木星（Jupiter）是太阳系中体积最大、质量最大的行星，也是距离太阳第五近的行星。其质量是其他所有行星质量总和的 2.5 倍，体积可容纳 1,300 多个地球。木星是一颗气态巨行星，主要由氢和氦组成，其组成比例与太阳极为相似。木星拥有太阳系中最强大的磁层系统、最大的行星环状特征——大红斑，以及包含 95 颗已知卫星的复杂卫星系统，其中木卫三（Ganymede）是太阳系中最大的卫星，直径超过水星。
木星的物理参数在太阳系中独树一帜——其极快的自转速度（不到 10 小时）使其成为一个显著的扁球体，赤道半径比极半径大约 7%。
| 参数 | 数值 | 与地球比较 |
|---|---|---|
| 赤道半径 | 71,492 km | 11.21 倍 |
| 极半径 | 66,854 km | 10.50 倍 |
| 质量 | kg | 317.8 倍 |
| 平均密度 | 1,326 kg/m³ | 0.24 倍 |
| 表面重力 | 24.79 m/s² | 2.53 倍 |
| 逃逸速度 | 60.2 km/s | 5.38 倍 |
| 自转周期 | 9 小时 55.5 分钟 | 0.41 倍 |
| 公转周期 | 11.86 年 | 11.86 倍 |
| 轨道半长轴 | 5.20 AU（7.783 亿 km） | 5.20 倍 |
| 轨道离心率 | 0.048 | 2.88 倍 |
| 轨道倾角 | 1.30° | — |
| 反照率（几何） | 0.52 | 0.36 倍 |
| 表面温度（云顶） | 约 110 K（-163°C） | — |
木星的自转速度极快——一个木星日仅有 9 小时 55 分钟——这产生了巨大的离心力，使其赤道鼓起。扁率 定义为：
其中 为赤道半径， 为极半径。代入数值：
作为对比，地球的扁率仅为 0.00335（0.335%），即地球赤道半径仅比极半径大约 21 km。木星的扁率是地球的 19 倍以上，这使得木星在望远镜中呈现出明显的椭圆形。
木星的质量如此之大，以至于天文学中专门定义了 "木星质量"（ 或 ）作为衡量其他天体（尤其是系外行星和棕矮星）质量的单位：
一些示例：
木星的质心与太阳的质心位于太阳表面之上（距日心约 1.068 太阳半径处），这是因为木星的质量大到足以使日木系统的重心明显偏移。这一事实鲜明地说明了木星在太阳系中的独特地位——它不仅仅是"最大的行星"，而是太阳系中仅次于太阳的第二大质量体。
木星的巨大引力对太阳系有着深远的影响：
木星以 5.20 AU 的平均距离绕太阳公转，轨道偏心率为 0.048——略大于地球（0.017）但远小于水星（0.206）。这意味着木星近日点（约 4.95 AU）和远日点（约 5.45 AU）之间的差距约为 0.5 AU（7,500 万 km），相当于水星轨道半径的一半。
木星轨道上最重要的特征之一是其与太阳的质心关系：
这意味着太阳-木星系统的质心位于太阳表面之上——严格来说，太阳绕该质心运动，而非木星绕静止的太阳运动。
木星的快速自转产生了三个重要的观测效应：
1. 扁球体形状： 如前文所述，赤道直径比极直径大约 7%。
2. 大气差异自转： 木星的大气在不同纬度以不同速度自转，天文学定义了三个自转系统：
3. 科里奥利效应： 巨大的自转速度产生了强大的科里奥利力，这是形成木星大气中带状结构（交替的暗带和亮区）以及大红斑等巨型风暴的关键驱动因素。
科里奥利参数 定义为：
其中 为木星自转角速度， 为纬度。在木星赤道附近（），科里奥利效应很弱，赤道急流速度可达 540 km/h；而在中纬度区域，科里奥利效应增强，形成多个东西向的带状急流。
与地球的比较：木星的自转角速度约为地球的 2.4 倍（地球 ），而木星半径是地球的 11 倍，因此木星表面赤道处的自转切线速度高达 45,000 km/h（地球仅约 1,670 km/h）。这解释了木星大气为何展现出比地球远为剧烈的动力学特征。
