Formimi dhe evolucioni i sistemit diellor. Formimi i Sistemit Diellor. Shfaqja e hipotezës së mjegullnajës së Tokës për formimin e sistemit diellor

Ritregimi i historisë së lindjes së sistemit tonë diellor ka qenë shumë monoton për shumë vite. Gjithçka filloi miliarda vjet më parë me një re të errët dhe ngadalë rrotulluese gazi dhe pluhuri. Reja u tkurr, duke formuar Diellin në qendër të saj. Me kalimin e kohës, tetë planetë dhe shumë trupa më të vegjël si p.sh. Që atëherë, planetët kanë rrotulluar Diellin dhe lëvizjet e tyre janë po aq të sakta dhe të parashikueshme sa një orë.

Kohët e fundit, astronomët kanë zbuluar fakte që hedhin poshtë këtë përrallë të vjetër. Krahasuar me dizajnin e mijëra sistemeve ekzoplanetësh të zbuluar së fundmi, tiparet më karakteristike të sistemit tonë diellor - planetët e tij të brendshëm shkëmborë, gjigantët e jashtëm të gazit dhe mungesa e planetëve brenda orbitës së Mërkurit - duken mjaft të çuditshme. Duke simuluar të kaluarën në kompjuterë, ne shohim se këto veçori ishin produkt i një rinie të egër. Historia e sistemit diellor duhet të rishkruhet për të përfshirë shumë më tepër dramë dhe kaos nga sa prisnin shumica prej nesh.

Versioni i ri i tregimit tregon për planetët endacakë të dëbuar nga shtëpitë e tyre, për botët e humbura që u shkatërruan shumë kohë më parë në ferrin e zjarrtë të Diellit dhe për gjigantët e vetmuar të braktisur në thellësitë e ftohta në skajin e hapësirës ndëryjore. Duke studiuar këto ngjarje të lashta dhe "vragët" që ata lanë pas, siç është një planet i nëntë i propozuar që mund të fshihet përtej orbitës së Plutonit, astronomët po ndërtojnë një pamje koherente të epokave më të rëndësishme formuese të sistemit diellor në sfondin e një kuptim i ri i proceseve kozmike.

Sistemi Diellor Klasik

Planetët janë një nënprodukt i formimit të yjeve, i cili ndodh në thellësi të reve molekulare gjigante që tejkalojnë masën e Diellit tonë me 10 mijë herë. Dendësitë individuale në re janë të ngjeshura nën ndikimin e gravitetit, duke formuar një protoyll të ndritshëm në qendër të tij, i rrethuar nga një unazë e gjerë e errët gazi dhe pluhuri - një disk protoplanetar.

Për shumë dekada, teoricienët kanë modeluar diskun protoplanetar të Diellit tonë, duke u përpjekur të shpjegojnë një nga tiparet më të rëndësishme të Sistemit Diellor: ndarjen e tij në grupe të planetëve shkëmborë dhe të gaztë. Periudhat orbitale të katër planetëve të ngjashëm me Tokën bien midis Merkurit 88-ditor dhe Marsit 687-ditor. Në të kundërt, gjigantët e njohur të gazit janë në orbita shumë më të largëta me periudha që variojnë nga 12 deri në 165 vjet dhe së bashku kanë më shumë se 150 herë më shumë se masën e planetëve tokësorë.

Të dy llojet e planetëve besohet se kanë lindur në një proces të vetëm formimi, në të cilin kokrra të ngurta pluhuri, që garojnë në një vorbull të turbullt të një disku gazi, u përplasën dhe u mbërthyen së bashku, duke formuar trupa në shkallë kilometrike të quajtur planetesimalë (ashtu si në dyshemeja e pafshirë e kuzhinës suaj, rrymat e ajrit dhe forcat elektrostatike mbështjellin grimcat e pluhurit) balona). Planetezualët më të mëdhenj kishin tërheqjen më të madhe gravitacionale dhe u rritën më shpejt se të tjerët, duke tërhequr grimca të vogla në orbitën e tyre. Ndoshta gjatë një milion vjetësh, në procesin e ngjeshjes nga reja, disku protoplanetar i Sistemit tonë Diellor, si çdo tjetër në Univers, ishte i mbushur me embrione planetare me madhësinë e Hënës.

Embrioni më i madh ndodhej pak përtej brezit modern të asteroidëve, mjaft larg nga drita dhe nxehtësia e Diellit të porsalindur, ku akulli ruhej në diskun protoplanetar. Përtej këtij "kufiri të akullit", embrionet mund të ushqehen me depozita të bollshme akulli që ndërtojnë planetin dhe të rriten në përmasa të mëdha. Si zakonisht, "të pasurit bëhen më të pasur": embrioni më i madh u rrit më shpejt se të tjerët, duke hequr shumicën e akullit, gazit dhe pluhurit të disponueshëm nga disku përreth me fushën e tij gravitacionale. Në vetëm rreth një milion vjet, ky embrion i pangopur u rrit aq i madh sa u bë planeti Jupiter. Ky ishte momenti vendimtar, menduan teoricienët, kur arkitektura e sistemit diellor u nda në dysh. Të mbetur pas Jupiterit, planetët e tjerë gjigantë të sistemit diellor rezultuan të ishin më të vegjël, sepse rriteshin më ngadalë, duke kapur me gravitetin e tyre vetëm gazin që Jupiteri nuk pati kohë ta kapte. Dhe planetët e brendshëm doli të ishin edhe shumë më të vegjël, pasi ata lindën brenda kufirit të akullit, ku disku ishte pothuajse pa gaz dhe akull.

