Σχηματισμός και εξέλιξη του ηλιακού συστήματος. Σχηματισμός του Ηλιακού Συστήματος. Η εμφάνιση του νεφελώματος της Γης Η υπόθεση του σχηματισμού του ηλιακού συστήματος

Η επανάληψη της ιστορίας της γέννησης του ηλιακού μας συστήματος ήταν πολύ μονότονη εδώ και πολλά χρόνια. Όλα ξεκίνησαν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια με ένα σκοτεινό και αργά περιστρεφόμενο σύννεφο αερίου και σκόνης. Το σύννεφο συσπάστηκε, σχηματίζοντας τον Ήλιο στο κέντρο του. Με την πάροδο του χρόνου, οκτώ πλανήτες και πολλά μικρότερα σώματα όπως . Από τότε, οι πλανήτες κάνουν κύκλους γύρω από τον Ήλιο και οι κινήσεις τους είναι τόσο ακριβείς και προβλέψιμες όσο ένας ρολόι.

Πρόσφατα, οι αστρονόμοι ανακαλύπτουν γεγονότα που διαψεύδουν αυτή την παλιά ιστορία. Σε σύγκριση με το σχεδιασμό των χιλιάδων συστημάτων εξωπλανητών που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα, τα πιο χαρακτηριστικά χαρακτηριστικά του ηλιακού μας συστήματος - οι εσωτερικοί βραχώδεις πλανήτες του, οι εξωτερικοί γίγαντες αερίων και η απουσία πλανητών στην τροχιά του Ερμή - φαίνονται μάλλον παράξενα. Με την προσομοίωση του παρελθόντος σε υπολογιστές, βλέπουμε ότι αυτές οι ιδιορρυθμίες ήταν προϊόν μιας άγριας νεολαίας. Η ιστορία του ηλιακού συστήματος πρέπει να ξαναγραφτεί για να περιλαμβάνει πολύ περισσότερο δράμα και χάος από ό,τι περιμέναμε οι περισσότεροι από εμάς.

Η νέα εκδοχή της ιστορίας λέει για περιπλανώμενους πλανήτες που εκδιώχθηκαν από τα σπίτια τους, για χαμένους κόσμους που χάθηκαν πριν από πολύ καιρό στην πύρινη κόλαση του Ήλιου και για μοναχικούς γίγαντες που εγκαταλείφθηκαν στα κρύα βάθη στην άκρη του διαστρικού χώρου. Μελετώντας αυτά τα αρχαία γεγονότα και τις «ουλές» που άφησαν πίσω τους, όπως ένας προτεινόμενος ένατος πλανήτης που μπορεί να κρύβεται πέρα ​​από την τροχιά του Πλούτωνα, οι αστρονόμοι χτίζουν μια συνεκτική εικόνα των πιο σημαντικών διαμορφωτικών εποχών του ηλιακού συστήματος με φόντο μια νέα κατανόηση των κοσμικών διεργασιών.

Κλασικό Ηλιακό Σύστημα

Οι πλανήτες είναι ένα υποπροϊόν του σχηματισμού άστρων, που εμφανίζεται στα βάθη των γιγάντιων μοριακών νεφών που ξεπερνούν σε μάζα τον Ήλιο μας κατά 10 χιλιάδες φορές. Οι επιμέρους πυκνότητες στο σύννεφο συμπιέζονται υπό την επίδραση της βαρύτητας, σχηματίζοντας ένα φωτεινό πρωτοάστρο στο κέντρο του, που περιβάλλεται από ένα ευρύ αδιαφανές δακτύλιο αερίου και σκόνης - έναν πρωτοπλανητικό δίσκο.

Για πολλές δεκαετίες, οι θεωρητικοί έχουν διαμορφώσει τον πρωτοπλανητικό δίσκο του Ήλιου μας, προσπαθώντας να εξηγήσουν ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του Ηλιακού Συστήματος: τη διαίρεση του σε ομάδες βραχωδών και αέριων πλανητών. Οι περίοδοι τροχιάς των τεσσάρων πλανητών που μοιάζουν με τη Γη βρίσκονται μεταξύ του Ερμή των 88 ημερών και του Άρη των 687 ημερών. Αντίθετα, οι γνωστοί αέριοι γίγαντες βρίσκονται σε πολύ πιο μακρινές τροχιές με περιόδους που κυμαίνονται από 12 έως 165 χρόνια και μαζί έχουν πάνω από 150 φορές τη μάζα των επίγειων πλανητών.

Και οι δύο τύποι πλανητών πιστεύεται ότι γεννήθηκαν σε μια ενιαία διαδικασία σχηματισμού κατά την οποία στερεοί κόκκοι σκόνης, που τρέχουν στην τυρβώδη δίνη ενός δίσκου αερίου, συγκρούστηκαν και κόλλησαν μεταξύ τους για να σχηματίσουν σώματα χιλιομετρικής κλίμακας που ονομάζονται πλανητικαί δάπεδο της κουζίνας σας, ρεύματα αέρα και ηλεκτροστατικές δυνάμεις τυλίγουν σωματίδια σκόνης).μπαλόνια). Τα μεγαλύτερα πλανητάρια είχαν τη μεγαλύτερη βαρυτική έλξη και αναπτύχθηκαν πιο γρήγορα από άλλα, προσελκύοντας μικρά σωματίδια στην τροχιά τους. Πιθανώς κατά τη διάρκεια ενός εκατομμυρίου ετών, στη διαδικασία συμπίεσης από το σύννεφο, ο πρωτοπλανητικός δίσκος του Ηλιακού μας Συστήματος, όπως οποιοσδήποτε άλλος στο Σύμπαν, έσφυζε από πλανητικά έμβρυα στο μέγεθος της Σελήνης.

Το μεγαλύτερο έμβρυο βρισκόταν λίγο πιο πέρα ​​από τη σύγχρονη ζώνη των αστεροειδών, αρκετά μακριά από το φως και τη θερμότητα του νεογέννητου Ήλιου, όπου ο πάγος διατηρήθηκε στον πρωτοπλανητικό δίσκο. Πέρα από αυτό το «όριο πάγου», τα έμβρυα θα μπορούσαν να απολαύσουν άφθονα αποθέματα πάγου που δημιουργούν πλανήτες και να μεγαλώσουν σε τεράστια μεγέθη. Ως συνήθως, «οι πλούσιοι γίνονται πλουσιότεροι»: το μεγαλύτερο έμβρυο μεγάλωσε γρηγορότερα από τα άλλα, αφαιρώντας το μεγαλύτερο μέρος του διαθέσιμου πάγου, αερίου και σκόνης από τον περιβάλλοντα δίσκο με το βαρυτικό του πεδίο. Σε περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια, αυτό το άπληστο έμβρυο μεγάλωσε τόσο πολύ που έγινε ο πλανήτης Δίας. Αυτή ήταν η αποφασιστική στιγμή, σκέφτηκαν οι θεωρητικοί, όταν η αρχιτεκτονική του ηλιακού συστήματος χωρίστηκε στα δύο. Έμειναν πίσω από τον Δία, οι άλλοι γιγάντιοι πλανήτες του ηλιακού συστήματος αποδείχτηκαν μικρότεροι γιατί μεγάλωσαν πιο αργά, συλλαμβάνοντας με τη βαρύτητά τους μόνο το αέριο που ο Δίας δεν είχε χρόνο να συλλάβει. Και οι εσωτερικοί πλανήτες αποδείχθηκαν ακόμη πολύ μικρότεροι, αφού γεννήθηκαν μέσα στο όριο του πάγου, όπου ο δίσκος ήταν σχεδόν απαλλαγμένος από αέριο και πάγο.

Εξωπλανητική επανάσταση

Όταν οι αστρονόμοι άρχισαν να ανακαλύπτουν εξωπλανήτες πριν από δύο δεκαετίες, άρχισαν να δοκιμάζουν θεωρίες για το σχηματισμό του ηλιακού συστήματος σε γαλαξιακή κλίμακα. Πολλοί από τους πρώτους εξωπλανήτες που ανακαλύφθηκαν αποδείχτηκαν «θερμοί Δίας», δηλαδή αέριοι γίγαντες που περιφέρονται γρήγορα γύρω από τα αστέρια τους με περιόδους μόνο λίγων ημερών. Η ύπαρξη γιγάντιων πλανητών τόσο κοντά στη φλεγόμενη επιφάνεια ενός άστρου, όπου ο πάγος απουσιάζει εντελώς, έρχεται σε πλήρη αντίθεση με την κλασική εικόνα του σχηματισμού πλανητών. Για να εξηγήσουν αυτό το παράδοξο, οι θεωρητικοί έχουν προτείνει ότι οι θερμοί Δίας σχηματίζονται μακριά και μετά με κάποιο τρόπο μεταναστεύουν προς τα μέσα.

Επιπλέον, με βάση δεδομένα από χιλιάδες εξωπλανήτες που ανακαλύφθηκαν σε έρευνες όπως αυτές από το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler της NASA, οι αστρονόμοι κατέληξαν στο ανησυχητικό συμπέρασμα ότι τα δίδυμα του Ηλιακού Συστήματος είναι αρκετά σπάνια. Το μέσο πλανητικό σύστημα περιέχει μία ή περισσότερες υπερ-Γαίες (πλανήτες αρκετές φορές μεγαλύτεροι από τη Γη) με περιόδους τροχιάς μικρότερες από περίπου 100 ημέρες. Και γιγάντιοι πλανήτες όπως ο Δίας και ο Κρόνος βρίσκονται μόνο στο 10% των άστρων και ακόμη λιγότερο συχνά κινούνται σε σχεδόν κυκλικές τροχιές.

Απογοητευμένοι από τις προσδοκίες τους, οι θεωρητικοί συνειδητοποίησαν ότι «αρκετές σημαντικές λεπτομέρειες» της κλασικής θεωρίας του σχηματισμού του πλανητικού μας συστήματος απαιτούσαν καλύτερη εξήγηση. Γιατί το εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα είναι τόσο χαμηλής μάζας σε σύγκριση με τους αντίστοιχους εξωπλανήτες; Αντί για υπερ-Γαίες, έχει μικρούς, βραχώδεις πλανήτες και κανέναν στην τροχιά των 88 ημερών του Ερμή. Και γιατί οι τροχιές των γιγάντιων πλανητών κοντά στον Ήλιο είναι τόσο στρογγυλές και πλατιές;

Προφανώς, οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα βρίσκονται στις ελλείψεις της κλασικής θεωρίας του σχηματισμού πλανητών, η οποία δεν λαμβάνει υπόψη τη μεταβλητότητα των πρωτοπλανητικών δίσκων. Αποδεικνύεται ότι ένας νεογέννητος πλανήτης, όπως μια σωσίβια σχεδία στον ωκεανό, μπορεί να παρασυρθεί μακριά από τη γενέτειρά του. Αφού ο πλανήτης μεγαλώσει, η βαρύτητα του αρχίζει να επηρεάζει τον περιβάλλοντα δίσκο, συναρπαστικά σπειροειδή κύματα σε αυτόν, η βαρύτητα των οποίων επηρεάζει ήδη την κίνηση του ίδιου του πλανήτη, δημιουργώντας ισχυρές θετικές και αρνητικές ανατροφοδοτήσεις μεταξύ του πλανήτη και του δίσκου. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να συμβεί μια μη αναστρέψιμη ανταλλαγή ορμής και ενέργειας, επιτρέποντας στους νεαρούς πλανήτες να ξεκινήσουν ένα επικό ταξίδι στον γονικό τους δίσκο.