木星的内部结构不能直接观测，天文学家通过引力场测量、热辐射观测和理论建模来推断其内部组成。Juno 探测器（2016 年起）的精密重力测量极大地改进了我们对木星内部的认识。
木星从外到内可大致分为以下层次：
┌─────────────────────────────────────┐
│ █████████████████████████████████ │ (0-1,000 km) 外层大气（气态）
│ │ H₂, He, CH₄, NH₃, H₂O
├─────────────────────────────────────┤
│ ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ │ (~1,000-7,000 km) 分子氢层
│ │ 超临界流体 H₂
├─────────────────────────────────────┤
│ ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ │ (~7,000-55,000 km) 金属氢层
│ │ 导电金属态 H
├─────────────────────────────────────┤
│ ██░░██░░██░░██░░██░░██░░██░░██░░ │ (~55,000-70,000 km) 重元素弥散区
│ │ 岩石/冰物质混合
├─────────────────────────────────────┤
│ ⬤ │ 内核（可能为固态）
│ │ 质量 10-20 M⊕
└─────────────────────────────────────┘
| 层次 | 深度范围 | 状态 | 压力范围 | 温度范围 | 关键特性 |
|---|---|---|---|---|---|
| 大气层 | 0 - 1,000 km | 气态 | 0.1 - 10 bar | 110 - 300 K | 可见云层、带状结构 |
| 分子氢层 | 1,000 - 7,000 km | 超临界流体 | 10 bar - 1 Mbar | 300 - 6,000 K | H₂保持分子态 |
| 金属氢层 | 7,000 - 55,000 km | 液态金属 | 1 - 40 Mbar | 6,000 - 20,000 K | H原子电离、自由电子 |
| 弥散区 | 55,000 - 70,000 km | 混合态 | 40 - 70 Mbar | 15,000 - 20,000 K | 重元素含量升高 |
| 内核 | 核心 | 可能为固态 | > 70 Mbar | ~ 20,000 - 36,000 K | 岩石/冰组成 |
在约 7,000 km 深度处，压力达到约 100 万大气压（1 Mbar），此时氢分子之间的键被压断，氢原子中的电子被剥离，形成自由电子和质子的等离子态——即金属氢。这是木星磁场产生的关键：
这一发电机过程产生的磁场强度为：
而地球表面磁场强度仅为约 0.25 - 0.65 Gauss。木星的磁矩（）约为地球的 20,000 倍。
关于木星内核的组成和大小，Juno 任务提供了关键的约束数据。Juno 的重力测量表明木星可能存在一个"模糊"的内核——不是一个边界清晰的固态核心，而是一个重元素弥散区，其边界与其他层次逐渐过渡。
不同模型对内核质量的估算：
| 模型来源 | 核心质量估算 | 核心状态 | 核心半径 |
|---|---|---|---|
| 传统模型（pre-Juno） | 10 - 15 | 固态 | 约 10,000 km |
| Juno 重力测量（2017） | 7 - 25 | 弥散/部分溶解 | 模糊 |
| 大碰撞模型 | 0 - 10 | 被大碰撞打散 | 扩散到弥散区 |