Revolucioni ekzoplanetar

Kur astronomët filluan zbulimin e ekzoplaneteve dy dekada më parë, ata filluan të testonin teoritë e formimit të sistemit diellor në një shkallë galaktike. Shumë nga ekzoplanetët e parë të zbuluar rezultuan të ishin "jupiterë të nxehtë", domethënë gjigantë gazi që rrotullohen me shpejtësi rreth yjeve të tyre me periudha prej vetëm disa ditësh. Ekzistenca e planetëve gjigantë aq afër sipërfaqes së ndezur të një ylli, ku akulli mungon plotësisht, bie plotësisht në kundërshtim me pamjen klasike të formimit të planetit. Për të shpjeguar këtë paradoks, teoricienët kanë propozuar që Jupiterët e nxehtë formohen larg dhe më pas migrojnë në një farë mënyre brenda.

Për më tepër, bazuar në të dhënat nga mijëra ekzoplanete të zbuluara në sondazhe të tilla si ato nga Teleskopi Hapësinor Kepler i NASA-s, astronomët kanë arritur në përfundimin alarmues se binjakët e Sistemit Diellor janë mjaft të rrallë. Sistemi mesatar planetar përmban një ose më shumë super-toka (planetë disa herë më të mëdhenj se Toka) me periudha orbitale më të shkurtra se rreth 100 ditë. Dhe planetët gjigantë si Jupiteri dhe Saturni gjenden vetëm në 10% të yjeve, dhe aq më rrallë ata lëvizin në orbita pothuajse rrethore.

Të zhgënjyer nga pritshmëritë e tyre, teoricienët kuptuan se "disa detaje të rëndësishme" të teorisë klasike të formimit të sistemit tonë planetar kërkonin një shpjegim më të mirë. Pse sistemi diellor i brendshëm është kaq i vogël në masë në krahasim me homologët e tij ekzoplanet? Në vend të super-Tokës, ajo ka planetë të vegjël, shkëmborë dhe asnjë në orbitën 88-ditore të Mërkurit. Dhe pse orbitat e planetëve gjigantë pranë Diellit janë kaq të rrumbullakëta dhe të gjera?

Natyrisht, përgjigjet e këtyre pyetjeve qëndrojnë në të metat e teorisë klasike të formimit të planetit, e cila nuk merr parasysh ndryshueshmërinë e disqeve protoplanetare. Rezulton se një planet i porsalindur, si një gomone në oqean, mund të largohet nga vendlindja e tij. Pasi planeti është rritur, graviteti i tij fillon të ndikojë në diskun përreth, valë spirale emocionuese në të, graviteti i të cilave tashmë ndikon në lëvizjen e vetë planetit, duke krijuar reagime të fuqishme pozitive dhe negative midis planetit dhe diskut. Si rezultat, mund të ndodhë një shkëmbim i pakthyeshëm i momentit dhe energjisë, duke i lejuar planetët e rinj të nisin një udhëtim epik nëpër diskun e tyre prind.

Nëse marrim parasysh procesin e migrimit planetar, atëherë kufijtë e akullit brenda disqeve nuk luajnë më një rol të veçantë në formimin e strukturës së sistemeve planetare. Për shembull, planetët gjigantë të lindur përtej kufirit të akullit mund të bëhen Jupiterë të nxehtë duke lëvizur drejt qendrës së diskut, domethënë, duke udhëtuar së bashku me gazin dhe pluhurin në një spirale drejt yllit. Problemi është se ky proces funksionon shumë mirë dhe duket se ndodh në të gjithë disqet protoplanetare. Atëherë si të shpjegohen orbitat e largëta të Jupiterit dhe Saturnit rreth Diellit?

Ndryshimi i taksës

Lëvizja e parë e një shpjegimi bindës erdhi në vitin 2001 nga një model kompjuterik nga Frederic Masset dhe Mark Snellgrove nga Universiteti Queen Mary në Londër. Ata simuluan evolucionin e njëkohshëm të orbitave të Saturnit dhe Jupiterit në diskun protoplanetar të Diellit. Për shkak të masës më të vogël të Saturnit, migrimi i tij drejt qendrës është më i shpejtë se ai i Jupiterit, duke bërë që orbitat e dy planetëve të afrohen më shumë. Përfundimisht orbitat arrijnë një konfigurim të caktuar të njohur si rezonancë mesatare e lëvizjes, në të cilën Jupiteri rrotullohet rreth Diellit tre herë për çdo dy periudha orbitale të Saturnit.

Dy planetë të lidhur me rezonancën mesatare të lëvizjes mund të shkëmbejnë vrullin dhe energjinë përpara dhe mbrapa me njëri-tjetrin, njësoj si një lojë ndërplanetare e hedhjes së patates së nxehtë. Për shkak të natyrës së koordinuar të shqetësimeve rezonante, të dy planetët ushtrojnë një ndikim të shtuar gravitacional mbi njëri-tjetrin dhe në rrethinat e tyre. Në rastin e Jupiterit dhe Saturnit, kjo "lëkundje" i lejoi ata të ndikonin kolektivisht në diskun protoplanetar me masën e tyre, duke krijuar një hendek të madh në të me Jupiterin brenda dhe Saturnin nga jashtë. Për më tepër, për shkak të masës së tij më të madhe, Jupiteri tërhoqi diskun e brendshëm më fort se Saturni, ai i jashtëm. Në mënyrë paradoksale, kjo bëri që të dy planetët të ndryshojnë lëvizjen e tyre dhe të fillojnë të largohen nga Dielli. Një ndryshim i tillë i mprehtë në drejtimin e migrimit shpesh quhet një ndryshim i barkut (madhimi i madh) për shkak të ngjashmërisë së tij me lëvizjen e një varke me vela ngjitëse që shkon kundër erës.