Αν λάβουμε υπόψη τη διαδικασία της πλανητικής μετανάστευσης, τότε τα όρια του πάγου μέσα στους δίσκους δεν παίζουν πλέον ιδιαίτερο ρόλο στη διαμόρφωση της δομής των πλανητικών συστημάτων. Για παράδειγμα, γιγάντιοι πλανήτες που γεννιούνται πέρα ​​από τα όρια του πάγου μπορούν να γίνουν θερμοί Δίας παρασύροντας προς το κέντρο του δίσκου, δηλαδή ταξιδεύοντας μαζί με αέριο και σκόνη σε μια σπείρα προς το αστέρι. Το πρόβλημα είναι ότι αυτή η διαδικασία λειτουργεί πολύ καλά και φαίνεται να συμβαίνει σε όλους τους πρωτοπλανητικούς δίσκους. Τότε πώς να εξηγήσετε τις μακρινές τροχιές του Δία και του Κρόνου γύρω από τον Ήλιο;

Αλλαγή τακ

Ο πρώτος υπαινιγμός μιας πειστικής εξήγησης ήρθε το 2001 από ένα μοντέλο υπολογιστή από τον Frederic Masset και τον Mark Snellgrove του Πανεπιστημίου Queen Mary του Λονδίνου. Προσομοίωσαν την ταυτόχρονη εξέλιξη των τροχιών του Κρόνου και του Δία στον πρωτοπλανητικό δίσκο του Ήλιου. Λόγω της μικρότερης μάζας του Κρόνου, η μετανάστευση του προς το κέντρο είναι ταχύτερη από αυτή του Δία, με αποτέλεσμα οι τροχιές των δύο πλανητών να πλησιάσουν μεταξύ τους. Τελικά οι τροχιές φθάνουν σε μια ορισμένη διαμόρφωση γνωστή ως συντονισμός μέσης κίνησης, στην οποία ο Δίας περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο τρεις φορές για κάθε δύο τροχιακές περιόδους του Κρόνου.

Δύο πλανήτες που συνδέονται μέσω συντονισμού μέσης κίνησης μπορούν να ανταλλάξουν ορμή και ενέργεια μπρος-πίσω μεταξύ τους, σαν ένα διαπλανητικό παιχνίδι ρίψης καυτής πατάτας. Λόγω της συντονισμένης φύσης των διαταραχών συντονισμού, και οι δύο πλανήτες ασκούν ενισχυμένη βαρυτική επίδραση ο ένας στον άλλο και στο περιβάλλον τους. Στην περίπτωση του Δία και του Κρόνου, αυτή η «ταλάντευση» τους επέτρεψε να επηρεάσουν συλλογικά τον πρωτοπλανητικό δίσκο με τη μάζα τους, δημιουργώντας ένα μεγάλο χάσμα σε αυτόν με τον Δία στο εσωτερικό και τον Κρόνο στο εξωτερικό. Επιπλέον, λόγω της μεγαλύτερης μάζας του, ο Δίας προσέλκυσε τον εσωτερικό δίσκο πιο έντονα από τον Κρόνο, τον εξωτερικό. Παραδόξως, αυτό έκανε και τους δύο πλανήτες να αλλάξουν την κίνησή τους και να αρχίσουν να απομακρύνονται από τον Ήλιο. Μια τέτοια απότομη αλλαγή στην κατεύθυνση της μετανάστευσης ονομάζεται συχνά αλλαγή καρφώματος (το μεγάλο τακ) λόγω της ομοιότητάς της με την κίνηση ενός ιστιοπλοϊκού σκάφους που κινείται κόντρα στον άνεμο.

Το 2011, δέκα χρόνια μετά τη γέννηση της ιδέας της αλλαγής καρφίτσας, ένα μοντέλο υπολογιστή από τον Kevin J. Walsh και τους συναδέλφους του στο Παρατηρητήριο της Κυανής Ακτής στη Νίκαια της Γαλλίας, έδειξε ότι η ιδέα κάνει καλή δουλειά στο να εξηγεί κάτι περισσότερο από δυναμική ιστορία του Δία και του Κρόνου, αλλά και η κατανομή των βραχωδών και παγωμένων αστεροειδών, καθώς και η χαμηλή μάζα του Άρη. Καθώς ο Δίας μετανάστευε προς τα μέσα, η βαρυτική του επιρροή αιχμαλώτιζε και μετακινούσε πλανητοειδείς στο δρόμο του μέσω του δίσκου, σκουπίζοντας και σπρώχνοντάς τους προς τα εμπρός σαν μπουλντόζα. Αν υποθέσουμε ότι ο Δίας, προτού γυρίσει πίσω, μετανάστευσε προς τον Ήλιο στην απόσταση της τρέχουσας τροχιάς του Άρη, τότε θα μπορούσε να σύρει παγοκιβώτια με συνολική μάζα μεγαλύτερη από δέκα γήινες μάζες στην περιοχή των πλανητών που μοιάζουν με τη Γη. το ηλιακό σύστημα, εμπλουτίζοντάς το με νερό και άλλες πτητικές ουσίες. Η ίδια διαδικασία θα μπορούσε να είχε δημιουργήσει ένα σαφές εξωτερικό όριο στο εσωτερικό μέρος του πρωτοπλανητικού δίσκου, σταματώντας την ανάπτυξη του κοντινού πλανητικού εμβρύου, το οποίο τελικά έγινε αυτό που ονομάζουμε Άρη σήμερα.

Επίθεση του Δία

Ενώ το σενάριο του 2011 ήταν συναρπαστικό, η σχέση του με άλλα άλυτα μυστήρια του ηλιακού μας συστήματος, όπως η πλήρης απουσία πλανητών στην τροχιά του Ερμή, παρέμενε ασαφής. Σε σύγκριση με άλλα πλανητικά συστήματα όπου οι υπερ-Γες είναι πυκνές, το δικό μας φαίνεται σχεδόν άδειο. Έχει πραγματικά χάσει το ηλιακό μας σύστημα το κρίσιμο στάδιο του σχηματισμού πλανητών που βλέπουμε σε όλο το σύμπαν; Το 2015, δύο από εμάς (Konstantin Batygin και Gregory Laughlin) κοιτάξαμε πώς μια αλλαγή πλάκας θα μπορούσε να επηρεάσει μια υποθετική ομάδα υπερ-Γαιών κοντά στον Ήλιο. Το συμπέρασμά μας ήταν εκπληκτικό: οι υπερ-Γαίες δεν θα είχαν επιβιώσει από την αλλαγή της πλάκας. Είναι αξιοσημείωτο ότι οι μεταναστεύσεις του Δία μέσα και έξω μπορούν να εξηγήσουν πολλές από τις ιδιότητες των πλανητών που γνωρίζουμε, καθώς και εκείνων που είναι άγνωστες.

Καθώς ο Δίας βυθιζόταν στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα, η επιρροή του από μπουλντόζες στα πλανητάρια θα διέσπασε τις τακτοποιημένες κυκλικές τροχιές τους, μετατρέποντάς τους σε ένα χαοτικό κουβάρι διασταυρούμενων τροχιών. Ορισμένα πλανητάρια πρέπει να συγκρούστηκαν με μεγάλη δύναμη, σπάζοντας σε θραύσματα που αναπόφευκτα προκάλεσαν περαιτέρω συγκρούσεις και καταστροφές. Έτσι, η εσωτερική μετανάστευση του Δία πιθανότατα πυροδότησε έναν καταρράκτη πρόσκρουσης που κατέστρεψε τα πλανητάρια, αλέθοντάς τα σε μέγεθος ογκόλιθων, βότσαλων και άμμου.

Υπό την επίδραση της τριβής σύγκρουσης και της αεροδυναμικής έλξης στην αεριωμένη εσωτερική περιοχή του πρωτοπλανητικού δίσκου, τα κατεστραμμένα πλανητάρια έχασαν γρήγορα την ενέργειά τους και πλησίασαν σπειροειδή πιο κοντά στον Ήλιο. Κατά τη διάρκεια αυτής της πτώσης, θα μπορούσαν εύκολα να συλληφθούν σε νέους συντονισμούς που σχετίζονται με οποιαδήποτε από τις υπερ-Γη κοντά τους.

Έτσι, η αλλαγή της πρόσδεσης του Δία και του Κρόνου μπορεί να προκάλεσε μια ισχυρή επίθεση στον πληθυσμό των αρχέγονων εσωτερικών πλανητών του ηλιακού συστήματος. Καθώς οι πρώην υπερ-Γαίες έπεσαν στον Ήλιο, θα είχαν αφήσει πίσω τους μια έρημη περιοχή στο πρωτοπλανητικό νεφέλωμα, που εκτείνεται σε περιόδους τροχιάς περίπου 100 ημερών. Ως αποτέλεσμα, ο γρήγορος ελιγμός του Δία μέσω του νεαρού Ηλιακού Συστήματος οδήγησε στην εμφάνιση ενός μάλλον στενού δακτυλίου από βραχώδη συντρίμμια, από τον οποίο σχηματίστηκαν οι επίγειοι πλανήτες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια αργότερα. Η συρροή τυχαίων γεγονότων που οδήγησαν σε αυτή τη λεπτή χορογραφία υποδηλώνει ότι μικροί, βραχώδεις πλανήτες όπως η Γη - και ίσως ακόμη και η ζωή σε αυτούς - θα πρέπει να είναι σπάνιοι στο σύμπαν.

Ωραίο μοντέλο

Όταν ο Δίας και ο Κρόνος επέστρεψαν από την επιδρομή τους στο εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα, ο πρωτοπλανητικός δίσκος αερίου και σκόνης είχε ήδη εξαντληθεί σοβαρά. Τελικά το συντονισμένο ζεύγος του Δία και του Κρόνου πλησίασε τον νεοσύστατο Ουρανό και τον Ποσειδώνα, και πιθανώς ένα άλλο σώμα παρόμοιου μεγέθους. Χρησιμοποιώντας τα εφέ βαρυτικής πέδησης στο αέριο, το δυναμικό δίδυμο συνέλαβε επίσης αυτούς τους μικρότερους γίγαντες σε συντονισμούς. Έτσι, όταν το μεγαλύτερο μέρος του αερίου έφυγε από το δίσκο, η εσωτερική αρχιτεκτονική του Ηλιακού Συστήματος πιθανότατα αποτελούταν από έναν δακτύλιο από βραχώδη συντρίμμια στην περιοχή της τρέχουσας τροχιάς της Γης.

Στην εξωτερική περιοχή του συστήματος υπήρχε μια συμπαγής, συντονισμένη ομάδα από τουλάχιστον τέσσερις γιγάντιους πλανήτες που κινούνταν σε σχεδόν κυκλικές τροχιές μεταξύ της τρέχουσας τροχιάς του Δία και περίπου τη μισή απόσταση από την τρέχουσα τροχιά του Ποσειδώνα. Στο εξωτερικό μέρος του δίσκου, πέρα ​​από την τροχιά του εξώτατου γιγάντιου πλανήτη, στο πολύ κρύο άκρο του ηλιακού συστήματος, κινήθηκαν παγωμένα πλανητάρια. Σε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, σχηματίστηκαν οι επίγειοι πλανήτες και οι κάποτε ανήσυχοι εξωτερικοί πλανήτες εγκαταστάθηκαν σε μια κατάσταση που θα μπορούσε να ονομαστεί σταθερή. Ωστόσο, αυτό δεν ήταν ακόμη το τελικό στάδιο στην εξέλιξη του Ηλιακού Συστήματος.

