Сучасні уявлення про походження і еволюцію Сонця і зірок

Сонце утворилося з величезної хмари газу 4,5 мільярда років тому. Так само, як інші зірки, що згущаються з молекулярних хмар, Сонце гравітаційно виросло з океану водню, гелію і вкраплень інших елементів. Планети сформувалися з залишків речовини. Нарощування і зіткнення визначили їх розміри і розташування в партії космічного більярду.

Коли в XVIII столітті завоювала визнання геліоцентрична модель, виникли питання про зародження Сонячної системи. Небулярная гіпотеза – що Сонце і планети сформувалися з гігантської хмари газу – була запропонована в 1734 році Емануелем Сведенборгом і розроблена пізніше, в тому ж столітті, Иммануилом Кантом і П’єром Симоном Лапласом. Хоча в цілому вона вірна, з тих пір вона отримала потужний розвиток. Як інші зірки формуються з молекулярних хмар – наприклад, туманність Оріона, – так і Сонце, мабуть, згустилися із хмари, багатого воднем, гелієм і вкрапленнями інших елементів. Хмара-предок Сонця, мабуть, було розміром в багато світлових років і містив достатньо газу, щоб створити тисячі Сонць. Наше світило, можливо, було не єдиним в цій хмарі: судячи з метеоритів, що містить важкий ізотоп заліза, туманність була забруднена викидами від сусідньої наднової. Таким чином, Сонце могло вирости серед інших масивних зірок, життя яких була коротшою, і вони вибухнули до народження Сонячної системи. Сонце поступово зростало з особливо щільної зони хмари завдяки дії сил тяжіння. За 100 000 років воно стало протозвездой – гарячим щільним газовим кулею, в якому ще не йшов ядерний синтез. Воно було оточене диском газу і пилу в сотні разів більше радіуса орбіти сьогоднішньої Землі. Приблизно через 50 мільйонів років включився ядерний двигун Сонця, і воно стало зіркою головної послідовності.
Внутрішні області формується Сонячної системи були дуже гарячі, тому летючим компонентам – таким як вода – осідати не вдавалося. Кам’яні, багаті металами планети формувалися на основі атомів елементів з високими температурами плавлення: заліза, нікелю, сплавів алюмінію, силікатів – нині це основи вулканічних порід, які спостерігаються на Землі. Планети земної групи – Меркурій, Венера, Земля і Марс – поступово росли від злиття менших об’єктів. Вважається, що внутрішні планети сформувалися далі від Сонця, ніж їх сьогоднішнє розташування, оскільки їх орбіти стискалися в міру того, як планети сповільнювалися при русі крізь газ, який все ще залишався в поступово рассеивающемся диску.

Гігантські газові планети – Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун – формувалися далі, за «сніговою лінією», де летючі компоненти залишаються замерзлими. Ці планети були досить великі, і тому їм вдалося всмоктати атмосфери з водню і гелію. Ця четвірка становить 99% маси, що обертається навколо Сонця. Через 10 мільйонів років молоде Сонце розмели весь в диску газ, планети зайняли свої місця і перестали рости. Спочатку вважалося, що планети в основному формувалися там, де ми бачимо їх сьогодні. Але в ХХ столітті астрономи зрозуміли, що все було інакше. Вони розробили нові теорії і припустили, що планети насправді активно переміщалися через зіткнення – так званого космічного більярду.

Коли внутрішні планети майже сформувалися, в їх зоні все ще було багато ембріонів планет розміром з Місяць. Вони потужно стикалися з готовими планетами. Ми знаємо, що це відбувалося: Земля придбала Місяць в одному з таких зіткнень, Меркурій втратив більшу частину своєї зовнішньої оболонки в іншому. Найбільш ймовірна причина цих зіткнень в тому, що орбіти планет тоді були більш витягнутими і тому часто перетинали траєкторії менших об’єктів. З тих пір орбіти поміняли форму і стали майже круговими – можливо, шляхом послідовних зіткнень або тяжіння уламків. Кам’яні осколки в поясі астероїдів між Марсом і Юпітером можуть бути залишками планети, розбитою безліччю зіткнень. Ця зона була особливо схильна до катаклізмів через гравітаційного впливу Юпітера, найбільшої планети Сонячної системи. Зсув орбіти Юпітера викликало рясні руйнування. Гравітаційний «резонанс» збаламутив зону, прилеглу до його орбіті. Наступні зіткнення рознесли знаходилася там планету, від якої залишилася лише розсип астероїдів. Деякі крижані астероїди з цього пояса могло занести на орбіту Землі, через що на молодій планеті з’явилася вода. Могли доставити воду і комети. Юпітер і інші зовнішні планети на пізніх стадіях формування активно переміщалися. На радіусах самих зовнішніх планет диск був би занадто холодним і розсіяним, щоб виходили по-справжньому великі об’єкти. І тому Уран, Нептун і об’єкти поясу Койпера, включаючи Плутон і комети, швидше за все, зародилися ближче до Сонця і були відкинуті вдалину гравітаційними взаємодіями. Нептун, можливо, вийшов прямо всередині орбіти Урана, а потім вибрався за її межі. Ймовірна причина – орбітальний танець, що почався між Юпітером і Сатурном через 500 мільйонів років після народження Сонячної системи. Якийсь час період обертання у Юпітера був удвічі коротше, ніж у Сатурна, що викликало резонансні коливання, які віддавалися в усій Сонячній системі. Нептун випхало назовні, а дрібні крижані тіла розкидало в поясі Койпера.

У період, коли зовнішні планети міняли розташування, до внутрішніх планет летіло безліч астероїдів. Орбіти планет земної групи на той час в основному встановилися, основні зіткнення залишилися в минулому. В результаті стався період «пізнього важкого бомбардування», під час якого на Місяці з’явилося безліч кратерів від ударів, пошкодило поверхні і інших планет. Перші ознаки життя на Землі з’явилися після «бомбардування», 3,7 мільярда років тому.

Посилання на основну публікацію