内核的化学成分被认为包含岩石（硅酸盐）和冰（水、甲烷、氨），加上在高压高温下溶解其中的重元素。木星内核的质量与形成历史直接相关：如果木星是通过核吸积模型形成的，那么它必然先形成一个约 10-20 的固态核心，然后才通过快速吸积气体成长为巨行星。
数据示例：按照核心吸积模型的增长时间线
时间节点 事件 质量 太阳系形成后 0-1 Myr 星子聚集形成行星胚胎 < 1 1-3 Myr 核心吸积增长（寡头阶段） 10 - 20 3-4 Myr 开始快速吸积气体 10 -> 150 4-4.1 Myr 失控气体吸积（不到 1,000 年） 150 -> 318 > 4 Myr 气体盘消散，吸积停止 318
木星辐射的热量约为它从太阳接收热量的 1.67 倍（确切为 倍）。这意味着木星拥有内部热源。其来源主要有两种机制：
1. 开尔文-亥姆霍兹收缩：木星在缓慢地持续收缩，引力势能转化为热能：
其中 为冷却时标，木星目前的收缩率为每年约 2-3 mm。这一过程每年产生的内部热功率约为 W，相当于人类全球年能耗的数千倍。
2. 氦雨：在木星内部的高压环境下，氦不溶于金属氢，形成液态氦液滴向下沉降。这一过程释放引力势能，进一步加热内部。Juno 的观测表明木星赤道区域的氦丰度低于预期，支持氦正在向内部沉降的模型。
两种机制共同将内核温度加热至约 20,000 - 36,000 K，压力达到 70 Mbar 以上。尽管温度如此之高，但由于压力巨大，内核可能仍保持固态或半固态。
木星的大气是太阳系中最引人入胜的气象系统之一，其特征性的带状结构和巨型风暴使其成为行星大气动力学研究的绝佳实验室。
木星大气的主要成分与太阳相似，但重元素的丰度略高于太阳：
| 成分 | 分子式 | 体积丰度 | 与太阳丰度的比值 |
|---|---|---|---|
| 氢气 | H₂ | 89.8% ± 2.0% | ~3 倍富集 |
| 氦气 | He | 10.2% ± 2.0% | ~0.8 倍（亏损） |
| 甲烷 | CH₄ | 0.3% | ~3 倍 |
| 氨气 | NH₃ | 0.026% | ~3 倍 |
| 水 | H₂O | 0.1-0.4%（估计） | ~3 倍 |
| 磷化氢 | PH₃ | 微量 | — |
| 锗烷 | GeH₄ | 微量 | — |
| 乙烷 | C₂H₆ | 微量 | — |
木星大气的温度-压力结构与地球显著不同：
高度 (km, 相对1 bar)
↑ +600 ─── 热层 T ~ 1,000 K ─── 极光、气辉
|
| +320 ─── 平流层顶 ─── 碳氢化合物霾
| T ~ 170 K
|
| +50 ─── 对流层顶 ─── 氨冰晶云顶
| P ~ 0.1 bar, T ~ 110 K
|
| 0 ─── 1 bar 参考面 ─── 氨冰云底
|
| -30 ─── 2 bar ─── 氨硫化铵云
|
| -60 ─── 4 bar ─── 水冰云
| T ~ 273 K (凝固点)
↓ -100 ─── 7 bar ─── 液态水云
T ~ 300 K
木星的三层云结构对应于不同化合物的凝结点：
Juno 探测器的微波辐射计（MWR）可以穿透木星的云层探测到约 200 bar 深度处的氨气丰度，揭示了大气中氨的分布与预期的均匀分布不同，在赤道附近有氨气上升流，而在带状区域有下降流。
大红斑（Great Red Spot, GRS）是木星最著名的特征——一个持续了至少 350 年以上的巨大反气旋风暴。
| 特征 | 数值 |
|---|---|
| 宽度 | 约 16,000 km（随时间缩小） |
| 长度 | 约 36,000 km（历史上曾达 40,000+ km） |
| 面积 | 历史上可达 3 个地球面积，现约 1.3 个地球 |
| 颜色 | 红橙色（来源仍存争议） |
| 纬度 | 南纬 22° |
| 风速 | 外缘可达 496 km/h |
| 旋转方向 | 逆时针（南半球反气旋） |
| 温度 | 核心比周围高 3-4 K |