Η αλλαγή πορείας και η επίθεση του Δία προκάλεσαν την τελευταία έκρηξη διαπλανητικής βίας στην ιστορία του Ηλιακού Συστήματος, εφάρμοσε την τελευταία πινελιά που έφερε την πλανητική ακολουθία του Ήλιου μας σχεδόν στη διαμόρφωση που βλέπουμε σήμερα. Αυτό το τελευταίο επεισόδιο, που ονομάζεται όψιμος βαρύς βομβαρδισμός, συνέβη μεταξύ 4,1 και 3,8 δισεκατομμυρίων ετών πριν, όταν το ηλιακό σύστημα μετατράπηκε προσωρινά σε γκαλερί σκοποβολής. γεμάτο με πολλούς πλανητοειδείς που συγκρούονται. Σήμερα, οι ουλές από την πρόσκρουσή τους είναι ορατές ως κρατήρες στην επιφάνεια της Σελήνης.

Δουλεύοντας με αρκετούς συναδέλφους στο Παρατηρητήριο της Κυανής Ακτής στη Νίκαια το 2005, ένας από εμάς (Alessandro Morbidelli) δημιούργησε το λεγόμενο μοντέλο της Νίκαιας για να εξηγήσει πώς οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ γιγάντιων πλανητών θα μπορούσαν να προκαλέσουν τον πρόσφατο βαρύ βομβαρδισμό. Εκεί που τελειώνει το τακ, αρχίζει το μοτίβο της Νίκαιας.

Οι γιγάντιοι πλανήτες που βρίσκονται κοντά ο ένας στον άλλο εξακολουθούσαν να κινούνται σε αμοιβαίο συντονισμό και εξακολουθούσαν να αισθάνονται την ασθενή βαρυτική επίδραση των απομακρυσμένων παγωμένων πλανητών. Στην πραγματικότητα, έτρεχαν στα όρια της αστάθειας. Συσσωρεύοντας πάνω από εκατομμύρια τροχιακές περιστροφές σε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, κάθε μεμονωμένη ασήμαντη επιρροή των εξωτερικών πλανητοειδών άλλαξε σιγά σιγά την κίνηση των γιγάντων, απομακρύνοντάς τους σιγά-σιγά από τη λεπτή ισορροπία συντονισμών που τους συνέδεε μεταξύ τους. Το σημείο καμπής ήρθε όταν ο ένας από τους γίγαντες έπεσε εκτός συντονισμού με τον άλλο, ανατρέποντας έτσι την ισορροπία και πυροδοτώντας μια σειρά αμοιβαίων χαοτικών διαταραχών των πλανητών, που μετατόπισαν τον Δία ελαφρώς προς τα μέσα του συστήματος και τους υπόλοιπους γίγαντες προς τα έξω. Σε μια κοσμικά σύντομη περίοδο πολλών εκατομμυρίων ετών, η εξωτερική περιοχή του Ηλιακού Συστήματος γνώρισε μια απότομη μετάβαση από μια πυκνά γεμάτη, σχεδόν κυκλική τροχιά σε μια διάχυτη και άτακτη διαμόρφωση με πλανήτες να κινούνται σε ευρείες, επιμήκεις τροχιές. Η αλληλεπίδραση μεταξύ των γιγάντιων πλανητών ήταν τόσο ισχυρή που ένας ή ακόμα και αρκετοί από αυτούς μπορεί να είχαν πεταχτεί πολύ πέρα ​​από το ηλιακό σύστημα στο διαστρικό διάστημα.

Εάν η δυναμική εξέλιξη σταματούσε εκεί, τότε η δομή των εξωτερικών περιοχών του Ηλιακού Συστήματος θα αντιστοιχούσε στην εικόνα που βλέπουμε σε πολλά εξωπλανητικά συστήματα, όπου οι γίγαντες κινούνται γύρω από τα αστέρια τους σε έκκεντρες τροχιές. Ευτυχώς, ο δίσκος των παγωμένων πλανητών που προηγουμένως είχαν προκαλέσει διαταραχή στην κίνηση των γιγάντιων πλανητών αργότερα βοήθησε στην εξάλειψή της αλληλεπιδρώντας με τις επιμήκεις τροχιές τους. Περνώντας κοντά στον Δία και άλλους γιγάντιους πλανήτες, οι πλανητικοί πλανήτες αφαίρεσαν σταδιακά την ενέργεια της τροχιακής τους κίνησης και έτσι στρογγύλεψαν τις τροχιές τους. Σε αυτή την περίπτωση, τα περισσότερα από τα πλανητάρια πετάχτηκαν έξω από τη βαρυτική επίδραση του Ήλιου, αλλά μερικά παρέμειναν σε σχετικές τροχιές, σχηματίζοντας έναν δίσκο παγωμένων «σκουπιδιών», τον οποίο τώρα ονομάζουμε Ζώνη Κάιπερ.

Planet Nine: The Definitive Theory

Οι επίμονες παρατηρήσεις στα μεγαλύτερα τηλεσκόπια μας αποκαλύπτουν σταδιακά την απεραντοσύνη της Ζώνης Kuiper, αποδεικνύοντας την απροσδόκητη δομή της. Συγκεκριμένα, οι αστρονόμοι παρατήρησαν μια ιδιόμορφη κατανομή των πιο απομακρυσμένων που κινούνταν στα εξωτερικά όρια της περιοχής θέασης. Παρά τη μεγάλη διαφορά στις αποστάσεις από τον Ήλιο, οι τροχιές αυτών των αντικειμένων είναι στενά ομαδοποιημένες, σαν να βίωναν όλα μια κοινή και πολύ ισχυρή διαταραχή. Προσομοιώσεις υπολογιστή από τους Batygin και Michael E. Brawn του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια έδειξαν ότι μια τέτοια εικόνα θα μπορούσε να δημιουργηθεί από ένα μέχρι τώρα μη ανιχνευμένο αντικείμενο με μάζα δέκα φορές μεγαλύτερη από τη Γη, που κινείται σε μια εξαιρετικά έκκεντρη τροχιά γύρω από τον Ήλιο με περίοδο περίπου 20 χιλιάδων ετών. Είναι απίθανο ότι ένας τέτοιος πλανήτης θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί τόσο μακριά, αλλά η εμφάνισή του εκεί μπορεί να γίνει εύκολα κατανοητή αν πετάχτηκε εκεί κατά τη νεότητα του Ηλιακού Συστήματος.

Εάν επιβεβαιωθεί η ύπαρξη του ένατου πλανήτη, αυτό θα ενισχύσει απότομα τους περιορισμούς στην εικόνα της εξέλιξης του παράξενου -με μια «τρύπα» στο κέντρο- ηλιακό μας σύστημα και θα θέσει νέες απαιτήσεις σε μια θεωρία που θα μπορούσε να εξηγήσει όλα τα χαρακτηριστικά. Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν τώρα τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια της Γης για να προσπαθήσουν να βρουν αυτόν τον μυστηριώδη πλανήτη. Η ανακάλυψή του θα ολοκληρώσει το προτελευταίο κεφάλαιο στη μακρά και πολύπλοκη ιστορία του πώς προσπαθήσαμε να κατανοήσουμε τη θέση μας στο σύμπαν. Και αυτή η ιστορία θα τελειώσει μόνο όταν επιτέλους βρούμε πλανήτες με ζωή σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια.

Ακριβώς όπως η αλληλουχία DNA αποκαλύπτει την ιστορία των αρχαίων μεταναστεύσεων της ανθρωπότητας στην επιφάνεια του μικρού μας πλανήτη, οι προσομοιώσεις υπολογιστή επιτρέπουν στους αστρονόμους να ανασυνθέσουν τη θαυμάσια ιστορία του πλανητικού ταξιδιού στα δισεκατομμύρια χρόνια του ηλιακού συστήματος. Από τη γέννησή του σε ένα σκοτεινό μοριακό σύννεφο μέχρι το σχηματισμό των πρώτων πλανητών, στα καταστροφικά γεγονότα των αλλαγών της πλάκας, την επίθεση του Δία και το μοντέλο της Νίκαιας, μέχρι την εμφάνιση της ζωής και της συνείδησης κοντά σε τουλάχιστον ένα από τα αστέρια στην απεραντοσύνη του Γαλαξία μας, η πλήρης βιογραφία του ηλιακού μας συστήματος θα είναι μια από τις πιο σημαντικές προόδους στη σύγχρονη επιστήμη - και αναμφίβολα μια από τις μεγαλύτερες ιστορίες που έχουν ειπωθεί ποτέ.

Υλικό από τη Wikipedia και βίντεο (ταινία των US Flight 33 Productions και Workaholic Productions).

Σύμφωνα με τις σύγχρονες ιδέες, σχηματισμός του ηλιακού συστήματοςξεκίνησε πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια με τη βαρυτική κατάρρευση ενός μικρού τμήματος ενός γιγαντιαίου διαστρικού μοριακού νέφους. Το μεγαλύτερο μέρος της ύλης κατέληξε στο βαρυτικό κέντρο της κατάρρευσης με τον επακόλουθο σχηματισμό του ηλιακού αστέρα. Η ύλη που δεν έπεσε στο κέντρο σχημάτισε έναν πρωτοπλανητικό δίσκο που περιστρέφεται γύρω του, από τον οποίο στη συνέχεια σχηματίστηκαν πλανήτες, δορυφόροι, αστεροειδείς και άλλα μικρά σώματα του Ηλιακού Συστήματος.

Η υπόθεση για το σχηματισμό του ηλιακού συστήματος από ένα σύννεφο αερίου και σκόνης - η υπόθεση του νεφελώματος - προτάθηκε αρχικά τον 18ο αιώνα από τους Emmanuel Swedenborg, Immanuel Kant και Pierre-Simon Laplace. Η περαιτέρω ανάπτυξή του πραγματοποιήθηκε με τη συμμετοχή πολλών επιστημονικών κλάδων, όπως η αστρονομία, η φυσική, η γεωλογία και η πλανητική επιστήμη. Με την έλευση της διαστημικής εποχής στη δεκαετία του 1950 και με την ανακάλυψη πλανητών εκτός του ηλιακού συστήματος (εξωπλανήτες) στη δεκαετία του 1990, αυτό το μοντέλο έχει υποβληθεί σε πολλές δοκιμές και βελτιώσεις για να εξηγήσει νέα δεδομένα και παρατηρήσεις.

Σε γενικές γραμμές, η διαδικασία διαμόρφωσης του συστήματός μας μπορεί να περιγραφεί ως εξής:
Το έναυσμα για τη βαρυτική κατάρρευση ήταν μια μικρή (αυθόρμητη) συμπίεση της ουσίας του νέφους αερίου και σκόνης (πιθανοί λόγοι για τους οποίους θα μπορούσαν να είναι τόσο η φυσική δυναμική του νέφους όσο και η διέλευση ενός ωστικού κύματος από μια έκρηξη σουπερνόβα μέσω της ουσίας του νέφους, κ.λπ.), που έγινε το κέντρο βαρυτικής έλξης για την περιβάλλουσα ουσία - το κέντρο της βαρυτικής κατάρρευσης. Το σύννεφο περιείχε ήδη όχι μόνο αρχέγονο υδρογόνο και ήλιο, αλλά και πολλά βαριά στοιχεία (Μεταλλικότητα) που είχαν απομείνει από αστέρια προηγούμενων γενεών. Επιπλέον, το νέφος που καταρρέει είχε κάποια αρχική γωνιακή ορμή.
Κατά τη διαδικασία της βαρυτικής συμπίεσης, το μέγεθος του νέφους αερίου και σκόνης μειώθηκε και, λόγω του νόμου της διατήρησης της γωνιακής ορμής, η ταχύτητα περιστροφής του νέφους αυξήθηκε. Λόγω της περιστροφής, οι ρυθμοί συμπίεσης των νεφών παράλληλα και κάθετων στον άξονα περιστροφής διέφεραν, γεγονός που οδήγησε στην ισοπέδωση του νέφους και στο σχηματισμό ενός χαρακτηριστικού δίσκου.
Ως συνέπεια της συμπίεσης, αυξήθηκε η πυκνότητα και η ένταση των συγκρούσεων των σωματιδίων της ύλης μεταξύ τους, με αποτέλεσμα η θερμοκρασία της ουσίας να αυξάνεται συνεχώς καθώς συμπιέζεται. Οι κεντρικές περιοχές του δίσκου θερμάνθηκαν πιο έντονα.
Όταν η θερμοκρασία έφτασε σε πολλές χιλιάδες Kelvin, η κεντρική περιοχή του δίσκου άρχισε να λάμπει - σχηματίστηκε ένα πρωτάστρο. Η ύλη από το σύννεφο συνέχισε να πέφτει στον πρωτοάστρο, αυξάνοντας την πίεση και τη θερμοκρασία στο κέντρο. Οι εξωτερικές περιοχές του δίσκου παρέμειναν σχετικά κρύες. Λόγω υδροδυναμικών αστάθειας, άρχισαν να αναπτύσσονται μεμονωμένες συμπιέσεις σε αυτά, που έγιναν τοπικά βαρυτικά κέντρα για το σχηματισμό πλανητών από την ύλη του πρωτοπλανητικού δίσκου.

