太陽系の惑星のうち、木星や土星は水素やヘリウムを主な成分とする厚い大気をもってい…
太陽系の惑星のうち、木星や土星は水素やヘリウムを主な成分とする厚い大気をもっていますが、地球の大気には水素やヘリウムがほとんどふくまれていません。この違いが生じた理由として、最も適切なものはどれか。
- ⑴ 水素やヘリウムは水にとけやすく、海ができたときに海水にとけこんで大気から消えたから。水素もヘリウムも水にはほとんどとけません。海があるかどうかとは関係のない話です。
- ⑵ 水素やヘリウムはとても軽くて速く動くため、地球の重力では引きとめられずに宇宙へ逃げていったから。軽い気体ほど分子の動きが速く、地球ほどの重力では引きとめておくことができません。
- ⑶ 水素やヘリウムは重い気体なので、地球では地下深くへ沈みこんで核の一部になったから。水素やヘリウムは気体の中で最も軽く、沈みこんで核をつくることはありません。核は鉄などの金属です。
- ⑷ 水素やヘリウムは原始太陽系円盤の内側にははじめから存在せず、外側の惑星のまわりにだけ集まっていたから。円盤は内側にも水素やヘリウムを多くふくんでいました。ちがいは、その後に引きとめられたかどうかです。
解説
正解は⑵です。気体の分子は軽いものほど速く動きます。水素やヘリウムはもっとも軽い気体なので、その分子は非常に速く動き、地球ほどの重力では引きとめておくことができず、長い時間のうちに宇宙空間へ逃げていきました。一方、木星や土星は地球よりはるかに質量が大きくて重力が強いうえ、太陽から遠くて温度も低いため、軽い水素やヘリウムを厚い大気としてつなぎとめていられるのです。
AIが生成したオリジナル問題です。実際の試験問題ではありません。