Composition interne de la planète Jupiter
Dans l'état actuel des choses, les connaissances sur la composition planétaire de Jupiter sont relativement spéculatives et ne reposent que sur des mesures indirectes. Jupiter serait composé d'un noyau rocheux (silicates et fer) comparativement petit (mais néanmoins de la taille de la Terre et de 10 à 15 fois la masse de celle-ci), entouré d'hydrogène en phase métallique (cet état serait liquide, un peu à la manière du mercure), lui-même entouré d'hydrogène liquide, à son tour entouré d'hydrogène gazeux. Des expériences ayant montré que l'hydrogène ne change pas de phase brusquement (à la différence de l'eau, par exemple), il n'y aurait pas de délimitation claire entre ces différentes phases, ni même de surface à proprement parler; quelques centaines de kilomètres en dessous de la plus haute atmosphère, la pression provoquerait une condensation progressive de l'hydrogène sous forme d'un brouillard de plus en plus dense qui formerait finalement une mer d'hydrogène liquide. Entre 20 000 et 40 000 km de profondeur, l'hydrogène liquide cèderait la place à l'hydrogène métallique de façon similaire.
Les énormes pressions générées par Jupiter provoquent d'énormes températures à l'intérieur de la planète, par un mécanisme de compression gravitationnelle (mécanisme de Kelvin-Helmholtz). On pense que la température du noyau serait de l'ordre de 20 000 K. En conséquence, Jupiter irradie plus d'énergie qu'il n'en reçoit du Soleil et cette température doit certainement causer d'énormes mouvements de convection à l'intérieur des couches liquides et être responsable des mouvements des nuages dans l'atmosphère.
Atmosphère de Jupiter
L'atmosphère de Jupiter est composée d'environ 86% d'hydrogène et de 14% d'hélium. Elle contient également des traces de méthane, de vapeur d'eau, d'ammoniac. On trouve également des quantités négligeables de carbone, d'éthane, de sulfure d'hydrogène, de néon, d'oxygène, de phosphure d'hydrogène et de soufre. Cette composition est très proche de celle supposée de la nébuleuse planétaire qui aurait donné naissance au système solaire. Saturne a une composition similaire, mais Uranus et Neptune sont constituées de beaucoup moins d'hydrogène et d'hélium.
On pense également que l'atmosphère de Jupiter comporte trois couches de nuages distinctes. La plus externe, probablement vers 100 km de profondeur, serait formée de nuages de glace d'ammoniac. La suivante, vers 120 km de profondeur, de nuages d'hydrogénosulfure d'ammonium (NH4HS). La dernière, vers 150 km de profondeur, de nuages d'eau et de glace. Ces chiffres proviennent des données sur la condensation de ces composés en fonction de la température, mais l'évolution de la température à l'intérieur de l'atmosphère jovienne n'est pas connue avec précision.
L'atmosphère externe de Jupiter subit une rotation différentielle, remarquée pour la première fois par Jean-Dominique Cassini en 1690. La rotation de l'atmosphère polaire de Jupiter est environ 5 minutes plus longue que celle de l'atmosphère équatoriale. De plus, des bancs de nuages circulent le long de certaines latitudes en direction opposée des vents dominants. Des vents d'une vitesse de 600 km/h ne sont pas exceptionnels. Ce système éolien serait causé par la chaleur interne de la planète. Les interactions entre ces systèmes circulatoires créent des orages et des turbulences locales, comme la Grande Tache Rouge, un large ovale de près de 12 000 km sur 25 000 km d'une stabilité exceptionnelle, puisque déjà observé par Cassini il y a trois siècles. D'autres taches plus petites ont été observées depuis des décennies. La couche la plus externe de l'atmosphère de Jupiter contient des cristaux de glace d'ammoniac. Les couleurs observées dans les nuages proviendraient des éléments présents en quantité infime dans l'atmosphère, sans que les détails soient là non plus connus.