Επίγειοι πλανήτες

Μια γιγάντια σύγκρουση δύο ουράνιων σωμάτων, που πιθανόν γέννησε τον δορυφόρο της Γης, τη Σελήνη.
Στο τέλος της εποχής του σχηματισμού πλανητών, το εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα κατοικούνταν από 50-100 πρωτοπλανήτες με μεγέθη που κυμαίνονταν από σεληνιακό έως αρειανό. Η περαιτέρω αύξηση του μεγέθους των ουράνιων σωμάτων οφειλόταν σε συγκρούσεις και συγχωνεύσεις αυτών των πρωτοπλανήτων μεταξύ τους. Για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα μιας από τις συγκρούσεις, ο Ερμής έχασε το μεγαλύτερο μέρος του μανδύα του, ενώ ως αποτέλεσμα μιας άλλης, γεννήθηκε ο δορυφόρος της Γης, η Σελήνη. Αυτή η φάση των συγκρούσεων συνεχίστηκε για περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια έως ότου υπήρχαν μόνο 4 τεράστια ουράνια σώματα γνωστά σε τροχιά.

Ένα από τα άλυτα προβλήματα με αυτό το μοντέλο είναι το γεγονός ότι δεν μπορεί να εξηγήσει πώς οι αρχικές τροχιές των πρωτοπλανητικών αντικειμένων, τα οποία έπρεπε να είναι εξαιρετικά έκκεντρα για να συγκρουστούν μεταξύ τους, θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε σταθερές και σχεδόν κυκλικές τροχιές των υπόλοιπων τεσσάρων πλανήτες. Σύμφωνα με μια υπόθεση, αυτοί οι πλανήτες σχηματίστηκαν σε μια εποχή που ο διαπλανητικός χώρος περιείχε ακόμη σημαντική ποσότητα υλικού αερίου και σκόνης, το οποίο, λόγω της τριβής, μείωσε την ενέργεια των πλανητών και έκανε τις τροχιές τους πιο ομαλές. Ωστόσο, αυτό το ίδιο αέριο θα έπρεπε να είχε αποτρέψει την εμφάνιση μεγάλων επιμηκύνσεων στις αρχικές τροχιές των πρωτοπλανήτων. Μια άλλη υπόθεση προτείνει ότι η διόρθωση των τροχιών των εσωτερικών πλανητών δεν συνέβη λόγω αλληλεπίδρασης με αέριο, αλλά λόγω αλληλεπίδρασης με τα υπόλοιπα μικρότερα σώματα του συστήματος. Καθώς μεγάλα σώματα περνούσαν μέσα από ένα σύννεφο μικρών αντικειμένων, τα τελευταία, λόγω βαρυτικής επιρροής, έλκονταν σε περιοχές υψηλότερης πυκνότητας και έτσι δημιουργούσαν «βαρυτικές κορυφογραμμές» κατά μήκος της διαδρομής μεγάλων πλανητών. Η αυξανόμενη βαρυτική επιρροή αυτών των «ραβδώσεων», σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, έκανε τους πλανήτες να επιβραδύνουν και να εισέλθουν σε μια πιο στρογγυλεμένη τροχιά.

Τελευταίος σφοδρός βομβαρδισμός


Η βαρυτική κατάρρευση της αρχαίας ζώνης αστεροειδών πιθανότατα ξεκίνησε μια περίοδο σφοδρού βομβαρδισμού που συνέβη πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, 500-600 εκατομμύρια χρόνια μετά το σχηματισμό του ηλιακού συστήματος. Αυτή η περίοδος διήρκεσε αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια και οι συνέπειές της είναι ακόμα ορατές στην επιφάνεια των γεωλογικά ανενεργών σωμάτων του Ηλιακού Συστήματος, όπως η Σελήνη ή ο Ερμής, με τη μορφή πολυάριθμων κρατήρων πρόσκρουσης. Και τα παλαιότερα στοιχεία ύπαρξης ζωής στη Γη χρονολογούνται πριν από 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια - σχεδόν αμέσως μετά το τέλος της περιόδου του Ύστερου Βαρύ Βομβαρδισμού.

Οι γιγάντιες συγκρούσεις είναι ένα φυσιολογικό (αν και πρόσφατα σπάνιο) μέρος της εξέλιξης του ηλιακού συστήματος. Απόδειξη αυτού είναι η σύγκρουση του κομήτη Shoemaker-Levy με τον Δία το 1994, η πτώση ενός ουράνιου σώματος στον Δία το 2009 και ο κρατήρας μετεωρίτη στην Αριζόνα. Αυτό υποδηλώνει ότι η διαδικασία προσαύξησης στο ηλιακό σύστημα δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί και, ως εκ τούτου, αποτελεί κίνδυνο για τη ζωή στη Γη.

Σχηματισμός δορυφόρων
Φυσικοί δορυφόροι έχουν σχηματιστεί στους περισσότερους πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος, καθώς και σε πολλά άλλα σώματα. Υπάρχουν τρεις κύριοι μηχανισμοί σχηματισμού τους:

Σχηματισμός από περιπλανητικό δίσκο (στην περίπτωση γιγάντων αερίων)
σχηματισμός θραυσμάτων σύγκρουσης (σε περίπτωση επαρκώς μεγάλης σύγκρουσης υπό χαμηλή γωνία)
σύλληψη ιπτάμενου αντικειμένου
Ο Δίας και ο Κρόνος έχουν πολλά φεγγάρια, όπως η Ίω, η Ευρώπη, ο Γανυμήδης και ο Τιτάνας, που πιθανότατα σχηματίστηκαν από τους δίσκους γύρω από αυτούς τους γιγάντιους πλανήτες με τον ίδιο τρόπο που αυτοί οι ίδιοι οι πλανήτες σχηματίστηκαν από το δίσκο γύρω από τον νεαρό Ήλιο. Αυτό υποδηλώνεται από το μεγάλο τους μέγεθος και την εγγύτητά τους με τον πλανήτη. Αυτές οι ιδιότητες είναι αδύνατες για τους δορυφόρους που αποκτώνται μέσω της σύλληψης, και η αέρια δομή των πλανητών καθιστά αδύνατη την υπόθεση του σχηματισμού φεγγαριών μέσω σύγκρουσης ενός πλανήτη με ένα άλλο σώμα.

Διάλεξη 6.3 | Εξέλιξη πλανητικών συστημάτων. Προέλευση πλανητών και των δορυφόρων τους | Vladimir Surdin Lectorium Δημοσίευση: 31 Μαΐου 2016

Surdin - Vladimir Georgievich Surdin (γεν. 1 Απριλίου 1953, Miass) - Σοβιετικός και Ρώσος αστρονόμος και εκλαϊκευτής της επιστήμης. Υποψήφιος Φυσικομαθηματικών Επιστημών, Αναπληρωτής Καθηγητής. Ανώτερος ερευνητής στο Κρατικό Αστρονομικό Ινστιτούτο με το όνομα P. K. Sternberg, αναπληρωτής καθηγητής στη Σχολή Φυσικής του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας. Νικητής του Βραβείου Belyaev και του Βραβείου Διαφωτιστής για το 2012. Ο Vladimir Surdin είναι συγγραφέας και εκδότης πολλών δεκάδων δημοφιλών επιστημονικών βιβλίων για την αστρονομία και την αστροφυσική, καθώς και πολλών δημοφιλών επιστημονικών άρθρων, δοκιμίων και συνεντεύξεων. Του απονεμήθηκε το Βραβείο Belyaev για μια σειρά δημοφιλών επιστημονικών άρθρων. Δίνει δημοφιλείς διαλέξεις στο Πολυτεχνείο. , είναι μέλος της συντακτικής επιτροπής του έντυπου οργάνου της - του δελτίου RAS «Υπέρ της Επιστήμης».

Η σελίδα του Surdin με όλα τα δημοσιευμένα βιβλία και τις διαλέξεις που συμμετέχουν σε πολλά από τα μεγαλύτερα πανρωσικά εκπαιδευτικά έργα. http://lnfm1.sai.msu.ru/~surdin/

Στη σειρά υπάρχουν και ντοκιμαντέρ Σύμπαν (2007-2012) 7 σεζόν.
Το πρόγραμμα δημιουργήθηκε από τις αμερικανικές εταιρείες Flight 33 Productions και Workaholic Productions.
Σεζόν 6, επεισόδιο 3, 2011. Πώς δημιουργήθηκε το ηλιακό σύστημαΌλα τα προηγούμενα αντίγραφα και οι σύνδεσμοι σε λίστες επεισοδίων έχουν σταματήσει να λειτουργούν και το υλικό βίντεο έχει αποκλειστεί από τους κατόχους πνευματικών δικαιωμάτων. Λοιπόν, είναι πολύ ξεπερασμένα, αν και ήταν μια όμορφη, κυρίως κινούμενα σχέδια για παιδιά (το animation που προσομοιώνει την κίνηση των αντικειμένων του ηλιακού συστήματος είναι περίπου 80%). Όποιος θέλει μπορεί να κάνει αναζήτηση με βάση τον τίτλο, απλά βαρέθηκα να τρέχω στο βιβλίο και να σβήνω ένα ακόμη βίντεο που λείπει. Φαίνεται ότι από αυτήν την ταινία ο υποτιθέμενος μηχανισμός σχηματισμού ενός κόκκινου γίγαντα και ενός λευκού νάνου στη μελλοντική εξέλιξη του Ήλιου μας, απόψεις περίπου το 2010, από τότε φαίνεται να έχουν αλλάξει ελάχιστα σε αυτά τα θέματα

Η υπόθεση για το σχηματισμό του ηλιακού συστήματος από ένα σύννεφο αερίου και σκόνης - η υπόθεση του νεφελώματος - προτάθηκε αρχικά τον 18ο αιώνα από τους Emmanuel Swedenborg, Immanuel Kant και Pierre-Simon Laplace. Η περαιτέρω ανάπτυξή του πραγματοποιήθηκε με τη συμμετοχή πολλών επιστημονικών κλάδων, όπως η αστρονομία, η φυσική, η γεωλογία και η πλανητική επιστήμη. Με την έλευση της διαστημικής εποχής στη δεκαετία του 1950, καθώς και με την ανακάλυψη πλανητών έξω από το ηλιακό σύστημα τη δεκαετία του 1990, αυτό το μοντέλο έχει υποβληθεί σε πολλαπλές δοκιμές και βελτιώσεις για να εξηγήσει νέα δεδομένα και παρατηρήσεις.

