冰态巨行星

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

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，天王星和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（木星和土星）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。

气候

冰巨星有着变化极大的大气，其中包括极地涡旋、强烈的纬向风，和大尺度环流。现在还没有任何模型能够准确解释这些气候系统的形成原因。因为它们的巨大规模和低热导率，使得行星内部的压力可达数百GPa，而温度则可达数千度。2012年3月，天文学家们发现，冰巨星中水的可压缩性可能少于正常的三分之一。这个数据有助于为冰巨星建模，并能有助于天文学家们对它们有更好的理解。除了天王星和海王星外，太阳系外的其它系统也有冰巨星的存在。

磁场

天王星和海王星的磁场均异常地移位和倾斜。这些冰巨星的磁场强度介乎于气态巨行星和类地行星之间，即地球磁场强度的数十倍。天王星和海王星的磁场强度分别是地球的50倍和25倍。这些冰巨星的磁场是来自其电离对流熔融冰幔。

对比

冰巨星的体积明显比气态巨行星小得多：木星和土星的赤道半径分别是71492公里和60268公里，但天王星和海王星仅有25559公里和24764公里。尽管如此，冰巨星仍然比类地行星大得多。而它们的质量、自转周期、卫星数量等亦介于气态巨行星与类地行星之间。

研究

2022年，德国德累斯顿-罗森多夫赫尔姆霍兹中心（HZDR）、罗斯托克大学和法国联邦理工学院领导的一个国际团队开展了一项新颖的实验，证实了他们早先的观点：在太阳系外围的冰巨星内确实会下“钻石雨”。

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