問2 木星と天王星のBとCの部分の主要な物質やその状態の組合せとして最も適当なも…
太陽系を構成する惑星や小天体に関する問1 ~問4 に答えよ。 太陽系は星間雲と呼ばれる水素とヘリウムを主成分とするガスと塵が,重力により収縮して生 まれた(図1 )。星間雲は回転しながら平たい円盤状になり,中心部には光り輝く原始太陽が形成 された。残された円盤内の塵は,衝突を繰り返しながら成長し,直径10 km 程度の微惑星が無 数に形成された。微惑星を構成する物質は,原始太陽から近いところと遠いところでは成分が異 なっており,その後の惑星の構成物質にも影響を与えた。円盤内のガス成分は原始太陽の太陽風 によって吹きはらわれ,少し遠いところを公転する惑星に取り込まれた。また,惑星に成長でき なかった微惑星の残骸は小惑星や太陽系外縁天体と呼ばれる天体になった。 図2 は地球,木星,天王星の内部構造を模式的に示している。 原始太陽系星雲 微惑星が誕生する 原始惑星が誕生する 図1 太陽系のできるまで(国立科学博物館のWeb サイトにより作成) 岩石 氷 地球 木星 天王星 図2 地球・木星・天王星の内部構造
問2 木星と天王星のBとCの部分の主要な物質やその状態の組合せとして最も適当なものを, 次の1 ~4 のうちから一つ選べ。
- 1 B:金属水素 C:氷(水・アンモニア・メタン)高い圧力で水素が金属のようになるのが木星のB、水やアンモニアの氷が主体なのが天王星のCです。
- 2 B:氷(水・アンモニア・メタン) C:金属水素BとCが入れ替わっています。氷が大部分を占めるのは天王星の方です。
- 3 B:金属水素 C:岩石Bは正しいのですが、天王星の内部の大部分を占めるのは岩石ではなく氷です。
- 4 B:金属(主に鉄) C:氷(水・アンモニア・メタン)Cは正しいのですが、鉄を主とする金属の核は地球型惑星の特徴で、木星のBには当てはまりません。
この問題は問題の図(写真・図・表など)を見て答えます。図はこちらに転載していないため、下の出典のページから公式のPDFをご覧ください。解説だけでも読み取り方が分かるように書いています。
解説
正解は1です。木星は太陽系で最も大きな惑星で、外側は液体水素でできていますが、内部は非常に高い圧力がかかるため、水素が電気を通す金属水素という状態になっています。したがってBには金属水素が入ります。天王星は木星より小さく、水やアンモニア、メタンが低温で固まった氷が内部の大部分を占めるため、Cには氷が入ります。木星型惑星は、水素やヘリウムが主体の木星・土星と、氷の割合が大きい天王星・海王星とに分けて考えると整理しやすくなります。
出典:文部科学省ホームページ(https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00011.htm)を加工して作成