Как образовались планеты Солнечной системы
Ведущей теорией является так называемая гипотеза протопланет. Согласно ей, крошечные частицы пыли и льда стали сталкиваться и слипаться, образуя все более крупные объекты. В конце концов, этот процесс привел к рождению и каменистых планет, как Земля, и гигантских газовых шаров, как Юпитер.
Но как именно это работало? Разберемся по порядку.
Как появилось Солнце
Все началось около 4,6 млрд лет назад. На месте нашей системы тогда не было ничего, кроме гигантского холодного облака газа и пыли — туманности.
Затем что-то всколыхнуло это облако. Возможно, ударная волна от взрыва соседней сверхновой звезды (мощнейшего взрыва, знаменующего гибель массивной звезды). Или гравитационное возмущение от пролетающей мимо звезды. Так или иначе, облако сжалось и под действием вращения превратилось в плоский протопланетный диск.
В самом его центре давление и температура стали колоссальными. Атомы водорода начали с огромной силой сталкиваться, вступая в реакцию термоядерного синтеза — они «сплавлялись» в гелий. Так зажглось Солнце.
Новорожденная звезда оказалась ненасытной: она захватила около 99% вещества из диска. Но оставшегося одного процента хватило, чтобы началось самое интересное — формирование планет.
Как зарождались планеты Солнечной системы
Молодая Солнечная система напоминала стройплощадку после урагана. Повсюду носились газ, пыль и каменные обломки. Процесс, однако, шел быстро. Частицы сталкивались, образуя первые комки — планетезимали. Мощный солнечный ветер (поток заряженных частиц от молодого Солнца) выдул легкие газы (водород и гелий) на окраины системы, а жар испарил весь лед во внутренней ее части.
Поэтому ближе к Солнцу остались только тугоплавкие каменистые материалы — так образовались планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля и Марс. А дальше, где было холодно и много газа, выросли газовые гиганты: Юпитер и Сатурн.
Но спокойной жизнь не была. Около 4 млрд лет назад на Солнечную систему обрушился град из астероидов и комет. Согласно одной из теорий, именно тогда в юную Землю врезалось тело размером с Марс. Часть вещества вновь осела на Землю, другая — сформировала диск вокруг планеты, из которого и образовалась Луна.
Ученые полагают, что эту бомбардировку спровоцировали мигрирующие газовые гиганты, чья гравитация «взбаламутила» ледяные тела на окраинах системы. В этом космическом хаосе планетезимали продолжали сливаться, пока не сформировались знакомые нам планеты.
Как ученые изучают рождение планет
Главная проблема теории в том, что свидетелей тех событий, разумеется, не осталось — Земли и жизни еще не существовало. Как же астрономы восстанавливают картину?
- Наблюдение. Современные телескопы позволяют напрямую увидеть протопланетные диски вокруг других молодых звезд. Мы буквально смотрим на «планетные ясли» в других уголках Галактики.
- Моделирование. Ученые создают сложные компьютерные модели, чтобы проверить свои идеи. Они «запускают» виртуальные туманности с разными параметрами и смотрят, приводят ли законы физики к формированию систем, похожих на нашу.
Хотя гипотеза планетезималей — лучшее на сегодня объяснение, вопросы остаются. Наши модели пока не могут с абсолютной точностью воспроизвести все особенности Солнечной системы. Например, почему планеты находятся именно на своих орбитах? Как точно формируются двойные астероиды? Как сильно влияют на процесс взрывы сверхновых по соседству?
Изучение экзопланет показывает невероятное разнообразие миров. Например, «зефирные планеты» — миры размером с Юпитер, но обладающие поразительно малой плотностью (как зефир). Возможно, они сформировались как обычные газовые гиганты на дальних окраинах, но затем тоже мигрировали ближе к звезде. Ее интенсивное излучение раздуло их атмосферы, сделав «пушистыми». Альтернативная теория предполагает, что такие планеты рождались уже на близких орбитах из необычно богатого пылью протопланетного диска, что позволило им быстро «нарастить» объемную, но очень легкую газовую оболочку.
Рождаются планеты и сейчас. Так, в 2014 году ученые впервые зафиксировали детали рождения планет у молодой звезды HL Tauri. Она находится на расстоянии примерно 450 световых лет от Земли. С помощью телескопа астрономы получили ее снимок невероятной четкости, на котором виден темный протопланетный диск с яркими концентрическими кольцами. Эти промежутки и кольца — верный признак того, что в диске уже успели сформироваться планеты-младенцы, которые «расчистили» себе дороги на орбите. Значит, «рецепт» образования планет может быть сложнее, чем мы думаем.
По материалам phys.org.