| 垂直厚度 | 约 100 km（从云顶向下延伸） |
| 首次明确记录 | 1831 年（但 1665-1713 年亦有类似记录） |
大红斑观测历史的时间线：
| 年代 | 事件 |
|---|---|
| 1665 | 卡西尼首次用望远镜记录木星的"永久斑点" |
| 1713 | 该斑点消失于记录中 |
| 1831 | 大红斑被重新发现，持续观测至今 |
| 1878-1882 | 大红斑最显著时期，长度达 40,000 km |
| 1979 | 旅行者 1 号首次近距离拍摄大红斑 |
| 1995-2003 | 伽利略探测器连续监测大红斑 |
| 2016 至今 | Juno 多次飞越大红斑，获取重力数据和深度信息 |
| 2017 研究 | Juno 数据表明大红斑的根深达约 300 km |
| 2024 研究 | 可能不是同风暴，存在两次独立的大红斑 |
颜色之谜： 大红斑的红色来源是行星科学中悬而未决的问题之一。几种主要假说：
木星大气最显著的特征是其交替的暗带（belts） 和亮区（zones）。这些带区的形成机制如下：
木星的主要带区和风速：
| 名称 | 纬度范围 | 特征颜色 | 风速（向东为+） |
|---|---|---|---|
| 北北极区（NNTR） | 北纬 65°-80° | 蓝色 | 约 100 m/s |
| 北极区（NTR） | 北纬 58°-65° | 浅蓝 | 约 50 m/s |
| 北温带（NTB） | 北纬 35°-58° | 棕/暗 | 约 140 m/s |
| 北热带（NEB） | 北纬 16°-35° | 暗色 | 约 100 m/s |
| 赤道带（EZ） | 北纬 16°-南纬 16° | 白色 | 约 150 m/s |
| 南热带（SEB） | 南纬 16°-35° | 暗色 | 约 120 m/s |
| 南温带（STB） | 南纬 35°-58° | 暗色 | 约 100 m/s |
| 南极区（STR） | 南纬 58°-65° | 浅色 | 约 50 m/s |
| 南南极区（SSTR） | 南纬 65°-80° | 蓝色 | 约 80 m/s |
北极与南极的"多边形风暴"： Juno 探测器在木星两极发现了令人惊讶的现象——极地周围排列着三角形排列的巨型气旋：
大气动力学数值示例：假设一个风暴在木星南纬 22° 处形成，其罗斯贝数（Rossby number）计算如下：
其中 （典型风速），（风暴尺度），，：
由于 ，科里奥利力在大尺度运动中占主导地位，这就是大红斑能够长期保持稳定结构的原因。相比之下，地球上的热带气旋在低纬度形成时 值往往大于 1。
木星的磁层是太阳系中最大的连续结构——其向日面延伸可达 3-7 百万 km，尾迹方向甚至可超过土星轨道。
| 特性 | 木星 | 地球 | 比值 |
|---|---|---|---|
| 磁矩 | 35,000 倍 | ||
| 赤道表面场强 | 4.3 G (430 μT) | 0.31 G (31 μT) | 14 倍 |
| 磁轴倾角 | 9.5°-10.8° | 11.3° | 基本相当 |
| 磁层向日面距离 | 50-100 | 8-14 | — |
| 磁层尾迹延伸 | > 6.2 AU（超过土星轨道的四倍） | ~ 1,000 | — |
注：（木星半径），（地球半径）
木星磁层与地球磁层最关键的区别在于 Io（木卫一）的作用。Io 的火山活动每秒喷出约 1,000 kg 的硫和二氧化硫，这些物质被电离后形成Io 等离子体环：
这一过程的量化描述：
（地球范艾伦带等离子体密度仅约 ）
木星的辐射带极其强烈，是航天器设计的主要挑战。旅行者 1 号的测量表明：
| 粒子类型 | 能量范围 | 通量（最大值） | 对地球范艾伦带的倍数 |
|---|---|---|---|