Σύμφωνα με την επί του παρόντος γενικά αποδεκτή υπόθεση, ο σχηματισμός του Ηλιακού Συστήματος ξεκίνησε πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια με τη βαρυτική κατάρρευση ενός μικρού τμήματος ενός γιγαντιαίου διαστρικού νέφους αερίου και σκόνης. Σε γενικές γραμμές, αυτή η διαδικασία μπορεί να περιγραφεί ως εξής:

• Το έναυσμα της βαρυτικής κατάρρευσης ήταν μια μικρή (αυθόρμητη) συμπίεση της ουσίας του νέφους αερίου και σκόνης (πιθανοί λόγοι για τους οποίους θα μπορούσαν να είναι τόσο η φυσική δυναμική του νέφους όσο και η διέλευση ενός ωστικού κύματος από την έκρηξη μέσω της ουσίας το σύννεφο, κ.λπ.), το οποίο έγινε το κέντρο της βαρυτικής έλξης για την περιβάλλουσα ουσία - η κατάρρευση του κέντρου βαρύτητας. Το σύννεφο περιείχε ήδη όχι μόνο αρχέγονο υδρογόνο και ήλιο, αλλά και πολλά βαριά στοιχεία (Μεταλλικότητα) που είχαν απομείνει από αστέρια προηγούμενων γενεών. Επιπλέον, το νέφος που καταρρέει είχε κάποια αρχική γωνιακή ορμή.
• Κατά τη διαδικασία της βαρυτικής συμπίεσης, το μέγεθος του νέφους αερίου και σκόνης μειώθηκε και, λόγω του νόμου της διατήρησης της γωνιακής ορμής, η ταχύτητα περιστροφής του νέφους αυξήθηκε. Λόγω της περιστροφής, οι ρυθμοί συμπίεσης των νεφών παράλληλα και κάθετων στον άξονα περιστροφής διέφεραν, γεγονός που οδήγησε στην ισοπέδωση του νέφους και στο σχηματισμό ενός χαρακτηριστικού δίσκου.
• Ως συνέπεια της συμπίεσης, αυξήθηκε η πυκνότητα και η ένταση των συγκρούσεων των σωματιδίων της ύλης μεταξύ τους, με αποτέλεσμα η θερμοκρασία της ουσίας να αυξάνεται συνεχώς καθώς συμπιέζεται. Οι κεντρικές περιοχές του δίσκου θερμάνθηκαν πιο έντονα.
• Όταν η θερμοκρασία έφτασε σε πολλές χιλιάδες Kelvin, η κεντρική περιοχή του δίσκου άρχισε να λάμπει - σχηματίστηκε ένα πρωτάστρο. Η ύλη από το σύννεφο συνέχισε να πέφτει στον πρωτοάστρο, αυξάνοντας την πίεση και τη θερμοκρασία στο κέντρο. Οι εξωτερικές περιοχές του δίσκου παρέμειναν σχετικά κρύες. Λόγω υδροδυναμικών αστάθειας, άρχισαν να αναπτύσσονται μεμονωμένες συμπιέσεις σε αυτά, που έγιναν τοπικά βαρυτικά κέντρα για το σχηματισμό πλανητών από την ύλη του πρωτοπλανητικού δίσκου.
• Όταν η θερμοκρασία στο κέντρο του πρωτοάστρου έφτασε τα εκατομμύρια Κέλβιν, ξεκίνησε η θερμοπυρηνική αντίδραση σύντηξης ηλίου από υδρογόνο στην κεντρική περιοχή. Ο πρωτοάστρος μετατράπηκε σε ένα συνηθισμένο αστέρι της κύριας ακολουθίας. Στην εξωτερική περιοχή του δίσκου, μεγάλες συμπυκνώσεις σχημάτισαν πλανήτες που περιστρέφονταν γύρω από το κεντρικό αστέρι στο ίδιο περίπου επίπεδο και στην ίδια κατεύθυνση.

Μεταγενέστερη εξέλιξη

Παλαιότερα, πιστευόταν ότι όλοι οι πλανήτες σχηματίστηκαν περίπου στις τροχιές όπου βρίσκονται τώρα, αλλά στα τέλη του 20ου και στις αρχές του 21ου αιώνα αυτή η άποψη άλλαξε ριζικά. Τώρα πιστεύεται ότι στην αυγή της ύπαρξής του το ηλιακό σύστημα φαινόταν εντελώς διαφορετικό από αυτό που μοιάζει τώρα. Σύμφωνα με τις σύγχρονες ιδέες, το εξωτερικό ηλιακό σύστημα ήταν πολύ πιο συμπαγές σε μέγεθος από ό, τι είναι τώρα, ήταν πολύ πιο κοντά στον Ήλιο και στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα, εκτός από τα ουράνια σώματα που έχουν επιβιώσει μέχρι σήμερα, υπήρχαν άλλα αντικείμενα όχι μικρότερα σε μέγεθος από.

Επίγειοι πλανήτες

Μια γιγάντια σύγκρουση δύο ουράνιων σωμάτων, που πιθανόν γέννησε τον δορυφόρο της Γης, τη Σελήνη.

Στο τέλος της εποχής του σχηματισμού πλανητών, το εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα κατοικούνταν από 50-100 πρωτοπλανήτες με μεγέθη που κυμαίνονταν από σεληνιακό έως αρειανό. Η περαιτέρω αύξηση του μεγέθους των ουράνιων σωμάτων οφειλόταν σε συγκρούσεις και συγχωνεύσεις αυτών των πρωτοπλανήτων μεταξύ τους. Για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα μιας από τις συγκρούσεις, ο Ερμής έχασε το μεγαλύτερο μέρος του μανδύα του, ενώ ως αποτέλεσμα μιας άλλης, το λεγόμενο. Μια γιγαντιαία σύγκρουση (πιθανώς με τον υποθετικό πλανήτη Θεία) γέννησε έναν δορυφόρο. Αυτή η φάση των συγκρούσεων συνεχίστηκε για περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια έως ότου τα τέσσερα τεράστια ουράνια σώματα που είναι γνωστά σήμερα παρέμειναν σε τροχιά.

Ένα από τα άλυτα προβλήματα με αυτό το μοντέλο είναι το γεγονός ότι δεν μπορεί να εξηγήσει πώς οι αρχικές τροχιές των πρωτοπλανητικών αντικειμένων, τα οποία έπρεπε να είναι εξαιρετικά έκκεντρα για να συγκρουστούν μεταξύ τους, θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε σταθερές και σχεδόν κυκλικές τροχιές των υπόλοιπων τεσσάρων πλανήτες. Σύμφωνα με μια υπόθεση, αυτοί οι πλανήτες σχηματίστηκαν σε μια εποχή που ο διαπλανητικός χώρος περιείχε ακόμη σημαντική ποσότητα υλικού αερίου και σκόνης, το οποίο, λόγω της τριβής, μείωσε την ενέργεια των πλανητών και έκανε τις τροχιές τους πιο ομαλές. Ωστόσο, αυτό το ίδιο αέριο θα έπρεπε να είχε αποτρέψει την εμφάνιση μεγάλων επιμηκύνσεων στις αρχικές τροχιές των πρωτοπλανήτων. Μια άλλη υπόθεση προτείνει ότι η διόρθωση των τροχιών των εσωτερικών πλανητών δεν συνέβη λόγω αλληλεπίδρασης με αέριο, αλλά λόγω αλληλεπίδρασης με τα υπόλοιπα μικρότερα σώματα του συστήματος. Καθώς μεγάλα σώματα περνούσαν μέσα από ένα σύννεφο μικρών αντικειμένων, τα τελευταία, λόγω βαρυτικής επιρροής, έλκονταν σε περιοχές υψηλότερης πυκνότητας και έτσι δημιουργούσαν «βαρυτικές κορυφογραμμές» κατά μήκος της διαδρομής μεγάλων πλανητών. Η αυξανόμενη βαρυτική επιρροή αυτών των «ραβδώσεων», σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, έκανε τους πλανήτες να επιβραδύνουν και να εισέλθουν σε μια πιο στρογγυλεμένη τροχιά.

Ζώνη αστεροειδών

Το εξωτερικό όριο του εσωτερικού ηλιακού συστήματος βρίσκεται μεταξύ 2 και 4 AU. από τον Ήλιο και αντιπροσωπεύει . Προβλήθηκαν υποθέσεις, αλλά τελικά δεν επιβεβαιώθηκαν, σχετικά με την ύπαρξη ενός πλανήτη μεταξύ και (για παράδειγμα, του υποθετικού πλανήτη Φαέθωνα), ο οποίος στα πρώτα στάδια του σχηματισμού του Ηλιακού Συστήματος κατέρρευσε έτσι ώστε τα θραύσματά του έγιναν αστεροειδείς που σχηματίστηκαν τη ζώνη των αστεροειδών. Σύμφωνα με τις σύγχρονες απόψεις, δεν υπήρχε ενιαίος πρωτοπλανήτης-πηγή αστεροειδών. Αρχικά, η ζώνη των αστεροειδών περιείχε αρκετή ύλη για να σχηματίσει 2-3 πλανήτες στο μέγεθος της Γης. Αυτή η περιοχή περιείχε μεγάλο αριθμό πλανητοειδών που κολλούσαν μεταξύ τους, σχηματίζοντας όλο και μεγαλύτερα αντικείμενα. Ως αποτέλεσμα αυτών των συγχωνεύσεων, σχηματίστηκαν στη ζώνη των αστεροειδών περίπου 20-30 πρωτοπλανήτες με μεγέθη που κυμαίνονται από σεληνιακό έως αρειανό. Ωστόσο, από τη στιγμή που ο πλανήτης Δίας σχηματίστηκε σε σχετική γειτνίαση με τη ζώνη, η εξέλιξη αυτής της περιοχής πήρε διαφορετικό δρόμο. Οι ισχυροί τροχιακοί συντονισμοί με τον Δία και, καθώς και οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με τους πιο ογκώδεις πρωτοπλανήτες αυτής της περιοχής, κατέστρεψαν τους ήδη σχηματισμένους πλανητιώτες. Μπαίνοντας στην περιοχή του συντονισμού όταν ένας γιγάντιος πλανήτης πέρασε κοντά, οι πλανητικοειδείς έλαβαν πρόσθετη επιτάχυνση, προσέκρουσαν σε γειτονικά ουράνια σώματα και κατακερματίστηκαν αντί να συγχωνευθούν ομαλά.

Καθώς ο Δίας μετανάστευε στο κέντρο του συστήματος, οι διαταραχές που προέκυπταν έγιναν όλο και πιο έντονες. Ως αποτέλεσμα αυτών των συντονισμών, οι πλανητοειδείς άλλαξαν την εκκεντρότητα και την κλίση των τροχιών τους και μάλιστα εκτινάχθηκαν έξω από τη ζώνη των αστεροειδών. Μερικοί από τους τεράστιους πρωτοπλανήτες εκτινάχθηκαν επίσης από τη ζώνη των αστεροειδών από τον Δία, ενώ άλλοι πρωτοπλανήτες πιθανότατα μετανάστευσαν στο εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα, όπου έπαιξαν τον τελικό ρόλο στην αύξηση της μάζας των λίγων εναπομεινάντων πλανητών που μοιάζουν με τη Γη. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου εξάντλησης, η επιρροή γιγάντιων πλανητών και τεράστιων πρωτοπλανητών προκάλεσε τη «λεπτή» της ζώνης των αστεροειδών στο μόλις 1% της μάζας της Γης, η οποία αποτελείται κυρίως από μικρούς πλανητοειδείς. Αυτή η τιμή, ωστόσο, είναι 10-20 φορές μεγαλύτερη από την τρέχουσα τιμή της μάζας της ζώνης των αστεροειδών, που είναι τώρα το 1/2000 της μάζας της Γης. Πιστεύεται ότι η δεύτερη περίοδος εξάντλησης, η οποία έφερε τη μάζα της ζώνης των αστεροειδών στις σημερινές της τιμές, συνέβη όταν ο Δίας και ο Κρόνος εισήλθαν σε τροχιακό συντονισμό 2:1.

