Então, como concluíram que Júpiter e Saturno eram planetas gasosos sem superfícies?

Existe uma série de características bastante óbvias de Júpiter e Saturno que indicam que os dois não têm superfícies (e algumas não tão óbvias assim).

A primeira e mais importante é sua densidade. Sabemos os diâmetros de Júpiter e Saturno. Graças ao período orbital de suas luas (que depende da massa do planeta), sabemos as massas de Júpiter e Saturno. O diâmetro (que nos indica o volume) e a massa permitem que calculemos…:

• A densidade de Júpiter, que é um pouco maior do que a da água, 1,33 g/cm³
• A densidade de Saturno, que é bem mais baixa do que a da água, 0,687 g/cm³

Estas densidades só fazem sentido se o estado predominante da matéria nestes planetas for o gasoso, que pode ser comprimido em fluidos (hidrogênio superfluido) ou sólidos de baixa densidade (hidrogênio metálico).

A segunda: sabemos a composição atmosférica de Júpiter e Saturno, graças aos estudos espectroscópicos. Você mesmo pode utilizar um telescópio equipado com um espectroscópio para confirmar que suas atmosferas são, predominantemente, formadas por hidrogênio e hélio. Confira (em inglês): 2004ESASP1278..331E

Só para constar, a Sonda Atmosférica Galileu também mediu os gases da atmosfera de Júpiter.

E a terceira: graças aos estudos gravitacionais de sondas como a Juno e a Cassini, foi possível medir a distribuição de massa tanto de Júpiter quanto de Saturno (já que os planetas não são uniformes na distribuição de suas massas - seus núcleos são mais densos que as camadas superiores da atmosfera - as sondas espaciais sofrem acelerações não-uniformes graças à sua gravidade). As medidas precisas da Juno conseguiram mostrar que o núcleo de Júpiter é difuso, por exemplo.

Então Saturno e Júpiter são feitos principalmente de hidrogênio e hélio (baseado nos estudos espectrográficos) e estas substâncias podem ser comprimidas para formar líquidos e sólidos sob alta pressão, o que causa as baixas densidades de ambos os planetas. Estas características inspiraram desenhos de sua estrutura interna parecidos com este:

LEGENDA: Júpiter / Nuvens / Hidrogênio Gasoso / Hidrogênio Líquido / Hidrogênio Metálico / Núcleo