百家號獨家內容。要想知道為什麼氣態行星的衛星不是氣態的這個問題，我們首先就要了解衛星形成的過程。地球的衛星月球是我們最熟悉的衛星，那麼就讓我們首先來了解月球形成的過程。
目前關於月球形成最可信的理論是大碰撞假說，即在45億年前一個處於胚胎狀態的原行星 「忒伊亞」與地球發生了巨大的碰撞，巨大的能量使地球部分融化，忒伊亞的鐵核沉入了地球的地核，同時兩者的地幔互相混合。其中地球和忒伊亞的一部分地幔被拋擲進入環繞地球的軌道，這些物質逐漸冷卻，聚合成一個穩定而堅硬的天體，成為了狼人的繆斯。
但是，大碰撞假說只適用於那些具有固體結構的行星或原行星，而太陽系中只有被稱為類地行星的四顆行星符合這個條件。其它四顆氣態行星的結構如同巨大的氣球一般，它們的衛星無法用這種理論解釋。
圖解：土星的密度非常微小，如果有那麼大的一盆水，土星就會漂浮在水上。（照片：納扎普勒-卡拉特西）
環繞氣態行星的衛星數量超過一百個，奇怪的是這些衛星都由堅硬的巖石構成。那麼這些環繞氣態行星的衛星到底是如何形成的那？它們又為什麼不是氣態的呢？
氣態行星的形成
在太陽系初期，內太陽系區域由於過於溫暖，以至於易揮發的分子難以聚集，所以那裡形成的類地行星只能由高熔點的物質形成，這些物質在宇宙中很稀少，所以類地行星都比較小。
而氣態行星所處的區域比較寒冷，足以使易揮發的冰狀化合物保持固態，這為氣態行星的形成提供了豐富的資源，幫助它們更輕易地獲得更多的質量。最終它們的引力變得足夠強，甚至能夠捕獲太陽耀斑發出的氫氣和氦氣。
而且這些物質不是像肥皂泡一樣緩慢的聚集，它們會迅速地掉入行星，巨大的動能會逐漸提升行星的整體角動量。隨著質量持續不斷地增加，行星就像滑冰者一樣旋轉得越來越快。
圖解：滑冰者的轉動慣量
木星上的一天只有10個地球時，這表明它在進行快速的旋轉。巨大的角速度使氣體之間產生了巨大的摩擦力。摩擦力與木星的重力壓縮共同產生了巨大的壓力和熱能，正是這些能量使氣態行星得以保持。如果氣態天體沒有足夠的質量或沒有在高速旋轉，天體不能產生足夠的熱量，就會導致物質快速冷卻變成固態。這也就是為什麼沒有氣態衛星的原因。
當然除了經歷一場災難性的碰撞，也存在一個更簡單的方式使得行星擁有一個巖石衛星。行星也可以通過引力捕獲另一個天體成為自己的衛星。例如火星：它的衛星可能就是在經過小行星帶時靠重力引誘的小行星。木星至少有33個衛星的公轉方向與行星的自轉方向相反，這意味著它們很可能是木星通過引力俘獲的小行星。
木星的南半球
木星其餘衛星的形成原理與太陽周圍行星的形成原理相似，這些衛星大小和組成的變化與行星大小和組成的變化大致相同。形成行星後剩餘的碎片構成了一個環繞行星的圓盤，這些碎片相互吸積從而產生了衛星。
圖解：木星是我們太陽系最大的行星
宇宙中的每個天體都存在氣體逃逸現象，但是氣體逃逸的速率與行星體積大小是成反比的。如果天體想要有自己的大氣層，就必須達到一個最低的體積閾限。然而這些衛星都沒有到達這個要求，無法維持自己的大氣層，就更不可能維持整個衛星的氣體狀態了。這些聚合成衛星的氣體只能逐漸冷卻，凝聚成堅硬的固體。
木星衛星
圖解：歐羅巴（Europa）是太陽系第六大的衛星。
木星的衛星歐羅巴上厚厚的冰層清楚地顯示出太空中的小天體是如何冷卻的。科學家預測歐羅巴是與木星同時形成的，因為歐羅巴的冰殼與形成內核的冰是相同的。但是，天文學家預測，在歐羅巴冰殼下面其實是一個海洋，它的面積是地球海洋的兩倍。這個海洋是歐羅巴受木星的引力拉伸產生的結果。所以哪怕歐羅巴的體積達到條件，木星的引力也會使其無法保持大氣層。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. Akash Peshin- scienceabc
BigThink
Mb-Soft.com
Space.com
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