Είναι πιθανό ότι η περίοδος των γιγαντιαίων συγκρούσεων στην ιστορία του εσωτερικού Ηλιακού Συστήματος έπαιξε σημαντικό ρόλο στην υποδοχή της Γης των αποθεμάτων νερού της (~6·10 21 kg). Το γεγονός είναι ότι το νερό είναι μια ουσία πολύ πτητική για να προκύψει φυσικά κατά τη διάρκεια του σχηματισμού της Γης. Πιθανότατα, μεταφέρθηκε στη Γη από τις εξωτερικές, ψυχρότερες περιοχές του ηλιακού συστήματος. Ίσως ήταν οι πρωτοπλανήτες και οι πλανητικοί που εκτοξεύτηκαν από τον Δία πέρα ​​από τη ζώνη των αστεροειδών που έφεραν νερό στη Γη. Άλλοι υποψήφιοι για τον ρόλο των κύριων παρόχων νερού είναι επίσης η κύρια ζώνη αστεροειδών, που ανακαλύφθηκε το 2006, ενώ κομήτες από τη ζώνη Kuiper και από άλλες μακρινές περιοχές υποτίθεται ότι δεν έφεραν περισσότερο από το 6% του νερού στη Γη.

Πλανητική μετανάστευση

Σύμφωνα με την υπόθεση του νεφελώματος, οι δύο εξωτερικοί πλανήτες του ηλιακού συστήματος βρίσκονται στη «λάθος» θέση. και , οι «γίγαντες του πάγου» του Ηλιακού Συστήματος, βρίσκονται σε μια περιοχή όπου η χαμηλή πυκνότητα της ύλης του νεφελώματος και οι μεγάλες περίοδοι τροχιάς έκαναν τον σχηματισμό τέτοιων πλανητών ένα πολύ απίθανο γεγονός. Πιστεύεται ότι αυτοί οι δύο πλανήτες σχηματίστηκαν αρχικά σε τροχιές κοντά στον Δία και τον Κρόνο, όπου υπήρχε πολύ περισσότερο οικοδομικό υλικό, και μετανάστευσαν στις σύγχρονες θέσεις τους μόνο εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια αργότερα.

Προσομοίωση που δείχνει τη θέση των εξωτερικών πλανητών και της ζώνης Kuiper: α) Πριν από τον τροχιακό συντονισμό 2:1 του Δία και του Κρόνου β) Η διασπορά των αρχαίων αντικειμένων της ζώνης Kuiper σε όλο το Ηλιακό Σύστημα μετά την τροχιακή μετατόπιση του Ποσειδώνα γ) Μετά την εκτίναξη του Δία από τη Ζώνη Kuiper αντικείμενα εκτός συστήματος

Η πλανητική μετανάστευση είναι σε θέση να εξηγήσει την ύπαρξη και τις ιδιότητες των εξωτερικών περιοχών του Ηλιακού Συστήματος. Πέρα από τον Ποσειδώνα, το Ηλιακό Σύστημα περιέχει τη Ζώνη Κάιπερ και, που είναι ανοιχτά σμήνη μικρών παγωμένων σωμάτων και δημιουργούν τους περισσότερους κομήτες που παρατηρούνται στο Ηλιακό Σύστημα. Η ζώνη Kuiper βρίσκεται αυτή τη στιγμή σε απόσταση 30-55 AU. από τον Ήλιο, ο διάσπαρτος δίσκος ξεκινά στις 100 AU. από τον Ήλιο και το σύννεφο Oort βρίσκεται στις 50.000 AU. από το κεντρικό φωτιστικό. Ωστόσο, στο παρελθόν η ζώνη του Κάιπερ ήταν πολύ πιο πυκνή και πιο κοντά στον Ήλιο. Το εξωτερικό του άκρο ήταν περίπου 30 AU. από τον Ήλιο, ενώ το εσωτερικό του άκρο βρισκόταν ακριβώς πίσω από τις τροχιές του Ουρανού και του Ποσειδώνα, οι οποίοι με τη σειρά τους ήταν επίσης πιο κοντά στον Ήλιο (περίπου 15-20 AU) και, επιπλέον, βρίσκονταν με την αντίθετη σειρά: Ο Ουρανός ήταν πιο μακριά από τον Ήλιο παρά τον Ποσειδώνα.

Μετά το σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος, οι τροχιές όλων των γιγάντιων πλανητών συνέχισαν να αλλάζουν αργά υπό την επίδραση των αλληλεπιδράσεων με μεγάλο αριθμό εναπομεινάντων πλανητών. Μετά από 500-600 εκατομμύρια χρόνια (4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν), ο Δίας και ο Κρόνος εισήλθαν σε τροχιακό συντονισμό 2:1. Ο Κρόνος έκανε μια περιστροφή γύρω από τον Ήλιο ακριβώς στον χρόνο που χρειάστηκε ο Δίας για να κάνει 2 περιστροφές. Αυτός ο συντονισμός δημιούργησε βαρυτική πίεση στους εξωτερικούς πλανήτες, προκαλώντας τον Ποσειδώνα να ξεφύγει από την τροχιά του Ουρανού και να συντριβεί στην αρχαία Ζώνη Κάιπερ. Για τον ίδιο λόγο, οι πλανήτες άρχισαν να πετούν τα παγωμένα πλανητάρια που τους περιβάλλουν στο εσωτερικό του Ηλιακού Συστήματος, ενώ οι ίδιοι άρχισαν να απομακρύνονται προς τα έξω. Αυτή η διαδικασία συνεχίστηκε με παρόμοιο τρόπο: υπό την επίδραση του συντονισμού, κάθε επόμενο πλανήτη που συναντούσαν στο δρόμο τους πετάχτηκαν πλανητοειδείς στο σύστημα και οι τροχιές των πλανητών απομακρύνονταν όλο και πιο μακριά. Αυτή η διαδικασία συνεχίστηκε έως ότου οι πλανηταίοι εισήλθαν στη ζώνη άμεσης επιρροής του Δία, μετά την οποία η τεράστια βαρύτητα αυτού του πλανήτη τους έστειλε σε εξαιρετικά ελλειπτικές τροχιές ή ακόμη και τους πέταξε έξω από το ηλιακό σύστημα. Αυτό το έργο, με τη σειρά του, μετατόπισε ελαφρώς την τροχιά του Δία προς τα μέσα. Τα αντικείμενα που εκτοξεύθηκαν από τον Δία σε εξαιρετικά ελλειπτικές τροχιές σχημάτισαν το σύννεφο του Oort και τα αντικείμενα που εκτοξεύθηκαν από τον μεταναστευτικό Ποσειδώνα σχημάτισαν τη σύγχρονη ζώνη Kuiper και τον διάσπαρτο δίσκο. Αυτό το σενάριο εξηγεί γιατί ο διάσπαρτος δίσκος και η ζώνη Kuiper έχουν χαμηλή μάζα. Μερικά από τα εκτοξευόμενα αντικείμενα, συμπεριλαμβανομένων, τελικά εισήλθαν σε βαρυτικό συντονισμό με την τροχιά του Ποσειδώνα. Σταδιακά, η τριβή με τον διάσπαρτο δίσκο έκανε τις τροχιές του Ποσειδώνα και του Ουρανού και πάλι ομαλές.

Υπάρχει επίσης μια υπόθεση για έναν πέμπτο γίγαντα αερίου που υπέστη ριζική μετανάστευση και ωθήθηκε κατά τη διάρκεια του σχηματισμού της σύγχρονης εμφάνισης του Ηλιακού Συστήματος στα μακρινά περίχωρά του (που έγινε ο υποθετικός πλανήτης Τύχη ή άλλος «Πλανήτης Χ») ή ακόμα και πέρα ​​από αυτόν σύνορα (γίνοντας ορφανός πλανήτης).

Η επιβεβαίωση της θεωρίας ενός τεράστιου πλανήτη πέρα ​​από την τροχιά του Ποσειδώνα βρέθηκε από τους Konstanin Batygin και Michael Brown στις 20 Ιανουαρίου 2016, με βάση τις τροχιές έξι υπερποσειδώνων αντικειμένων. Η μάζα του που χρησιμοποιήθηκε στους υπολογισμούς ήταν περίπου 10 γήινες μάζες και η περιστροφή του γύρω από τον Ήλιο υποτίθεται ότι χρειάστηκε από 10.000 έως 20.000 γήινα χρόνια.

Πιστεύεται ότι, σε αντίθεση με τους εξωτερικούς πλανήτες, τα εσωτερικά σώματα του συστήματος δεν υπέστησαν σημαντικές μεταναστεύσεις, αφού οι τροχιές τους παρέμειναν σταθερές μετά από μια περίοδο γιγάντων συγκρούσεων.

Τελευταίος σφοδρός βομβαρδισμός

Η βαρυτική κατάρρευση της αρχαίας ζώνης αστεροειδών πιθανότατα ξεκίνησε μια περίοδο σφοδρού βομβαρδισμού που συνέβη πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, 500-600 εκατομμύρια χρόνια μετά το σχηματισμό του ηλιακού συστήματος. Αυτή η περίοδος διήρκεσε αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια και οι συνέπειές της είναι ακόμα ορατές στην επιφάνεια των γεωλογικά ανενεργών σωμάτων του Ηλιακού Συστήματος, όπως η Σελήνη ή ο Ερμής, με τη μορφή πολυάριθμων κρατήρων πρόσκρουσης. Και τα παλαιότερα στοιχεία ύπαρξης ζωής στη Γη χρονολογούνται πριν από 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια - σχεδόν αμέσως μετά το τέλος της περιόδου του Ύστερου Βαρύ Βομβαρδισμού.

Οι γιγάντιες συγκρούσεις είναι ένα φυσιολογικό (αν και πρόσφατα σπάνιο) μέρος της εξέλιξης του ηλιακού συστήματος. Απόδειξη αυτού είναι η σύγκρουση του κομήτη Shoemaker-Levy με τον Δία το 1994, η πτώση ενός ουράνιου σώματος στον Δία το 2009 και ο κρατήρας μετεωρίτη στην Αριζόνα. Αυτό υποδηλώνει ότι η διαδικασία προσαύξησης στο ηλιακό σύστημα δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί και, ως εκ τούτου, αποτελεί κίνδυνο για τη ζωή στη Γη.

Σχηματισμός δορυφόρων

Φυσικοί δορυφόροι έχουν σχηματιστεί στους περισσότερους πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος, καθώς και σε πολλά άλλα σώματα. Υπάρχουν τρεις κύριοι μηχανισμοί σχηματισμού τους:

• σχηματισμός από περιπλανητικό δίσκο (στην περίπτωση γιγάντων αερίων)
• σχηματισμός θραυσμάτων σύγκρουσης (σε περίπτωση επαρκώς μεγάλης σύγκρουσης υπό χαμηλή γωνία)
• σύλληψη ιπτάμενου αντικειμένου

Ο Δίας και ο Κρόνος έχουν πολλά φεγγάρια, όπως , και , τα οποία πιθανότατα σχηματίστηκαν από τους δίσκους γύρω από αυτούς τους γιγάντιους πλανήτες με τον ίδιο τρόπο που αυτοί οι ίδιοι οι πλανήτες σχηματίστηκαν από το δίσκο γύρω από τον νεαρό Ήλιο. Αυτό υποδηλώνεται από το μεγάλο τους μέγεθος και την εγγύτητά τους με τον πλανήτη. Αυτές οι ιδιότητες είναι αδύνατες για τους δορυφόρους που αποκτώνται μέσω της σύλληψης, και η αέρια δομή των πλανητών καθιστά αδύνατη την υπόθεση του σχηματισμού φεγγαριών μέσω σύγκρουσης ενός πλανήτη με ένα άλλο σώμα.

