Рання еволюція Сонячної системи

Освіта планет триває мільйони років, що дуже мало в порівнянні з часом життя зірки. Протосолнца стає гарячим. Його випромінювання нагріває внутрішню область протопланетної хмари до 400 К, утворивши зону випаровування. Під дією сонячного вітру і тиску світла легкі хімічні елементи (водень і гелій) витісняються з околиць молодої зірки. На відстані понад 5 а. е. утворюється зона намерзання з температурою приблизно 50 К. Це призводить до відмінностей в хімічному складі майбутніх планет.

Як тільки маса протопланети досягне 1-2 мас Землі, вона здатна захоплювати атмосферу. Протоюпітер буквально за сотню років збільшив свою масу за рахунок захоплення газів в десятки разів. Потім швидкість акреції газів падає, тому безпосередньо на шляху планети весь газ уже захоплений, а з інших областей системи він надходить досить повільно.

У нашій Сонячній системі на периферії утворилися планети-гіганти, здатні утримати біля себе газові оболонки. Спочатку сформувалися їх ядра, а потім планети «наростили» собі оболонку з водню і гелію. Двоступенева модель освіти гігантів підтверджується наглядовими фактами. Маси ядер планет-гігантів приблизно однакові і рівні 15-20 масам Землі. Кількість не захопленого водню зменшується зі збільшенням відстані від протосолнца. Чим більше маса планети, тим швидше йде аккреция газу на неї. За сучасними розрахунками, зростання Юпітера тривав десятки мільйонів років, а зростання Сатурна – сотні мільйонів. У планет-гігантів виникли власні мінідиски з газу і пилу, з яких потім сформувалися кільця і ​​численні супутники.

При формуванні Юпітера саме в районі його орбіти проходив кордон конденсації водяної пари. За сучасними розрахунками, на більш близьких відстанях, в поясі астероїдів, леткі речовини перебували в газоподібному стані. Це призвело до того, що зростання допланетних тіл в районі майбутнього Юпітера прискорився, а в районі пояса астероїдів сповільнилося. Саме тому масивний Юпітер обігнав за швидкістю зростання протопланети, ближчу до Сонця. Але після свого «народження» Юпітер став гальмувати утворення цієї планети в поясі астероїдів. Розігнані тяжінням планет-гігантів згустки речовини викидалися на околицю Сонячної системи, де ставали кометами. Гравітаційні обурення з боку Юпітера і зараз сильно впливають на астероїди.

Уран і Нептун росли ще повільніше. До того часу газу в Сонячній системі через дії сонячного вітру залишилося ще менше, тому Уран і Нептун містять менше водню в процентному змісті, ніж Юпітер. Основними складовими цих планет-гігантів є вода, метан і аміак. У центрі Сонячної системи сформувалися менш масивні планети. Тут сонячний вітер видув дрібні частинки і газ. А ось більш важкі частинки, навпаки, прагнули до центру. Зростання Землі тривав сотні мільйонів років. Її надра прогрілися до 1000-2000 К завдяки гравітаційному стисканню і брали участь в акумуляції великим тілам (до сотень кілометрів у поперечнику). Падіння таких тіл супроводжувалося утворенням кратерів з вогнищами підвищеної температури під ними. Інший, основне джерело тепла Землі – розпад радіоактивних елементів, в основному, урану, торію і калію. В даний час температура в центрі Землі досягає 5000 К, що набагато вище, ніж наприкінці акумуляції.

Сонячні припливи загальмували обертання близьких до Сонця планет – Меркурія і Венери. З появою радіологічних методів був точно визначено вік Землі, Місяця і Сонячної системи – близько 4,6 млрд. Років.

Посилання на основну публікацію