Рождение Солнечной системы

Одним из главных вопросов, ответ на который долгое время ищут исследователи космического пространства, является вопрос о рождении Солнечной системы. Изучение планет и других объектов данной области помогает сформировать все новые и более логичные гипотезы о происхождении нашей звездной системы. Поиск разгадки подталкивает человечество к усовершенствованию своих технологических возможностей, а также к расширению горизонтов понимания Вселенной.

Изображение её возникновения
Изображение её возникновения

В данной статье вы узнаете самые современные теории о рождении и формировании Солнечной системы.

Когда появилась

Самой принимаемой в научном сообществе гипотезой о том, как и когда появилась Солнечная система, является Солнечная небулярная модель. Ее основная идея заключается в том, что наша звездная система сформировалась из газопылевого облака.

Небулярную гипотезу первым сформулировал немецкий философ Кант в 1755 году. В последующем она неоднократно проверялась и улучшалась и на данный момент именно ее придерживается большинство исследователей космоса.

По гипотезе Канта, Солнечная система появилась из массивного водородного облака путем его сильного гравитационного сжатия. Произошло это около 4,6 млрд. лет назад. Образование самого Солнца заняло около 10 миллионов лет, а окончательное формирование планет ушло до нескольких сотен тысячелетий. В последующем возникли такие структуры Солнечной системы, как пояс астероидов и планетарные спутники.

Этапы формирования

Разберем основные тезисы небулярной гипотезы. Вначале рождается центральная звезда. Она формируется из огромного облака холодного водорода. В определенным момент водородная масса начинает быстро сжиматься под действием гравитационных сил, т.е. коллапсировать. От нее отделяются фрагменты, которые также подвергаются гравитационному коллапсу и сжимаются до размеров звезд. Эти части облака зовутся протозвездными туманностями.

Образование Солнца

Туманность начинает постепенно притягивать к себе огромные массы межзвездной пыли и газа, за счет чего начинается ее орбитальное движение. В центральной части данной области газ начинает сжиматься, образуя раскаленное ядро звезды. Постепенно коллапс туманности проходит и ускоряется вращательный момент протозвезды. Газ и пыль вокруг нее приобретают значительное ускорение.

фотосфера нашей звезды
изображение фотосферы

После набором протозвезды достаточной массы путем приращения газа и материи, запускается процесс термоядерных реакций в ее ядре. Для этого масса протозвезды должна быть в 80 раз больше массы Юпитера. С момента формирования туманности до запуска в протозвезде термоядерных реакций проходит в среднем 100 тысяч лет.

Новая звезда еще очень мала – она находится в стадии коричневого карлика. Она продолжает аккрецировать материю из туманности и постепенно в течение нескольких сотен миллионов лет превращается в звезду солнцеподобного типа.

После того, как значительная часть массы протозвездной туманности сформировало звезду, вокруг нее образуется протопланетный диск. Постепенно молодая звезда и окружающее ее пространство остывает, что приводит к конденсации летучих веществ. Формируются пылевые частички, начинающие слипаться между собой.  Так постепенно образуются планетазимали – «кирпичики» диаметром не более 1 км, из которых строятся планеты.

Формирование планет внутренней группы

Планеты внутренней группы  Солнечной системы сформировались в тех областях протопланетного диска, где температура слишком высока для существования частиц льда и газа в диком состоянии. Поэтому планеты земной группы построены преимущественно из термоустойчивых горных пород. Планетазимали вначале быстро приращивают массу, достигая диаметра более километра. Далее крупные фрагменты притягивают к себе более мелкие, пока запас планетазималей в диске не окажется полностью исчерпан. Наступает стадия окончательного формирования планет Солнечной системы и приобретения ими определенной орбиты. Весь процесс возникновения планеты внутренней группы занял  от 10 до 100 миллионов лет.

Возникновение газовых гигантов

Формирование газовых гигантов Солнечной системы более сложный процесс. До момента образования крупных планетазималей их развитие подобно планетам земного типа. Но в их составе содержатся частицы льда, и они наращивают свою массу путем аккреции газа из протопланетного диска. Это возможно, т.к. во внешней области будущей звездной системы температуры относительно невысоки. Процесс сбора газа занимает несколько миллионов лет до истощения газовых запасов диска. Формирование газовых гигантов оказывает значительное влияние на количество твердотельных планет внутри системы: чем раньше началось образование газовых планет, тем меньше строительного материала останется на формирование землеподобных тел.

Одной из заключительных стадий эволюции Солнечной системы стало образование главного пояса астероидов. Считается, что он образован «строительного материала», оставшегося после формирования основных планет. Возникновение же спутников у планет Солнечной системы могло идти тремя основными путями:

  • захват независимых тел гравитацией планеты;
  • выброс на орбиту фрагмента планеты после ее столкновения с крупным объектом;
  • совместная аккреция с «хозяином» из одного протопланетного диска.

Будущее

Наша звездная система будет сохранять относительную стабильность до истощения запасов водорода внутри солнечного ядра. Стареющее Солнце будет быстро увеличиваться в размерах и излучать все больше энергии. Через 1 млрд. лет поверхность нашей планеты разогреется до состояния полного испарения воды мирового океана. Облака водяного пара усилят парниковый эффект, еще больше разогреет планету. Еще через 2,5 млрд. лет Земля по условиям станет схожа с современной Венерой, а вот Марс станет вполне пригоден для жизни.

Через 7 млрд. лет запасы солнечного водорода полностью закончатся, и звезда начнет выжигать водород из окружающей оболочки. Это приведет к ее разрастанию и переходу в стадию красного гиганта. Меркурий, Венера и Земля будут поглощены огромной звездой.

Солнечное ядро будет быстро набирать массу, пока в нем не запустится термоядерная реакция преобразования гелия в углерод. Эта стадия продлится еще несколько сотен миллионов лет, а после сбросит в космическое пространство огромные массы звездного вещества. Сформируется планетарная туманность. Оставшиеся планеты Солнечной системы сдвинутся со своих орбит, приобретя хаотичное движение. Еще через 75 тысяч лет красный гигант полностью преобразится в белого карлика, который постепенно будет остывать и угасать. Оставшиеся вокруг планеты также будут остывать и умирать вместе с центральной звездой. По подсчетам ученых, вся эволюция Солнечной системы от рождения до смерти займет около 12,5 млрд. лет.

Перечень альтернативных теорий

Кроме небулярной гипотезы Канта существует множество других идей о рождении Солнечной системы.  Наиболее популярными из них являются:

  • Гипотеза Джинса – формирование Солнечной системы произошло в результате катастрофы. Солнце столкнулось с другой звездой, в результате часть выброшенного в космическое пространство вещества конденсировалось и образовало планеты.
  • Гипотеза Лаппаса – планетарная туманность представляет собой атмосферу Солнца. При приобретении системой достаточного ускорения формируются туманные кольца, в последующем сгущающиеся до туманных комов – будущих планет Солнечной системы.
  • Гипотеза Фасенкова – планеты образованы из газовых масс, отделившихся от Солнца в результате его вращения. Из этого следует, что все звезды рождаются горячими и планеты возникают как результат сброса вещества при их охлаждении.
Ссылка на основную публикацию