Μελλοντικός

Οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι το Ηλιακό Σύστημα δεν θα υποστεί ακραίες αλλαγές μέχρι να τελειώσει ο Ήλιος από καύσιμο υδρογόνου. Αυτό το ορόσημο θα σηματοδοτήσει την αρχή της μετάβασης του Ήλιου από την κύρια ακολουθία του διαγράμματος Hertzsprung-Russell στη φάση. Ωστόσο, ακόμη και στη φάση της κύριας ακολουθίας ενός άστρου, το Ηλιακό σύστημα συνεχίζει να εξελίσσεται.

Μακροπρόθεσμη βιωσιμότητα

Το ηλιακό σύστημα είναι ένα χαοτικό σύστημα στο οποίο οι τροχιές των πλανητών είναι απρόβλεπτες για πολύ μεγάλες χρονικές περιόδους. Ένα παράδειγμα τέτοιου απρόβλεπτου είναι το σύστημα Ποσειδώνα-Πλούτωνα, το οποίο βρίσκεται σε τροχιακό συντονισμό 3:2. Παρά το γεγονός ότι ο ίδιος ο συντονισμός θα παραμείνει σταθερός, είναι αδύνατο να προβλεφθεί με οποιαδήποτε προσέγγιση η θέση του Πλούτωνα σε τροχιά περισσότερα από 10-20 εκατομμύρια χρόνια (χρόνος Lyapunov). Ένα άλλο παράδειγμα είναι η κλίση του άξονα περιστροφής της Γης, η οποία, λόγω της τριβής εντός του μανδύα της Γης που προκαλείται από παλιρροϊκές αλληλεπιδράσεις με τη Σελήνη, δεν μπορεί να υπολογιστεί από κάποιο σημείο μεταξύ 1,5 και 4,5 δισεκατομμυρίων ετών στο μέλλον.

Οι τροχιές των εξωτερικών πλανητών είναι χαοτικές σε μεγάλες χρονικές κλίμακες: ο χρόνος Lyapunov τους είναι 2-230 εκατομμύρια χρόνια. Αυτό όχι μόνο σημαίνει ότι η θέση του πλανήτη σε τροχιά από αυτό το σημείο στο μέλλον δεν μπορεί να προσδιοριστεί με καμία προσέγγιση, αλλά οι ίδιες οι τροχιές μπορεί να αλλάξουν εξαιρετικά. Το χάος του συστήματος μπορεί να εκδηλωθεί πιο έντονα σε μια αλλαγή στην εκκεντρότητα της τροχιάς, στην οποία οι τροχιές των πλανητών γίνονται περισσότερο ή λιγότερο ελλειπτικές.

Το ηλιακό σύστημα είναι σταθερό με την έννοια ότι κανένας πλανήτης δεν μπορεί να συγκρουστεί με άλλον ή να πεταχτεί έξω από το σύστημα τα επόμενα λίγα δισεκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, πέρα ​​από αυτό το χρονικό πλαίσιο, για παράδειγμα, μέσα σε 5 δισεκατομμύρια χρόνια, η εκκεντρότητα της τροχιάς του Άρη μπορεί να αυξηθεί σε τιμή 0,2, η οποία θα οδηγήσει στη διασταύρωση των τροχιών του Άρη και της Γης, και επομένως σε πραγματική απειλή σύγκρουση. Κατά την ίδια χρονική περίοδο, η εκκεντρότητα της τροχιάς του Ερμή μπορεί να αυξηθεί ακόμη περισσότερο, και στη συνέχεια ένα κοντινό πέρασμα γύρω μπορεί να πετάξει τον Ερμή έξω από το Ηλιακό Σύστημα ή να τον βάλει σε τροχιά σύγκρουσης με την ίδια την Αφροδίτη ή με τη Γη.

Φεγγάρια και δακτύλιοι πλανητών

Η εξέλιξη των σεληνιακών συστημάτων πλανητών καθορίζεται από παλιρροϊκές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωμάτων του συστήματος. Λόγω της διαφοράς στη βαρυτική δύναμη που ενεργεί στον πλανήτη από τον δορυφόρο στις διάφορες περιοχές του (οι πιο απομακρυσμένες περιοχές έλκονται πιο αδύναμες, ενώ οι πιο κοντινές είναι ισχυρότερες), το σχήμα του πλανήτη αλλάζει - φαίνεται να είναι ελαφρώς τεντωμένο προς την κατεύθυνση του δορυφόρου. Εάν η κατεύθυνση περιστροφής του δορυφόρου γύρω από τον πλανήτη συμπίπτει με την κατεύθυνση περιστροφής του πλανήτη και ταυτόχρονα ο πλανήτης περιστρέφεται πιο γρήγορα από τον δορυφόρο, τότε αυτή η «παλιρροιακή καμπούρα» του πλανήτη θα «τρέχει» συνεχώς προς τα εμπρός σε σχέση με τον δορυφόρο. Σε αυτή την κατάσταση, η γωνιακή ορμή της περιστροφής του πλανήτη θα μεταφερθεί στον δορυφόρο. Αυτό θα κάνει τον δορυφόρο να αποκτήσει ενέργεια και σταδιακά να απομακρυνθεί από τον πλανήτη, ενώ ο πλανήτης θα χάσει ενέργεια και θα περιστρέφεται όλο και πιο αργά.

Η Γη και η Σελήνη είναι ένα παράδειγμα μιας τέτοιας διαμόρφωσης. Η περιστροφή της Σελήνης είναι παλιρροιακά σταθερή σε σχέση με τη Γη: η περίοδος της τροχιάς της Σελήνης γύρω από τη Γη (επί του παρόντος περίπου 29 ημέρες) συμπίπτει με την περίοδο περιστροφής της Σελήνης στον άξονά της, και επομένως η Σελήνη βλέπει πάντα την ίδια πλευρά προς το Γη. Η Σελήνη σταδιακά απομακρύνεται από τη Γη, ενώ η περιστροφή της Γης σταδιακά επιβραδύνεται. Σε 50 δισεκατομμύρια χρόνια, εάν επιβιώσουν από τη διαστολή του Ήλιου, η Γη και η Σελήνη θα κλειδωθούν παλιρροιακά μεταξύ τους. Θα εισέλθουν στον λεγόμενο συντονισμό περιστροφικής τροχιάς, στον οποίο η Σελήνη θα περιστρέφεται γύρω από τη Γη σε 47 ημέρες, η περίοδος περιστροφής και των δύο σωμάτων γύρω από τον άξονά της θα είναι η ίδια και καθένα από τα ουράνια σώματα θα είναι πάντα ορατό μόνο από τη μία πλευρά για τον σύντροφό της.

Άλλα παραδείγματα αυτής της διαμόρφωσης είναι τα συστήματα των φεγγαριών του Γαλιλαίου του Δία, καθώς και των περισσότερων μεγάλων φεγγαριών του Κρόνου.

Ο Ποσειδώνας και το φεγγάρι του ο Τρίτων, φωτογραφήθηκαν κατά τη διάρκεια της πτήσης της αποστολής Voyager 2. Στο μέλλον, είναι πιθανό ότι αυτός ο δορυφόρος θα σχιστεί από παλιρροϊκές δυνάμεις, δημιουργώντας έναν νέο δακτύλιο γύρω από τον πλανήτη.

Ένα διαφορετικό σενάριο περιμένει συστήματα στα οποία ο δορυφόρος κινείται γύρω από τον πλανήτη πιο γρήγορα από ό, τι περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του, ή στα οποία ο δορυφόρος κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κατεύθυνση της περιστροφής του πλανήτη. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η παλιρροιακή παραμόρφωση του πλανήτη υστερεί συνεχώς σε σχέση με τη θέση του δορυφόρου. Αυτό αλλάζει την κατεύθυνση μεταφοράς της γωνιακής ορμής μεταξύ των σωμάτων προς το αντίθετο. που με τη σειρά του θα οδηγήσει σε επιτάχυνση της περιστροφής του πλανήτη και σε μείωση της τροχιάς του δορυφόρου. Με την πάροδο του χρόνου, ο δορυφόρος θα πλησιάσει σπειροειδώς πιο κοντά στον πλανήτη έως ότου κάποια στιγμή είτε πέσει στην επιφάνεια ή την ατμόσφαιρα του πλανήτη, είτε διασπαστεί από παλιρροϊκές δυνάμεις, δημιουργώντας έτσι έναν πλανητικό δακτύλιο. Μια τέτοια μοίρα περιμένει τον δορυφόρο του Άρη (σε 30-50 εκατομμύρια χρόνια), τον δορυφόρο του Ποσειδώνα (σε 3,6 δισεκατομμύρια χρόνια) και τον Δία, και τουλάχιστον 16 μικρά φεγγάρια του Ουρανού και του Ποσειδώνα. Σε αυτή την περίπτωση, ο δορυφόρος του Ουρανού μπορεί ακόμη και να συγκρουστεί με το γειτονικό του φεγγάρι.

Και τέλος, στον τρίτο τύπο διαμόρφωσης, ο πλανήτης και ο δορυφόρος είναι παλιρροιακά σταθερά μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, η "παλιρροιακή καμπούρα" βρίσκεται πάντα ακριβώς κάτω από τον δορυφόρο, δεν υπάρχει μεταφορά γωνιακής ορμής και, κατά συνέπεια, η περίοδος τροχιάς δεν αλλάζει. Ένα παράδειγμα τέτοιας διαμόρφωσης είναι ο Πλούτωνας και.



Τα ερωτήματα για το σχηματισμό και το σχηματισμό του Ηλιακού συστήματος έχουν ήδη ανησυχήσει τους αστρονόμους του παρελθόντος. Αλλά η πρώτη επαρκώς τεκμηριωμένη υπόθεση για το σχηματισμό του Ήλιου και των γύρω πλανητών προτάθηκε για πρώτη φορά από τον ερευνητή O.Yu. Schmidt. Ο αστρονόμος υπέθεσε ότι το κεντρικό σώμα, το οποίο περιστρεφόταν σε μια γιγάντια τροχιά γύρω από το κέντρο του Γαλαξία, κατάφερε να συλλάβει ένα σύννεφο διαστρικής σκόνης. Από αυτόν τον ψυχρό σχηματισμό σκόνης σχηματίστηκαν πυκνά σώματα, τα οποία αργότερα έγιναν πλανήτες.

Υπολογισμοί υπολογιστών που πραγματοποιήθηκαν από σύγχρονους ερευνητές δείχνουν ότι η μάζα του πρωτογενούς σχηματισμού νέφους αερίου και σκόνης ήταν απίστευτα μεγάλη. Το μέγεθος του νέφους που προήλθε από το διάστημα ξεπέρασε αρχικά κατά πολύ το μέγεθος του σημερινού ηλιακού συστήματος. Προφανώς, η σύνθεση του υλικού από το οποίο σχηματίστηκαν οι πλανήτες ήταν κοντά σε δομή με αυτό το χαρακτηριστικό των διαστρικών νεφελωμάτων. Ο κύριος όγκος αυτού του υλικού ήταν διαστρικό αέριο.