Në vitin 2011, dhjetë vjet pasi lindi koncepti i ndryshimit, një model kompjuterik nga Kevin J. Walsh dhe kolegët e tij në Observatorin Côte d'Azur në Nice, Francë, tregoi se ideja bën një punë të mirë për të shpjeguar më shumë sesa thjesht historia dinamike e Jupiterit dhe Saturnit, por edhe shpërndarja e asteroidëve shkëmborë dhe të akullt, si dhe masa e ulët e Marsit. Ndërsa Jupiteri migronte nga brenda, ndikimi i tij gravitacional kapte dhe lëvizte planetezimalët në rrugën e tij përmes diskut, duke i tërhequr dhe shtyrë përpara si një buldozer. Nëse supozojmë se Jupiteri, para se të kthehej prapa, migroi drejt Diellit në distancën e orbitës aktuale të Marsit, atëherë ai mund të tërhiqte blloqe akulli me një masë totale prej më shumë se dhjetë masa të Tokës në rajonin e planetëve të ngjashëm me Tokën. sistemin diellor, duke e pasuruar me ujë dhe substanca të tjera të paqëndrueshme. I njëjti proces mund të kishte krijuar një kufi të qartë të jashtëm në pjesën e brendshme të diskut protoplanetar, duke ndaluar rritjen e embrionit planetar aty pranë, i cili përfundimisht u bë ajo që ne e quajmë Mars sot.

Sulmi i Jupiterit

Ndërsa skenari i 2011-ës ishte bindës, rëndësia e tij me misteret e tjera të pazgjidhura të sistemit tonë diellor, si mungesa e plotë e planetëve brenda orbitës së Mërkurit, mbeti e paqartë. Krahasuar me sistemet e tjera planetare ku super-Tokat janë të mbushura dendur, e jona duket pothuajse bosh. A e ka humbur me të vërtetë sistemi ynë diellor fazën kritike të formimit të planetit që shohim në të gjithë universin? Në vitin 2015, dy prej nesh (Konstantin Batygin dhe Gregory Laughlin) shikuan se si një ndryshim i rrymës mund të ndikojë në një grup hipotetik të super-tokave afër Diellit. Përfundimi ynë ishte befasues: super-tokat nuk do t'i kishin mbijetuar ndryshimit të tavolinës. Është e jashtëzakonshme që migrimet e Jupiterit brenda dhe jashtë mund të shpjegojnë shumë nga vetitë e planetëve që ne njohim, si dhe ato që janë të panjohura.

Ndërsa Jupiteri u zhyt në sistemin e brendshëm diellor, ndikimi i tij buldozues në planetezmalët do të prishte orbitat e tyre të rregullta rrethore, duke i kthyer ato në një lëmsh ​​kaotik trajektoresh të kryqëzuara. Disa planetesimalë duhet të jenë përplasur me forcë të madhe, duke u thyer në fragmente që në mënyrë të pashmangshme shkaktuan përplasje dhe shkatërrime të mëtejshme. Kështu, migrimi i brendshëm i Jupiterit ka të ngjarë të shkaktoi një kaskadë ndikimesh që shkatërruan planetesimalët, duke i bluar ato në madhësinë e gurëve, guralecave dhe rërës.

Nën ndikimin e fërkimit të përplasjes dhe tërheqjes aerodinamike në rajonin e brendshëm të gazuar të diskut protoplanetar, planetesimalët e shkatërruar shpejt humbën energjinë e tyre dhe u afruan me spirale më pranë Diellit. Gjatë kësaj rënieje, ato mund të kapeshin lehtësisht në rezonanca të reja të lidhura me ndonjë nga super-Tokat afër tyre.

Kështu, ndryshimi i lidhjes së Jupiterit dhe Saturnit mund të ketë shkaktuar një sulm të fuqishëm mbi popullsinë e planetëve të brendshëm primordial të sistemit diellor. Ndërsa ish-super-tokat ranë në Diell, ata do të kishin lënë pas një rajon të shkretë në mjegullnajën protoplanetare, duke u shtrirë në periudha orbitale prej rreth 100 ditësh. Si rezultat, manovra e shpejtë e Jupiterit përmes Sistemit të ri Diellor çoi në shfaqjen e një unaze mjaft të ngushtë të mbeturinave shkëmbore, nga e cila u formuan planetët tokësorë qindra miliona vjet më vonë. Grumbullimi i ngjarjeve të rastësishme që çuan në këtë koreografi delikate tregon se planetët e vegjël shkëmborë si Toka - dhe ndoshta edhe jeta në to - duhet të jenë të rrallë në univers.

Model i bukur

Në kohën kur Jupiteri dhe Saturni u kthyen nga sulmi i tyre në sistemin e brendshëm diellor, disku protoplanetar i gazit dhe pluhurit tashmë ishte varfëruar rëndë. Përfundimisht, çifti rezonant i Jupiterit dhe Saturnit iu afrua Uranit dhe Neptunit të sapoformuar, dhe ndoshta një trup tjetër me përmasa të ngjashme. Duke përdorur efektet e frenimit gravitacional në gaz, dyshja dinamike kapi edhe këta gjigantë më të vegjël në rezonanca. Kështu, kur pjesa më e madhe e gazit u largua nga disku, arkitektura e brendshme e Sistemit Diellor ka të ngjarë të përbëhej nga një unazë mbeturinash shkëmbore në afërsi të orbitës aktuale të Tokës.

Në rajonin e jashtëm të sistemit ekzistonte një grup kompakt, rezonant prej të paktën katër planetësh gjigantë që lëviznin në orbita pothuajse rrethore midis orbitës aktuale të Jupiterit dhe rreth gjysmës së distancës nga orbita aktuale e Neptunit. Në pjesën e jashtme të diskut, përtej orbitës së planetit gjigant më të jashtëm, në skajin shumë të ftohtë të sistemit diellor, planetet e akullta lëviznin. Gjatë qindra miliona viteve, planetët tokësorë u formuan dhe planetët e jashtëm dikur të shqetësuar u vendosën në një gjendje që mund të quhej të qëndrueshme. Megjithatë, kjo nuk ishte ende faza përfundimtare në evolucionin e Sistemit Diellor.

