共通テスト(理科) 過去問
令和5年度(2023年度)追・再試験
問57 (地学基礎(第3問) 問1)

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問題

共通テスト(理科)試験 令和5年度(2023年度)追・再試験 問57(地学基礎(第3問) 問1) (訂正依頼・報告はこちら)

太陽系の形成に関する次の問いに答えよ。

次の図1は、ある時期の原始太陽系星雲の断面の模式図であり、●と◯で示したように、微惑星は場所によってその成分が異なる。図中の( ア )に入れる語と、それが◯の微惑星に多く含まれる理由の組合せとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。
問題文の画像
  • ア:水素ガス  理由:太陽による重力が弱いため
  • ア:水素ガス  理由:温度が低いため
  • ア:氷  理由:太陽による重力が弱いため
  • ア:氷  理由:温度が低いため

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この過去問の解説 (3件)

01

原始太陽系星雲では、太陽からの距離によって温度が異なります。
太陽に近い領域は温度が高く、太陽から遠い領域は温度が低くなります。
この温度の違いが、微惑星に含まれる物質の種類を決める重要なポイントです。
では、問題を見てみましょう。
 

選択肢1. ア:水素ガス  理由:太陽による重力が弱いため

太陽から遠い領域に多く含まれるのは水素ガスではなく、氷(水・メタン・アンモニアなどが固まったもの)です。
また、太陽からの距離が離れても重力は逆二乗則で弱くなりますが、微惑星の成分を決める主な要因は重力ではなく温度です。
そのため、この選択肢は誤りです。
 

選択肢2. ア:水素ガス  理由:温度が低いため

理由の「温度が低いため」は正しいですが、ア(物質)が誤りです。
水素ガスは軽い気体であるため、微惑星の材料として固体成分にはなりません。
温度が低い領域で固体になるのは、水・メタン・アンモニアなどが凍った氷です。
そのため、この選択肢は誤りです。
 

選択肢3. ア:氷  理由:太陽による重力が弱いため

アの「氷」は正しいですが、理由が誤りです。
太陽から遠い領域に氷が多く含まれるのは、重力が弱いからではありません。
太陽から遠く温度が低いため、水・メタン・アンモニアなどが凍って固体(氷)になるからです。
そのため、この選択肢は誤りです。

 

選択肢4. ア:氷  理由:温度が低いため

太陽から遠い領域は、太陽からのエネルギーが届きにくく温度が低くなります。
そのため、水・メタン・アンモニアなどが凍って氷として固体になります。
この氷が微惑星の材料として多く含まれます。
そのため、この選択肢は正しいです。
 

まとめ

・太陽から遠い領域は温度が低く、水・メタン・アンモニアなどが凍って氷になります。
・太陽に近い領域は温度が高いため、氷はなく岩石や金属などの固体成分が主な材料です。
・微惑星の成分を決める主要な要因は、太陽からの距離による温度の違いです。
 

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02

原始太陽系星雲における距離による物質の違いを理解しているかを問う問題です。

選択肢4. ア:氷  理由:温度が低いため

太陽から遠い領域では温度が低いため、
水などの揮発性物質が氷(固体)として存在できるようになります。

そのため、外側(◯の微惑星)は、岩石+氷を多く含みます。

まとめ

以上より、正しい選択肢は、

ア:氷 理由:温度が低いため

です。

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03

原始太陽系星雲について整理しましょう。

・原始太陽系星雲は、中心に太陽があり、周囲にガスと塵が広がっています。

・太陽に近いほど、温度が高いです。揮発性物質(氷や水分)は蒸発し、岩石質の微惑星が形成されます。

・太陽から遠いほど、温度が低いです。揮発性物質がそのまま固体として残り、氷を多く含む微惑星を形成します。

 

よって、図中の太陽から遠くの外側に多く含まれる微惑星の成分は、「氷」となります。

その理由は、「温度の低い」環境で、水やアンモニア、メタンなどの揮発性物質は固体として残るからです。

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