Εκλεπτυσμένα δεδομένα υποδηλώνουν ότι ο σχηματισμός του συστήματος από τον Ήλιο και τους πλανήτες συνέβη σε διάφορα στάδια. Το πλανητικό σύστημα δημιουργήθηκε ταυτόχρονα με το σχηματισμό του ίδιου του αστεριού. Αρχικά, το κεντρικό τμήμα του νέφους, που δεν είχε σταθερότητα, συσπάστηκε και μετατράπηκε σε ένα λεγόμενο πρωτοάστρο. Ταυτόχρονα, η κύρια μάζα σύννεφων συνέχισε να περιστρέφεται γύρω από το κέντρο. Σταδιακά το αέριο συμπυκνώθηκε και έγινε στερεό.

Εξέλιξη του Ήλιου και των Πλανητών

Η διαδικασία σχηματισμού του Ηλιακού συστήματος και η μετέπειτα εξέλιξή του συνέβησαν σταδιακά και συνεχώς. Μεγάλα στερεά σωματίδια έπεσαν στο κεντρικό τμήμα του νέφους αερίων και σκόνης. Το υπόλοιπο « », που χαρακτηριζόταν από υπερβολική ροπή, σχημάτισε έναν σχετικά λεπτό δίσκο αερίου-σκόνης, ο οποίος γινόταν όλο και πιο πυκνός, γινόταν επίπεδος.

Ψυχρούς θρόμβους ύλης συγκρούστηκαν μεταξύ τους, συνδυάζοντας σε μεγαλύτερα σώματα. Αυτή η διαδικασία διευκολύνθηκε από τη βαρύτητα. Ο αριθμός των νέων σωμάτων στο μελλοντικό ηλιακό σύστημα θα μπορούσε να είναι δισεκατομμύρια. Από τέτοια πυκνά υλικά αντικείμενα σχηματίστηκαν στη συνέχεια οι σημερινοί πλανήτες. Αυτό πήρε πολλά εκατομμύρια χρόνια.

Οι λιγότερο μάζα πλανήτες σχηματίστηκαν πιο κοντά στον Ήλιο. Αλλά βαρύτερα σωματίδια ύλης έσπευσαν στο κέντρο του συστήματος. Η περιστροφή των πλανητών που βρίσκονται πιο κοντά στο αστέρι - Ερμής και Αφροδίτη - επηρεάστηκε έντονα από τις ηλιακές παλίρροιες. Στο τρέχον στάδιο της εξέλιξής του, ο Ήλιος είναι ένα τυπικό αστέρι της κύριας ακολουθίας, που εκπέμπει μια σταθερή ροή ενέργειας, η οποία σχηματίζεται λόγω των πυρηνικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στο κέντρο του άστρου. Οκτώ πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο σε ανεξάρτητες τροχιές, εκ των οποίων η Γη είναι η τρίτη.

Η προέλευση του ηλιακού συστήματος οφείλεται άμεσα στις βαρυτικές δυνάμεις. Χάρη σε αυτούς υπάρχουν το Σύμπαν, οι γαλαξίες, τα αστέρια και οι πλανήτες. Οι άνθρωποι που έζησαν πριν από πολλούς αιώνες υπέθεσαν ότι πρέπει να υπάρχουν κάποιες μυστηριώδεις δυνάμεις που σταδιακά έλεγχαν τον κόσμο. Αλλά ο πρώτος που δημιούργησε ένα μαθηματικό μοντέλο παγκόσμιας βαρύτητας ήταν Άγγλος φυσικός, μαθηματικός και αστρονόμος Isaac Newton(1642-1727). Έθεσε τα θεμέλια της ουράνιας μηχανικής.

Με βάση το έργο του Νεύτωνα προέκυψαν οι εμπειρικοί νόμοι του Κέπλερ. Δημιουργήθηκε μια θεωρία για την κίνηση των κομητών και της Σελήνης. Ο Νεύτωνας εξήγησε επιστημονικά τη μετάπτωση του άξονα της γης. Όλα αυτά θεωρούνται ακόμη μια τεράστια συνεισφορά στην επιστήμη. Όμως ο Γερμανός φιλόσοφος Immanuel Kant (1724-1804) ήταν ο πρώτος που εξέφρασε τις σκέψεις του για το σχηματισμό του Ήλιου και των πλανητών.

Το 1755 εκδόθηκε το έργο του «Γενική Φυσική Ιστορία και Θεωρία του Ουρανού». Σε αυτό, ο φιλόσοφος πρότεινε ότι όλα τα ουράνια σώματα και το ίδιο το αστέρι προέκυψαν από ένα νεφέλωμα, το οποίο αρχικά ήταν ένα τεράστιο σύννεφο αερίου και σκόνης. Ο Καντ ήταν ο πρώτος που μίλησε κοσμογονία- η προέλευση του κόσμου.

Αυτό απαιτεί πρωτογενείς υλικές και βαρυτικές δυνάμεις. Αλλά δεν απαιτείται θεϊκή παρέμβαση σε αυτό το θέμα. Δηλαδή, ο κόσμος προέκυψε ως αποτέλεσμα φυσικών νόμων και ο Θεός δεν συμμετείχε σε αυτό. Αυτή ήταν μια αρκετά τολμηρή δήλωση εκείνη την εποχή.

Τρία στάδια σχηματισμού του ηλιακού συστήματος

Οι σύγχρονες απόψεις για την προέλευση του ηλιακού συστήματος συμπίπτουν σε μεγάλο βαθμό με τα συμπεράσματα του Καντ. Δεν ήταν τυχαίο που, αν πιστεύεις τον Μπουλγκάκοφ, έπαιρνε συνεχώς πρωινό με τον ίδιο τον Διάβολο. Επομένως, ο φιλόσοφος ήξερε τι έλεγε και τα σημερινά επιστημονικά μυαλά συμφωνούν σε μεγάλο βαθμό μαζί του.

Η κύρια θεωρία προτείνει ότι στη θέση του σημερινού ηλιακού συστήματος πριν από 5 δισεκατομμύρια χρόνια υπήρχε ένα γιγάντιο σύννεφο αερίων και σκόνης. Ήταν τεράστιο σε μέγεθος και εκτεινόταν σε 6 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα στο διάστημα. Παρόμοια σύννεφα σκόνης υπάρχουν σε πολλές γωνιές του απέραντου Σύμπαντος. Ο κύριος όγκος τους αποτελείται από υδρογόνο. Αυτό είναι το αέριο από το οποίο σχηματίστηκαν αρχικά τα αστέρια. Στη συνέχεια, ως αποτέλεσμα μιας θερμοπυρηνικής αντίδρασης, το αδρανές αέριο ήλιο αρχίζει να απελευθερώνεται. Το μερίδιο των άλλων ουσιών αντιστοιχεί μόνο στο 2%.

Σε κάποιο σημείο, το σύννεφο σκόνης έλαβε μια εξωτερική ισχυρή ώθηση, που αντιπροσωπεύει μια τεράστια απελευθέρωση ενέργειας. Θα μπορούσε να ήταν ένα ωστικό κύμα που δημιουργήθηκε από μια έκρηξη σουπερνόβα. Ή είναι πιθανό να μην υπήρχε εξωτερική επιρροή. Απλά λόγω του νόμου της έλξης, το σύννεφο άρχισε να μειώνεται σε όγκο και να γίνεται πιο πυκνό.

Αυτή η διαδικασία έδωσε ώθηση στη βαρυτική κατάρρευση. Δηλαδή, συνέβη μια γρήγορη συμπίεση της κοσμικής μάζας. Ως αποτέλεσμα, ένας θερμός πυρήνας με πολύ υψηλή πυκνότητα εμφανίστηκε στο κέντρο. Η υπόλοιπη μάζα διασκορπίστηκε κατά μήκος των άκρων του πυρήνα. Και αφού τα πάντα στο διάστημα περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους, αυτή η μάζα έχει αποκτήσει το σχήμα δίσκου.

Ο πυρήνας μειώθηκε σε μέγεθος, αυξάνοντας τη θερμοκρασία και την πυκνότητά του. Ως αποτέλεσμα, μετατράπηκε σε πρωτοσταρ. Αυτό είναι το όνομα ενός αστέρα στο οποίο υπάρχουν οι προϋποθέσεις για την έναρξη μιας θερμοπυρηνικής αντίδρασης. Και το νέφος αερίου γύρω από τον πυρήνα γινόταν όλο και πιο πυκνό.

Τέλος, η θερμοκρασία και η πίεση στον πυρήνα έφτασαν σε κρίσιμη τιμή. Αυτό προκάλεσε την έναρξη μιας θερμοπυρηνικής αντίδρασης και το υδρογόνο άρχισε να μετατρέπεται σε ήλιο. Το πρωτοάστρο έπαψε να υπάρχει και στη θέση του αναδύθηκε ένα αστέρι που ονομάζεται Ήλιος. Όλη αυτή η διαδικασία διήρκεσε περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια. Με κοσμικά πρότυπα, αρκετά.

Αλλά μετά ξεκίνησε μια άλλη διαδικασία. Σύννεφα αερίου και σκόνης που περιστρέφονταν γύρω από τον Ήλιο άρχισαν να συγκεντρώνονται σε πυκνούς δακτυλίους. Σε καθένα από αυτά σχηματίστηκε ένας θρόμβος με μεγαλύτερη πυκνότητα. Επιπλέον, οι πιο βαριές ουσίες κατέληγαν στο κέντρο του θρόμβου και οι ελαφριές δημιουργούσαν το εξωτερικό κέλυφος. Έτσι σχηματίστηκαν οι πυρήνες των πλανητών που περιβάλλονταν από αέρια.

Για να το θέσουμε πολύ απλά, μπορούμε να πούμε ότι το αστέρι "φύσηξε" κελύφη αερίου από τους κοντινότερους πυρήνες. Έτσι σχηματίστηκαν μικροί πλανήτες που περιφέρονταν κοντά στον Ήλιο. Αυτό Ερμής, Αφροδίτη, Γη και Άρης. Και άλλοι πλανήτες ήταν σε μεγάλη απόσταση από το αστέρι. Γι' αυτό κράτησαν τα «γκαζόπαλτα» τους. Είναι σήμερα γνωστοί ως οι αέριοι γίγαντες πλανήτες: Δίας, Κρόνος, Ουρανός και Ποσειδώνας. Όλοι αυτοί οι μετασχηματισμοί χρειάστηκαν άλλα 4 εκατομμύρια χρόνια.

Στη συνέχεια, δορυφόροι εμφανίστηκαν γύρω από τους πλανήτες. Έτσι εμφανίστηκε η Σελήνη κοντά στη Γη. Οι υπόλοιποι πλανήτες απέκτησαν επίσης δορυφόρους. Και, τελικά, σχηματίστηκε μια ενιαία διαστημική κοινότητα, που υπάρχει μέχρι σήμερα.

Έτσι εξηγεί η επιστήμη την προέλευση του ηλιακού συστήματος. Παρεμπιπτόντως, αυτή η θεωρία είναι εγγενής και σε άλλους αστρικούς σχηματισμούς, από τους οποίους υπάρχει άπειρος αριθμός στο διάστημα. Ποιος ξέρει, ίσως κάπου στη μαύρη άβυσσο υπάρχει ένα αστρικό σύστημα παρόμοιο με το δικό μας. Υπάρχει έξυπνη ζωή εκεί, και, ως εκ τούτου, υπάρχει κάποιο είδος πολιτισμού. Είναι πολύ πιθανό κάποια μέρα οι άνθρωποι να συναντήσουν αδέρφια στο μυαλό τους. Αυτό θα είναι το πιο σημαντικό γεγονός στην ιστορία μας.