Ndryshimi i qëndrimit dhe sulmi i Jupiterit shkaktoi shpërthimin e fundit të dhunës ndërplanetare në historinë e Sistemit Diellor, aplikoi prekjen përfundimtare që solli retinën planetare të Diellit tonë pothuajse në konfigurimin që shohim sot. Ky episod i fundit, i quajtur bombardimi i rëndë i vonë, ndodhi midis 4.1 dhe 3.8 miliardë vjet më parë, kur sistemi diellor u shndërrua përkohësisht në një galeri qitjeje. e mbushur me shumë planetesimalë që përplasen. Sot, plagët nga ndikimet e tyre janë të dukshme si kratere në sipërfaqen e Hënës.

Duke punuar me disa kolegë në Observatorin Côte d'Azur në Nice në 2005, njëri prej nesh (Alessandro Morbidelli) krijoi të ashtuquajturin model të Nice për të shpjeguar se si ndërveprimet midis planetëve gjigantë mund të kishin shkaktuar bombardimin e rëndë të vonë. Aty ku mbaron takti, fillon modeli i Nice.

Planetët gjigantë të vendosur afër njëri-tjetrit ishin ende duke lëvizur në rezonancë reciproke dhe ende ndjenin ndikimin e dobët gravitacional të planetezalëve të akullt periferik. Në fakt, ata ishin në prag të paqëndrueshmërisë. Duke grumbulluar mbi miliona rrotullime orbitale gjatë qindra miliona viteve, çdo ndikim individualisht i parëndësishëm i planetezalëve të jashtëm ndryshoi pak nga pak lëvizjen e gjigantëve, duke i larguar ngadalë nga ekuilibri delikat i rezonancave që i lidhnin me njëri-tjetrin. Pika e kthesës erdhi kur njëri prej gjigantëve ra jashtë rezonancës me tjetrin, duke prishur kështu ekuilibrin dhe duke shkaktuar një sërë shqetësimesh kaotike të ndërsjella të planetëve, të cilat e zhvendosën Jupiterin pak nga brenda sistemit dhe gjigantët e mbetur jashtë. Gjatë një periudhe kozmike të shkurtër prej disa milionë vjetësh, rajoni i jashtëm i Sistemit Diellor përjetoi një tranzicion të mprehtë nga një orbitë e mbushur dendur, pothuajse rrethore në një konfigurim të shpërndarë dhe të çrregullt me ​​planetë që lëviznin në orbita të gjera dhe të zgjatura. Ndërveprimi midis planetëve gjigantë ishte aq i fortë sa një apo edhe disa prej tyre mund të jenë hedhur shumë përtej sistemit diellor në hapësirën ndëryjore.

Nëse evolucioni dinamik ndalonte këtu, atëherë struktura e rajoneve të jashtme të Sistemit Diellor do të korrespondonte me pamjen që shohim në shumë sisteme ekzoplanetare, ku gjigantët lëvizin rreth yjeve të tyre në orbita ekscentrike. Për fat të mirë, disku i planetëve të akullt që më parë kishin shkaktuar çrregullim në lëvizjen e planetëve gjigantë më vonë ndihmoi në eliminimin e tij duke ndërvepruar me orbitat e tyre të zgjatura. Duke kaluar pranë Jupiterit dhe planetëve të tjerë gjigantë, planetesimalët gradualisht morën energjinë e lëvizjes së tyre orbitale dhe në këtë mënyrë rrumbullakosën orbitat e tyre. Në këtë rast, shumica e planetezalëve u hodhën jashtë ndikimit gravitacional të Diellit, por disa mbetën në orbitat e lidhura, duke formuar një disk me "plehra" të akullt, të cilin ne tani e quajmë Brezi Kuiper.

Planeti Nëntë: Teoria definitive

Vëzhgimet e vazhdueshme në teleskopët më të mëdhenj po na zbulojnë gradualisht gjerësinë e Brezit Kuiper, duke demonstruar strukturën e tij të papritur. Në veçanti, astronomët vunë re një shpërndarje të veçantë të atyre më të largëta që lëviznin në kufijtë e jashtëm të zonës së shikimit. Pavarësisht diferencës së madhe në largësi nga Dielli, orbitat e këtyre objekteve janë të grupuara fort, sikur të gjithë po përjetonin një shqetësim të zakonshëm dhe shumë të fortë. Simulimet kompjuterike nga Batygin dhe Michael E. Brawn nga Instituti i Teknologjisë në Kaliforni treguan se një pamje e tillë mund të krijohej nga një objekt deri tani i pazbuluar me një masë dhjetë herë më të madhe se Toka, duke lëvizur në një orbitë shumë ekscentrike rreth Diellit. prej rreth 20 mijë vjetësh. Nuk ka gjasa që një planet i tillë të jetë formuar kaq larg, por pamja e tij atje mund të kuptohet lehtësisht nëse do të ishte hedhur atje gjatë rinisë së Sistemit Diellor.

Nëse konfirmohet ekzistenca e planetit të nëntë, kjo do të forcojë ashpër kufizimet në pamjen e evolucionit të sistemit tonë diellor të çuditshëm - me një "vrimë" në qendër - dhe do të vendosë kërkesa të reja për një teori që mund të shpjegojë të gjitha veçoritë. Astronomët tani po përdorin teleskopët më të mëdhenj të Tokës në përpjekje për të gjetur këtë planet misterioz. Zbulimi i tij do të përfundonte kapitullin e parafundit në historinë e gjatë dhe komplekse se si jemi përpjekur të kuptojmë vendin tonë në univers. Dhe kjo histori do të përfundojë vetëm kur më në fund të gjejmë planetë me jetë që rrotullohen rreth yjeve të tjerë.

