太陽系邊緣的兩顆類木行星：天王星、海王星，分別為第七顆以及第八顆行星，與太陽的平均距離分別為19.6天文單位以及30天文單位，其組成份主要是氫、氦以及由水、氨、甲烷所結成的“冰”。這型別冰巨星，不若地球、金星、水星、火星等類地行星有明確存在的岩石核心，相對密度較低，體積也較大，天王星的體積在太陽系中排行第三，而質量約為地球的14倍，海王星的體積排行第四，質量則大約是地球的17倍。兩者在大氣中具有複雜的雲層結構，其內部高壓的狀態，成為近年科學家研究相態變化的好物件。

天王星

天王星的內部近核心壓力非常的大，高達800GPa（約地球表面氣壓的790萬倍），因為壓力重力效應，溫度也從外層的-220度飈升到7000度，在極高的壓力下可以形成密度相當高的冰（9g/）。過去的研究模擬這種壓力及溫度環境，並且在將溫度提高到攝氏50000度後，觀察到鑽石cm3石塵埃產生的現象（由甲烷衍生的碳化合物）；Eggert（2010年，發表於Nature Physics）研究碳化合物（鑽石、石墨）等相態變化後，認為存在“液態具導電流體性質”的鑽石，因此在天王星、海王星的環境下，可能有固態的鑽石塵埃參與於相態變化中，支援早在1981年就被科學家提出的鑽石雨幻想。

海王星

高壓下形成的液態鑽石，可能表現得像水一樣，而給予天王星或海王星“液態的海洋”或“鑽石海”的現象；在Eggert的研究中，固態形成的鑽石更像冰山一樣浮在液態的鑽石海上，另外，“具導電性質”的流體活動也可能造成其磁場的異常（如圖一）。

圖一

圖一地球、木星、土星及天王星、海王磁場和自轉軸夾角的差異。天王星與海王星的自轉軸及磁極有著非常大的夾角（約60度），近年來有學者試圖以碳化合物在高壓情況下形成“具導電性質”流體的活動，來解釋此現象。

實際觀測發現天王星不同高度的雲層由不同成份的化合物組成，由觀測雲層的活動可以反演風場，圖二顯示天王星在不同高度可能有不同組成包括H2O，NH4HS，NH3，N2S，或CH4的雲。由於天王星的自轉軸和公轉軸夾角相當大，幾乎是“躺著”轉，他的四季變化非常顯著（永晝、永夜現象），長達84年的公轉週期，更讓季節變化長達21年。

圖二、天王星雲層、溫度隨高度分佈

海王星的大氣比天王星更活躍，即便其所接受到的太陽輻射僅有地球的1/900，但由於其大氣對流的能量守恆及角動量守恆的特性，使得高緯度地區的風速大小為全太陽系之最（600m/s）也有許多大型類似木星上的風暴被觀測到，對流雲發展旺盛，雲頂溫度被認為比天王星更低。下圖為高層雲的特寫，這些雲層的形成不是地球是由水的三態變化，而是由氨、甲烷、碳化合物及水參與產生。

圖三、海王星的的雲層

圖四、海王星的高層高速雲的近照