Aufbau
Jupiter hat keine klar begrenzte Atmosphäre. Fast der ganze Planet besteht aus Gasen, und die Gashülle geht ohne Phasenübergang mit zunehmender Tiefe in einen flüssigen Zustand über, da sich der Druck über den kritischen Punkt der Atmosphärengase erhöht.
Obere Schichten
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Jupiter-Animation von Voyager 1 (Video in Vollgröße hier)
Hauptbestandteile (in Stoffmenge bzw. Anzahl der Atome) des Außenbereichs sind Wasserstoff (89,8 ± 2 Vol-%) und Helium (10,2 ± 2 Vol-%) sowie in geringerer Menge Methan (0,3 ± 0,2 Vol-%) und Ammoniak (260 ± 40 Vol-ppm).[1] Die Massenverteilung entspricht damit etwa 75 % Wasserstoff, 24 % Helium und 1 % andere Elemente. Da ein Heliumatom etwa die vierfache Masse eines Wasserstoffatoms besitzt, ist der Massenanteil des Heliums entsprechend höher. Des Weiteren wurden Spuren von chemischen Verbindungen der Elemente Sauerstoff, Kohlenstoff, Schwefel und vielen anderen Elementen gefunden, aber auch von Edelgasen wie z. B. vom Gas Neon. Der Außenbereich beinhaltet daher Spuren von z. B. Wasser, Schwefelwasserstoff sowie weiteren Oxiden und Sulfiden. Die äußersten Schichten beinhalten zudem Kristalle aus gefrorenem Ammoniak, welches in tiefer liegenden Schichten mit Schwefelwasserstoff auch zu Rauchwolken aus Ammoniumsulfid reagieren kann. Noch tiefer liegende, wärmere Schichten enthalten vermutlich auch Spuren von organischen Verbindungen.
Insgesamt gleicht Jupiters Zusammensetzung sehr der Gasscheibe, aus der sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren die Sonne entwickelt hat. Es lassen sich Ähnlichkeiten im Aufbau zu Saturn erkennen, wobei Saturn einen geringeren Anteil an Helium hat. Die beiden anderen Gasriesen Uranus und Neptun besitzen aufgrund ihrer geringeren Schwerkraft wesentlich weniger Wasserstoff und Helium.
Innerer Aufbau
Schematischer Schnitt zur Darstellung des inneren Aufbaus
Mit zunehmender Tiefe geht wegen des hohen Drucks der Wasserstoff vom gasförmigen zum flüssigen Aggregatzustand über. Es gibt dabei keinen Phasenübergang zwischen den Aggregatzuständen, da der Druck in den Tiefen des Planeten jenseits des kritischen Punktes ansteigt. Unter diesen Bedingungen ist die Unterscheidung zwischen Gas und Flüssigkeit nicht mehr möglich und sinnvoll. Daher kann auch keine Oberfläche als Grenzfläche definiert werden.
Unterhalb etwa 78 % des Jupiterradius geht der Wasserstoff bei einem Druck jenseits von 300 Millionen Erdatmosphären in eine elektrisch leitfähige Phase über, die wegen der Leitfähigkeit metallisch genannt wird. Es wird vermutet, dass Jupiter unterhalb etwa eines Viertels seines Radius einen Gestein-Eis-Kern hat, der aus schweren Elementen besteht mit bis zu etwa 20 Erdmassen. Die Massenverteilung im Inneren des Planeten entspricht etwa 71 % Wasserstoff, 24 % Helium und 5 % andere Elemente.