Ashtu si sekuenca e ADN-së zbulon historinë e migrimeve të lashta të njerëzimit nëpër sipërfaqen e planetit tonë të vogël, simulimet kompjuterike po i lejojnë astronomët të rindërtojnë historinë e mrekullueshme të udhëtimit planetar gjatë miliarda viteve të sistemit diellor. Që nga lindja e tij në një re të errët molekulare deri te formimi i planetëve të parë, te ngjarjet shkatërruese të ndryshimeve të taktikave, sulmi i Jupiterit dhe modeli i Nice, deri te shfaqja e jetës dhe e ndërgjegjes pranë të paktën një prej yjeve në pafundësi. i Rrugës së Qumështit, biografia e plotë e sistemit tonë diellor do të jetë një nga përparimet më domethënëse në shkencën moderne - dhe padyshim një nga historitë më të mëdha të treguara ndonjëherë.

Materiali nga Wikipedia dhe video (film nga US Flight 33 Productions dhe Workaholic Productions).

Sipas ideve moderne, formimi i sistemit diellor filloi rreth 4.6 miliardë vjet më parë me kolapsin gravitacional të një pjese të vogël të një reje gjigante molekulare ndëryjore. Pjesa më e madhe e lëndës përfundoi në qendrën gravitacionale të kolapsit me formimin e mëvonshëm të yllit diellor. Lënda që nuk ra në qendër formoi një disk protoplanetar që rrotullohej rreth tij, nga i cili më pas u formuan planetët, satelitët e tyre, asteroidët dhe trupat e tjerë të vegjël të Sistemit Diellor.

Hipoteza për formimin e sistemit diellor nga një re gazi dhe pluhuri - hipoteza e mjegullnajës - u propozua fillimisht në shekullin e 18-të nga Emmanuel Swedenborg, Immanuel Kant dhe Pierre-Simon Laplace. Zhvillimi i tij i mëtejshëm u zhvillua me pjesëmarrjen e shumë disiplinave shkencore, duke përfshirë astronominë, fizikën, gjeologjinë dhe shkencën planetare. Me ardhjen e epokës së hapësirës në vitet 1950, dhe me zbulimin e planetëve jashtë sistemit diellor (ekzoplanetët) në vitet 1990, ky model i është nënshtruar shumë testeve dhe përmirësimeve për të shpjeguar të dhëna dhe vëzhgime të reja.

Në terma të përgjithshëm, procesi i formimit të sistemit tonë mund të përshkruhet si më poshtë:
Shkaku për kolapsin gravitacional ishte një ngjeshje e vogël (spontane) e substancës së resë së gazit dhe pluhurit (arsye të mundshme për të cilat mund të jenë dinamika natyrore e resë dhe kalimi i një valë shoku nga një shpërthim supernova përmes substancës e resë, etj.), e cila u bë qendra e tërheqjes gravitacionale për substancën përreth - qendra e kolapsit gravitacional. Reja tashmë përmbante jo vetëm hidrogjen dhe helium primordial, por edhe elementë të shumtë të rëndë (Metallicity) të mbetur nga yjet e gjeneratave të mëparshme. Për më tepër, reja në kolaps kishte një moment këndor fillestar.
Gjatë procesit të ngjeshjes gravitacionale, madhësia e resë së gazit dhe pluhurit u zvogëlua dhe, për shkak të ligjit të ruajtjes së momentit këndor, shpejtësia e rrotullimit të resë u rrit. Për shkak të rrotullimit, shkalla e ngjeshjes së reve paralele dhe pingule me boshtin e rrotullimit ndryshonte, gjë që çoi në rrafshimin e resë dhe formimin e një disku karakteristik.
Si pasojë e ngjeshjes, dendësia dhe intensiteti i përplasjeve të grimcave të materies me njëra-tjetrën u rrit, si rezultat i së cilës temperatura e substancës rritej vazhdimisht gjatë ngjeshjes. Rajonet qendrore të diskut nxehen më fort.
Kur temperatura arriti disa mijëra Kelvin, rajoni qendror i diskut filloi të shkëlqejë - u formua një protoyll. Lënda nga reja vazhdoi të binte mbi protoyll, duke rritur presionin dhe temperaturën në qendër. Zonat e jashtme të diskut mbetën relativisht të ftohta. Për shkak të paqëndrueshmërive hidrodinamike, në to filluan të zhvillohen ngjeshje individuale, të cilat u bënë qendra gravitacionale lokale për formimin e planetëve nga lënda e diskut protoplanetar.

Planete tokësore

Një përplasje gjigante e dy trupave qiellorë, ndoshta duke lindur satelitin e Tokës, Hënën.
Në fund të epokës së formimit të planetit, sistemi i brendshëm diellor ishte i populluar nga 50-100 protoplanetë me madhësi që varionin nga hënor në marsian. Rritja e mëtejshme në madhësinë e trupave qiellorë ishte për shkak të përplasjeve dhe bashkimit të këtyre protoplaneteve me njëri-tjetrin. Për shembull, si pasojë e njërës nga përplasjet, Mërkuri humbi pjesën më të madhe të mantelit të tij, ndërsa si pasojë e një tjetri lindi sateliti i Tokës, Hëna. Kjo fazë e përplasjeve vazhdoi për rreth 100 milion vjet derisa kishte vetëm 4 trupa masive qiellore të njohura tani në orbitë.

