なぜ地球型惑星と木星型惑星に違いができたのか？

質問

太陽系の惑星は地球型惑星と木星型惑星に大別される。そしてこれらはその大きさや構成物質等に違いが見られるが、なぜこのような違いができたのだろうか？ ということを教えて下さい。。

回答No.3

noname#1499

太陽系の形成過程でもっともらしいと思われているのは、塵の沈殿です。
コップに水を入れて泥、砂、小石などを入れてかき混ぜると、重たいものが先に沈降していって軽いものは上の方に沈降するようになります。太陽系の場合も同じで、重いものは先に現在の公転面に沈降し衝突合体によって微惑星ができます。軽い物質であるガス（水素など）は太陽風の圧によって外側へはけられて希薄になるので内側の微惑星では沈降するまでに至りません（地球型惑星）が、太陽から遠くなるほど圧力は距離の二乗で弱くなるので、外側へ行くほど溜まります。そういったガスが沈降してできたのが木星型惑星で、ガスを集積するほど重力が増すので大きくなります（木星・土星）。しかし、あまりに外側へ行き過ぎるとガス自体の濃度が公転面上で下がるので木星型惑星の大きさはあまり大きくなりません（天王星・海王星）。

地球型惑星は原始惑星が重力エネルギーを開放していく過程で地表面温度が非常に高温になり、隕石の中に含まれていた水素・水・二酸化炭素などの物質が蒸発することによって大気が出来ました。金星では太陽に比較的近いため水素が太陽光によって水素が宇宙空間に逃げ水が残らず暴走温室効果を起こして現在のような灼熱の惑星になっています。地球は適度に温室効果（二酸化炭素・水蒸気など）をおこし、かつ生物により酸素の多い珍しい大気になりました。火星は同様に温室効果を起こしましたが惑星の質量が小さいため重力が弱く大気を地表にひきつけられなくなり現在のような超希薄大気になりました。

木星型惑星の大気の大半は水素で次に多いのはヘリウム、メタンなど。各惑星の色が違うのは大気中に局所的に存在する物質（リンを含むものなど）による為だと考えられますが、なぜそのような局所的な分布をするのかはまだ分かっていません。

しかし、このモデルは太陽系の形成自体に関しては成功していますが、一般的な惑星形成過程なのかどうかは本当のところよく分かっていません。最近では太陽系外の惑星系をもつ恒星が多く見つかってきていますが、その大半が恒星に非常に近い距離（おおよそ水星から地球程度にかけての距離）に木星型惑星（巨大ガス惑星）が１個か２個あることが分かっています。これは今までの標準的な惑星系形成過程の理論が間違っているのか、それとも既存の理論の枠内で説明できるのか（例えば形成後の惑星の軌道が変化することで説明する）、と大きく分かれるところでもあります。

お礼

どうも詳しく教えて下さいましてありがとうございます。
今後も困ったときは宜しくお願いします。