致了收縮,其比土星大而被壓得更緻密了。當然也有可能是木星的固體內核要比土星大的因素在裡面。


這麼分別去比較來看之後,土星比其它三顆氣態巨行星密度低的原因就很明顯了。