| 电子 | > 1 MeV | 10,000 倍以上 | |
| 电子 | > 10 MeV | 无法在地球观测到 | |
| 质子 | > 10 MeV | 约 1,000 倍 | |
| 质子 | > 100 MeV | 约 100 倍 |
这种强度意味着未经辐射屏蔽的电子设备在木星内辐射带中仅能存活数小时。伽利略探测器的设计寿命终点就是辐射造成的损伤——它在完成任务后于 2003 年受控坠入木星大气。Juno 探测器采用了钛制辐射屏蔽罩（约 1 cm 厚），且其轨道设计特意避开了最强的辐射区域。
木星拥有太阳系中最强大的极光——其紫外线极光的功率约为 10-100 TW（地球极光仅约 0.01-0.1 TW）。木星极光与地球极光在形成机制上有所不同：
| 特征 | 木星极光 | 地球极光 |
|---|---|---|
| 主要能源 | 磁层等离子体+自转 | 太阳风 |
| 主极光椭圆 | Io 等离子体环驱动的环电流 | 太阳风与磁层相互作用 |
| 紫外辐射功率 | ~10-100 TW | ~0.01-0.1 TW |
| 极光强度（等效） | 约 500-1,000 kR | 约 10-100 kR |
| X 射线辐射 | 有（与地球类似） | 有 |
| 极光"尾巴" | 延伸至卫星轨道之外 | 延伸至磁尾 |
木星极光的另一个独特之处在于 Io 的"极光足印"——Io 喷发的等离子体沿磁力线传导至木星大气，在木星表面形成与 Io 位置对应的极光光点。
木星拥有一套暗淡的环系统（contrast with Saturn's 壮丽环），由 1979 年旅行者 1 号的飞越发现。木星环非常暗淡，主要由微小的尘埃颗粒组成。
主环
┌─────────────┬──────────────┬──────────────┐
│ 光环 Halo │ 主环 Main │ Gossamer环 │
│ │ │ (Amalthea & │
│ 内边界 │ 外边界 │ Thebe) │
│ ~92,000 km │ ~129,000 km │ ~180,000 km │
│ 厚度 │ 厚度 │ 厚度 │
│ ~20,000 km │ ~30 km │ ~10,000 km │
│ (垂直弥散) │ (极薄) │ │
└─────────────┴──────────────┴──────────────┘
← ─── 靠近木星 ─── ─── 远离木星 → ───
| 名称 | 外边界半径 | 垂直厚度 | 光学厚度 | 主要来源 |
|---|---|---|---|---|
| 光环 | 92,000 - 122,000 km | ~20,000 km | ~ | 主环物质向内扩散 |
| 主环 | 122,000 - 129,000 km | ~30 km | ~ | 卫星 Adrastea 和 Metis 的撞击喷射物 |
| Gossamer 环 | 129,000 - 180,000 km | ~10,000 km | ~ | Amalthea 和 Thebe 的微陨石撞击 |
木星环与土星环的本质区别在于：
截至 2024 年，木星已确认有 95 颗自然卫星，形成太阳系中最复杂的卫星系统之一。其中最重要的是 1610 年伽利略发现的四颗伽利略卫星。
| 名称 | 直径 | 质量 | 密度 | 轨道半径 | 轨道周期 | 突出特征 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Io（木卫一） | 3,643 km | kg | 3.53 g/cm³ | 421,800 km | 1.77 天 | 最活跃的火山天体 |
| Europa（木卫二） | 3,122 km | kg | 3.01 g/cm³ | 671,100 km | 3.55 天 | 冰壳下的全球海洋 |
