Giove appare suddiviso in più strati, ciascuno con caratteristiche chimico-fisiche ben precise; presenta dunque una struttura interna ben definita. La sua determinazione è stata effettuata da astrofisici e planetologi, sia ricorrendo a modelli sperimentali fisico-matematici, sia elaborando i dati ricevuti dalle sonde inviate per studiare il pianeta gigante.
Secondo i modelli, partendo dall'interno verso l'esterno, si incontrano in sequenza: un nucleo, presumibilmente di natura rocciosa e composto con molta probabilità da carbonio e silicati; un mantello di idrogeno metallico liquido;[1] uno strato di idrogeno molecolare liquido, elio ed altri elementi, ed una turbolenta atmosfera, l'unico strato che risulta ben visibile e facilmente accessibile agli studi.[2] Al di là di questo schema di base, vi è ancora una notevole incertezza.
Secondo i modelli astrofisici più moderni e ormai accettati da tutta la comunità scientifica, Giove non possiede una crosta solida; il gas atmosferico diventa sempre più denso procedendo verso l'interno e gradualmente si converte in liquido, al quale si aggiunge una piccola percentuale di elio, ammoniaca, metano, zolfo, acido solfidrico ed altri composti in percentuale minore.[2] La temperatura e la pressione all'interno di Giove aumentano costantemente man mano che si procede verso il nucleo.[2]
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