Një nga problemet e pazgjidhura me këtë model është fakti se ai nuk mund të shpjegojë se si orbitat fillestare të objekteve protoplanetare, të cilat duhej të ishin shumë ekscentrike për t'u përplasur me njëri-tjetrin, mund të përfundonin duke krijuar orbita të qëndrueshme dhe pothuajse rrethore të katër pjesëve të mbetura. planetët. Sipas një hipoteze, këta planetë u formuan në një kohë kur hapësira ndërplanetare përmbante ende një sasi të konsiderueshme materialesh gazi dhe pluhuri, të cilat, për shkak të fërkimit, reduktuan energjinë e planetëve dhe i bënë orbitat e tyre më të lëmuara. Megjithatë, i njëjti gaz duhet të kishte parandaluar shfaqjen e zgjatimeve të mëdha në orbitat fillestare të protoplaneteve. Një hipotezë tjetër sugjeron që korrigjimi i orbitave të planetëve të brendshëm nuk ndodhi për shkak të ndërveprimit me gazin, por për shkak të ndërveprimit me trupat e mbetur më të vegjël të sistemit. Ndërsa trupat e mëdhenj kalonin nëpër një re objektesh të vogla, këto të fundit, për shkak të ndikimit gravitacional, u tërhoqën në rajone me densitet më të lartë dhe kështu krijuan "kreshta gravitacionale" përgjatë rrugës së planetëve të mëdhenj. Rritja e ndikimit gravitacional të këtyre "kreshtave", sipas kësaj hipoteze, bëri që planetët të ngadalësoheshin dhe të hynin në një orbitë më të rrumbullakosur.

Bombardim i rëndë i vonë


Rënia gravitacionale e brezit të asteroidit të lashtë ka të ngjarë të fillojë një periudhë bombardimesh të rënda që ndodhi rreth 4 miliardë vjet më parë, 500-600 milionë vjet pas formimit të sistemit diellor. Kjo periudhë zgjati disa qindra milionë vjet dhe pasojat e saj janë ende të dukshme në sipërfaqen e trupave gjeologjikisht joaktivë të Sistemit Diellor, si Hëna ose Mërkuri, në formën e kratereve të shumta me ndikim. Dhe dëshmia më e vjetër e jetës në Tokë daton në 3.8 miliardë vjet më parë - pothuajse menjëherë pas përfundimit të periudhës së Bombardimeve të Rënda të Vonë.

Përplasjet gjigante janë një pjesë normale (edhe pse kohët e fundit e rrallë) e evolucionit të sistemit diellor. Dëshmi për këtë është përplasja e kometës Shoemaker-Levy me Jupiterin në vitin 1994, rënia e një trupi qiellor në Jupiter në vitin 2009 dhe krateri i meteorit në Arizona. Kjo sugjeron që procesi i grumbullimit në sistemin diellor nuk është ende i plotë, dhe, për rrjedhojë, përbën një rrezik për jetën në Tokë.

Formimi i satelitëve
Satelitët natyrorë janë formuar në shumicën e planetëve të Sistemit Diellor, si dhe në shumë trupa të tjerë. Ekzistojnë tre mekanizma kryesorë të formimit të tyre:

Formimi nga një disk rrethplanetar (në rastin e gjigantëve të gazit)
formimi i fragmenteve të përplasjes (në rastin e një përplasjeje mjaft të madhe në një kënd të ulët)
kapja e një objekti fluturues
Jupiteri dhe Saturni kanë shumë hëna, si Io, Europa, Ganymede dhe Titan, të cilat ndoshta janë formuar nga disqet rreth këtyre planetëve gjigantë në të njëjtën mënyrë që vetë këta planetë janë formuar nga disku rreth Diellit të ri. Kjo tregohet nga madhësia e tyre e madhe dhe afërsia me planetin. Këto veti janë të pamundura për satelitët e fituar përmes kapjes, dhe struktura e gaztë e planetëve e bën të pamundur hipotezën e formimit të hënave përmes një përplasjeje të një planeti me një trup tjetër.

Leksioni 6.3 | Evolucioni i sistemeve planetare. Origjina e planetëve dhe satelitëve të tyre | Vladimir Surdin Lectorium Publikuar: 31 maj 2016

Surdin - Vladimir Georgievich Surdin (lindur më 1 prill 1953, Miass) - astronom sovjetik dhe rus dhe popullarizues i shkencës. Kandidat i Shkencave Fizike Matematike, Profesor i Asociuar. Studiues i lartë në Institutin Astronomik Shtetëror me emrin P. K. Sternberg, profesor i asociuar në Fakultetin e Fizikës të Universitetit Shtetëror të Moskës. Fitues i çmimit Belyaev dhe i Çmimit Iluminist për vitin 2012. Vladimir Surdin është autor dhe redaktor i disa dhjetëra librave shkencorë popullorë mbi astronominë dhe astrofizikën, si dhe shumë artikuj, ese dhe intervista të njohura shkencore. Atij iu dha çmimi Belyaev për një seri artikujsh shkencorë popullorë. Jep leksione popullore në Muzeun Politeknik. , është anëtar i redaksisë së organit të saj të shtypur - buletinit të RAS “Në mbrojtje të shkencës”.