| Ganymede（木卫三） | 5,268 km | kg | 1.94 g/cm³ | 1,070,400 km | 7.15 天 | 太阳系最大卫星，有自身磁场 |
| Callisto（木卫四） | 4,821 km | kg | 1.83 g/cm³ | 1,882,700 km | 16.69 天 | 最古老表面，古老陨石坑 |
作为对比：水星直径 4,879 km，月球直径 3,474 km，地球直径 12,742 km。
Io 是太阳系中火山活动最活跃的天体，表面分布着 400 多座活火山。这一剧烈的火山活动源于潮汐加热：
其中 为 Love 数， 为耗散因子， 为 Io 的轨道偏心率， 为轨道半长轴。
Io 的火山喷发可将物质喷射至 300 km 高度，温度达 1,300°C 以上。喷发的主要产物是二氧化硫（SO₂），在较低温度下凝华形成白色的霜状表面，而硫的同素异形体则赋予 Io 特征性的黄色、橙色和红色。
Europa 是太阳系中最有希望找到地外环境生命的星球之一。其关键特征包括：
Europa 的探测计划：
Ganymede 是太阳系中最大的卫星，直径 5,268 km，甚至大于水星（4,879 km）。其独特之处：
Callisto 是伽利略卫星中最靠外的一颗，其表面是太阳系中最古老且陨石坑最密集的表面之一，记录了太阳系早期的撞击历史：
除了四颗伽利略卫星，木星还有大量其他卫星，通常分为几个族群：
| 族群 | 典型成员 | 数量 | 轨道特征 | 可能起源 |
|---|---|---|---|---|
| 内侧卫星 | Metis, Adrastea, Amalthea, Thebe | 4 | 轨道 < Io，快速 | 与木星环系统相关 |
| 伽利略卫星 | Io, Europa, Ganymede, Callisto | 4 | 轨道 5-26 | 与木星同时形成 |
| 希玛利亚群 | Himalia, Elara, Lysithea | ~10 | 偏心、倾斜 | 捕获的小行星 |
| 加尼亚群 | ... | ~15 | 逆行 | 捕获的彗星/小行星 |
| 卡梅群 | ... | ~20 | 逆行 | 大碰撞碎片 |
| 帕西法尔群 | ... | ~20 | 逆行 | 大碰撞碎片 |
人类对木星的探索经历了从地面望远镜观测到航天器近距离探测的漫长历程。
| 年代 | 研究者 | 贡献 |
|---|---|---|
| 1610 | 伽利略·伽利雷 | 首次用望远镜观测木星，发现四颗伽利略卫星 |
| 1664-1665 | 罗伯特·胡克、乔瓦尼·卡西尼 | 首次记录大红斑 |
| 1676 | 奥勒·罗默 | 利用木星卫星的掩食测量光速 |
| 19世纪末 | 多位天文学家 | 系统绘制木星云带 |
| 1955 | 伯克和富兰克林 | 探测到木星射电辐射，暗示磁场存在 |
| 1970年代 | 地面雷达 | 进一步确认木星磁场和辐射带 |
罗默测量光速的方法基于木星卫星掩食的时间差：
其中 为地球轨道直径， 和 分别为地球靠近和远离木星时的卫星掩食观测时间差。罗默的测量值约为 ——在现代值 的 67% 以内，是首次定量测定光速。
截至 2024 年，共有 9 项航天器任务直接探测了木星系统：
| 任务 | 发射年 | 到达年 | 类型 | 关键发现 |
|---|---|---|---|---|
| Pioneer 10 | 1972 | 1973 | 飞越 | 首次近距离探测，测量辐射带和磁场 |
| Pioneer 11 | 1973 | 1974 | 飞越 | 首次拍摄极地图像，测量磁场结构 |
| Voyager 1 | 1977 | 1979 | 飞越 | 发现木星环、火山活动、大红斑细节 |
| Voyager 2 | 1977 | 1979 | 飞越 | 补充 Voyager 1 数据，发现更多细节 |
| Ulysses | 1990 | 1992 | 飞越 | 利用木星引力转向极地轨道，研究磁层 |
