太陽系と天体の運動（知識）の問題
木星型惑星（木星・土星・天王星・海王星）は、地球型惑星（水星・金星・地球・火星）にくらべて、半径や質量が大きく、平均密度が小さい。木星型惑星がこのような特徴をもつようになった理由として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
- ア 太陽に近い高温の領域でできたため、岩石や金属が蒸発して、水素やヘリウムなどの軽いガスだけが集まったから
- イ 雪線（水が氷になる境界）より内側の領域でできたため、氷を含まず岩石と金属だけを材料として大きく成長したから
- ウ 微惑星や原始惑星どうしの衝突・合体を経ずにできたため、中心に岩石や氷の核をもたず、全体がガスでできているから
- エ 雪線より外側の低温の領域でできたため、氷も材料となって大きな核ができ、その強い重力で水素やヘリウムのガスを大量に集めたから
この問題で使うもの
- 地球型惑星と木星型惑星（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（3 技能）
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右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
「地球型惑星と木星型惑星」の技能を使う。原始太陽系円盤の温度が太陽からの距離でどう違ったか（雪線）と、それぞれの惑星の材料を結びつけて考える。
ヒント 2
雪線より内側では岩石と金属だけが固体の材料になり、外側では氷も材料になる。材料が多いほど大きな核ができ、核の重力が強いとまわりのガスを集められる。
ヒント 3
木星型惑星は太陽から遠い低温の領域でできたので、アとイは除ける。残るウとエについて、木星型惑星が微惑星の衝突・合体でできた核をもつかどうかを考える。
答えと解説
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エ
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解説を読む
手順 1：原始太陽系円盤の温度と雪線を確認する。
原始太陽系円盤は、太陽に近いほど高温で、遠いほど低温だった。水が氷になる温度になる境界を雪線という。雪線はおおよそ火星と木星の軌道の間にあったと考えられている。
- 雪線より内側（高温）：氷は固体として存在できず、固体の材料は岩石と金属だけ
- 雪線より外側（低温）：岩石・金属に加えて氷も固体の材料になる
手順 2：地球型惑星のでき方を考える。
雪線より内側では固体の材料が少ないので、微惑星・原始惑星はあまり大きくなれなかった。岩石と金属を主成分とする、小さく平均密度の大きい地球型惑星ができた。
手順 3：木星型惑星のでき方を考える。
雪線より外側では氷も材料になるため固体の量が多く、大きな核（原始惑星）ができた。核が大きくなると重力が強くなり、まわりの円盤にある水素やヘリウムのガスを大量に引きつけた。そのため木星型惑星は、半径・質量が大きく、軽いガスを多く含むので平均密度が小さい。
各選択肢の検討
- ア：木星型惑星は太陽から遠い低温の領域でできた。「太陽に近い高温の領域」が誤り。
- イ：雪線より内側で岩石と金属だけからできたのは地球型惑星である。木星型惑星は雪線より外側でできた。誤り。
- ウ：木星型惑星も微惑星の衝突・合体で核ができ、そのあとガスを集めた。中心には岩石や氷の核があるので誤り。
- エ：雪線より外側で氷も材料となって大きな核ができ、ガスを大量に集めたことと一致する。正しい。
よって答えは エ。
別解
ア: 木星型惑星は太陽から遠い低温の領域でできたので誤り（近い高温の領域でできたのは地球型惑星）。イ: 雪線より内側は氷が存在できず、岩石と金属だけなので、地球型惑星の説明であり誤り。ウ: 木星型惑星も微惑星・原始惑星の衝突・合体で岩石や氷の核をつくり、その後にガスを集めたので誤り。エ: 雪線より外側では氷も材料となるため材料が多く、大きな核ができ、その強い重力で水素・ヘリウムのガスを大量に集めて大きな惑星になったので正しい。したがって正しいのはエ。