Faqja e Surdinit me të gjithë librat dhe leksionet e botuara që marrin pjesë në disa nga projektet më të mëdha arsimore gjithë-ruse. http://lnfm1.sai.msu.ru/~surdin/

Në serial ka edhe dokumentarë Universi (2007-2012) 7 sezone.
Programi u krijua nga kompanitë amerikane Flight 33 Productions dhe Workaholic Productions.
Sezoni 6, episodi 3, 2011. Si u krijua sistemi diellor Të gjitha kopjet e mëparshme dhe lidhjet me listat e episodeve kanë pushuar së punuari dhe materialet video janë bllokuar nga mbajtësit e të drejtave të autorit. Epo, ata janë dukshëm të vjetëruar, megjithëse ishte një film i bukur, kryesisht vizatimor për fëmijë (animacioni që simulon lëvizjen e objekteve të sistemit diellor është rreth 80%). Kushdo që dëshiron mund të kërkojë me titull, thjesht jam lodhur duke endur librin dhe duke fshirë një video tjetër që mungon. Duket nga ky film mekanizmi i supozuar i formimit të një gjiganti të kuq dhe një xhuxhi të bardhë në evolucionin e ardhshëm të Diellit tonë, pamje në kohën afërsisht të vitit 2010, që atëherë ato duket se kanë ndryshuar pak në këto çështje

Hipoteza për formimin e sistemit diellor nga një re gazi dhe pluhuri - hipoteza e mjegullnajës - u propozua fillimisht në shekullin e 18-të nga Emmanuel Swedenborg, Immanuel Kant dhe Pierre-Simon Laplace. Zhvillimi i tij i mëtejshëm u zhvillua me pjesëmarrjen e shumë disiplinave shkencore, duke përfshirë astronominë, fizikën, gjeologjinë dhe shkencën planetare. Me ardhjen e epokës së hapësirës në vitet 1950, si dhe me zbulimin e planetëve jashtë sistemit diellor në vitet 1990, ky model i është nënshtruar testeve dhe përmirësimeve të shumta për të shpjeguar të dhëna dhe vëzhgime të reja.

Sipas hipotezës së pranuar përgjithësisht aktualisht, formimi i Sistemit Diellor filloi rreth 4.6 miliardë vjet më parë me rënien gravitacionale të një pjese të vogël të një reje gjigante gazi dhe pluhuri ndëryjor. Në përgjithësi, ky proces mund të përshkruhet si më poshtë:

• Shkaktësi i kolapsit gravitacional ishte një ngjeshje e vogël (spontane) e substancës së resë së gazit dhe pluhurit (arsye të mundshme për të cilat mund të jenë dinamika natyrore e resë dhe kalimi i një valë shoku nga shpërthimi përmes substancës së reja, etj.), e cila u bë qendra e tërheqjes gravitacionale për substancën përreth - kolapsi gravitacional i qendrës. Reja tashmë përmbante jo vetëm hidrogjen dhe helium primordial, por edhe elementë të shumtë të rëndë (Metallicity) të mbetur nga yjet e gjeneratave të mëparshme. Për më tepër, reja në kolaps kishte një moment këndor fillestar.
• Gjatë procesit të ngjeshjes gravitacionale, madhësia e resë së gazit dhe pluhurit u zvogëlua dhe, për shkak të ligjit të ruajtjes së momentit këndor, shpejtësia e rrotullimit të resë u rrit. Për shkak të rrotullimit, shkalla e ngjeshjes së reve paralele dhe pingule me boshtin e rrotullimit ndryshonte, gjë që çoi në rrafshimin e resë dhe formimin e një disku karakteristik.
• Si pasojë e ngjeshjes, dendësia dhe intensiteti i përplasjeve të grimcave të materies me njëra-tjetrën u rrit, si rezultat i së cilës temperatura e substancës rritej vazhdimisht gjatë ngjeshjes. Rajonet qendrore të diskut nxehen më fort.
• Kur temperatura arriti disa mijëra Kelvin, rajoni qendror i diskut filloi të shkëlqejë - u formua një protoyll. Lënda nga reja vazhdoi të binte mbi protoyll, duke rritur presionin dhe temperaturën në qendër. Zonat e jashtme të diskut mbetën relativisht të ftohta. Për shkak të paqëndrueshmërive hidrodinamike, në to filluan të zhvillohen ngjeshje individuale, të cilat u bënë qendra gravitacionale lokale për formimin e planetëve nga lënda e diskut protoplanetar.
• Kur temperatura në qendër të protoyllit arriti në miliona kelvin, reaksioni i shkrirjes termonukleare të heliumit nga hidrogjeni filloi në rajonin qendror. Protoylli u shndërrua në një yll të zakonshëm të sekuencës kryesore. Në rajonin e jashtëm të diskut, kondensime të mëdha formuan planetë që rrotulloheshin rreth yllit qendror në afërsisht të njëjtin plan dhe në të njëjtin drejtim.

Evolucioni i mëvonshëm

Më parë, besohej se të gjithë planetët u formuan afërsisht në orbitat ku janë tani, por në fund të shekullit të 20-të dhe fillimit të shekullit të 21-të kjo pikëpamje ndryshoi rrënjësisht. Tani besohet se në agimin e ekzistencës së tij sistemi diellor dukej krejtësisht ndryshe nga sa duket tani. Sipas ideve moderne, sistemi diellor i jashtëm ishte shumë më kompakt në madhësi se sa është tani, ishte shumë më afër Diellit, dhe në sistemin e brendshëm diellor, përveç trupave qiellorë që kanë mbijetuar deri më sot, kishte objekte të tjera jo më të vogla në madhësi se.

Planete tokësore

Një përplasje gjigante e dy trupave qiellorë, ndoshta duke lindur satelitin e Tokës, Hënën.

Në fund të epokës së formimit të planetit, sistemi i brendshëm diellor ishte i populluar nga 50-100 protoplanetë me madhësi që varionin nga hënor në marsian. Rritja e mëtejshme në madhësinë e trupave qiellorë ishte për shkak të përplasjeve dhe bashkimit të këtyre protoplaneteve me njëri-tjetrin. Për shembull, si pasojë e njërës nga përplasjet, Mërkuri humbi pjesën më të madhe të mantelit të tij, ndërsa si pasojë e një tjetri, të ashtuquajturat. Një përplasje gjigante (ndoshta me planetin hipotetik Theia) lindi një satelit. Kjo fazë e përplasjeve vazhdoi për rreth 100 milionë vjet derisa katër trupat masive qiellore të njohura sot mbetën në orbitë.