| Galileo | 1989 | 1995 | 轨道器+探测 | 首次轨道环绕，释放大气探测器，卫星详查 |
| Cassini | 1997 | 2000 | 飞越 | 前往土星途中，多波段成像 |
| New Horizons | 2006 | 2007 | 飞越 | 前往冥王星途中，全球成像和大气观测 |
| Juno | 2011 | 2016 | 轨道器（运行中） | 大气深层结构、重力场、磁场、极光 |
伽利略任务是第一个环绕木星的轨道探测器（1995-2003），其主要成就：
Juno 于 2016 年 7 月 4 日进入木星轨道，采用高度椭圆极地轨道（周期 53 天），目前已进入扩展任务阶段。其主要科学发现：
| 领域 | 关键发现 |
|---|---|
| 内部结构 | 内核不是紧凑的固态核心，而是重元素弥散区；南半球和北半球的重力场不对称 |
| 磁场 | 磁场比预期更加复杂，存在显著的高阶分量（八极以上） |
| 大气 | 氨循环并非均匀混合；极地多边形气旋排列；大红斑的深度约 300 km |
| 极光 | 首次从上方观测极光；发现极紫外气辉 |
| 水含量 | 赤道区域含水量约为太阳丰度的 2-4 倍（显著高于伽利略探测器在南纬 5° 的测量值） |
Juno 的辐射容限设计使其在木星严酷的辐射环境中已运行超过 8 年（截至 2024 年），远超原计划的主任务期（2016-2018）。
| 任务 | 机构 | 发射年 | 预计到达 | 主要目标 |
|---|---|---|---|---|
| Europa Clipper | NASA | 2024 年 10 月 | 2030 年 | 详细研究 Europa 的宜居性 |
| JUICE | ESA | 2023 年 4 月 | 2031 年 | 研究 Ganymede 等伽利略卫星 |
木星的形成是太阳系早期历史的关键事件，深刻影响了整个太阳系的结构。
当前被广泛接受的木星形成模型是核吸积模型（Core Accretion Model）：
阶段一：固态核心形成（约 1-3 Myr）
阶段二：气体吸积（约 3-4 Myr）
阶段三：失控吸积（约 4,000-100,000 年）
支持的证据：陨石中钼和钨的同位素分析表明，木星的核心形成于太阳系形成后约 1-4 Myr 之内，且气体吸积持续了至少 3 Myr——与核吸积模型一致，而非引力不稳定性模型（后者仅需 < 1,000 年）。
木星形成后的轨道演化同样重要。大迁徙假说（Grand Tack Hypothesis）描述了木星形成初期的轨道迁移：
| 时间 | 木星位置 | 事件 |
|---|---|---|
| 0 Myr | ~3.5 AU | 木星核心吸积开始 |
| 1-3 Myr | 3.5 AU → 1.5 AU | 向内迁移，吞噬小行星带物质 |
| 3-5 Myr | 1.5 AU → 5.2 AU | 反向迁移，与小行星带相互作用 |
| 5 Myr → 现在 | ~5.2 AU | 轨道趋于稳定 |
大迁徙假说解释了：
木星对系外行星研究有着深远的影响。作为太阳系中我们能够近距离研究的"原型气体巨行星"，它为理解系外行星提供了关键参照。
"木星质量"（）和"木星半径"（） 是系外行星研究中广泛使用的单位，正如太阳和地球作为恒星和类地行星的参照一样。
系外行星分类系统大量参照了木星参数：
| 类型 | 质量范围 | 半径范围 | 太阳系示例 |
|---|---|---|---|
| 亚木星 | 0.1-0.5 | 0.5-1.0 | — |
| 木星类似 | 0.5-2.0 | 0.8-1.4 | 木星 |
| 超木星 | 2.0-13 | 1.2-1.8 | — |
| 棕矮星 | 13-80 | 0.8-1.2 | — |
木星研究有助于系外行星研究的几个方面：
木星研究的前沿领域包括：