Një nga problemet e pazgjidhura me këtë model është fakti se ai nuk mund të shpjegojë se si orbitat fillestare të objekteve protoplanetare, të cilat duhej të ishin shumë ekscentrike për t'u përplasur me njëri-tjetrin, mund të përfundonin duke krijuar orbita të qëndrueshme dhe pothuajse rrethore të katër pjesëve të mbetura. planetët. Sipas një hipoteze, këta planetë u formuan në një kohë kur hapësira ndërplanetare përmbante ende një sasi të konsiderueshme materialesh gazi dhe pluhuri, të cilat, për shkak të fërkimit, reduktuan energjinë e planetëve dhe i bënë orbitat e tyre më të lëmuara. Megjithatë, i njëjti gaz duhet të kishte parandaluar shfaqjen e zgjatimeve të mëdha në orbitat fillestare të protoplaneteve. Një hipotezë tjetër sugjeron që korrigjimi i orbitave të planetëve të brendshëm nuk ndodhi për shkak të ndërveprimit me gazin, por për shkak të ndërveprimit me trupat e mbetur më të vegjël të sistemit. Ndërsa trupat e mëdhenj kalonin nëpër një re objektesh të vogla, këto të fundit, për shkak të ndikimit gravitacional, u tërhoqën në rajone me densitet më të lartë dhe kështu krijuan "kreshta gravitacionale" përgjatë rrugës së planetëve të mëdhenj. Rritja e ndikimit gravitacional të këtyre "kreshtave", sipas kësaj hipoteze, bëri që planetët të ngadalësoheshin dhe të hynin në një orbitë më të rrumbullakosur.

Brezi i asteroideve

Kufiri i jashtëm i sistemit të brendshëm diellor shtrihet midis 2 dhe 4 AU. nga Dielli dhe përfaqëson . Hipotezat u parashtruan, por në fund nuk u konfirmuan, për ekzistencën e një planeti midis dhe (për shembull, planetit hipotetik Phaethon), i cili në fazat e hershme të formimit të Sistemit Diellor u shemb në mënyrë që fragmentet e tij u bënë asteroidë që u formuan rripin e asteroideve. Sipas pikëpamjeve moderne, nuk kishte asnjë burim të vetëm protoplanet asteroidësh. Fillimisht, brezi i asteroideve përmbante mjaftueshëm lëndë për të formuar 2-3 planetë me madhësinë e Tokës. Kjo zonë përmbante një numër të madh planetesimalësh që ngjiteshin së bashku, duke formuar objekte gjithnjë e më të mëdha. Si rezultat i këtyre bashkimeve, rreth 20-30 protoplanetë me madhësi që variojnë nga hënor në marsian u formuan në rripin e asteroideve. Megjithatë, që nga koha kur planeti Jupiter u formua në afërsi relative me brezin, evolucioni i këtij rajoni mori një rrugë tjetër. Rezonancat e fuqishme orbitale me Jupiterin dhe, si dhe ndërveprimet gravitacionale me protoplanetët më masivë të këtij rajoni, shkatërruan planetesimalët tashmë të formuar. Duke hyrë në zonën e rezonancës kur një planet gjigant kaloi afër, planetesimalët morën përshpejtim shtesë, u përplasën me trupat qiellorë fqinjë dhe u fragmentuan në vend që të bashkoheshin pa probleme.

Ndërsa Jupiteri migroi në qendër të sistemit, shqetësimet që rezultuan u bënë gjithnjë e më të theksuara. Si rezultat i këtyre rezonancave, planetezmalët ndryshuan ekscentricitetin dhe prirjen e orbitave të tyre dhe madje u hodhën jashtë brezit të asteroidëve. Disa nga protoplanetët masivë u hodhën gjithashtu nga brezi asteroid nga Jupiteri, ndërsa protoplanetët e tjerë ka të ngjarë të migruan në sistemin e brendshëm diellor, ku ata luajtën një rol përfundimtar në rritjen e masës së pak planetëve të mbetur të ngjashëm me Tokën. Gjatë kësaj periudhe të varfërimit, ndikimi i planetëve gjigantë dhe protoplaneteve masive bëri që rripi i asteroidit të "hollohej" në vetëm 1% të masës së Tokës, e cila përbëhej kryesisht nga planetezimale të vegjël. Megjithatë, kjo vlerë është 10-20 herë më e madhe se vlera aktuale e masës së brezit të asteroidëve, e cila tani është 1/2000 e masës së Tokës. Besohet se periudha e dytë e varfërimit, e cila solli masën e brezit të asteroideve në vlerat e saj aktuale, ndodhi kur Jupiteri dhe Saturni hynë në një rezonancë orbitale 2:1.

Ka të ngjarë që periudha e përplasjeve gjigante në historinë e sistemit të brendshëm diellor të ketë luajtur një rol të rëndësishëm në marrjen e rezervave të ujit të Tokës (~ 6·10 21 kg). Fakti është se uji është një substancë shumë e paqëndrueshme për të lindur natyrshëm gjatë formimit të Tokës. Me shumë mundësi, ajo u soll në Tokë nga rajonet e jashtme, më të ftohta të sistemit diellor. Ndoshta ishin protoplanetët dhe planetezmalët e hedhur nga Jupiteri përtej brezit të asteroidëve që sollën ujë në Tokë. Kandidatë të tjerë për rolin e furnizuesve kryesorë të ujit janë edhe brezi kryesor i asteroidëve, i zbuluar në vitin 2006, ndërsa kometat nga brezi Kuiper dhe nga rajone të tjera të largëta supozohet se kanë sjellë jo më shumë se 6% të ujit në Tokë.

Migrimi planetar

Sipas hipotezës së mjegullnajës, dy planetët e jashtëm të sistemit diellor janë në vendin "e gabuar". dhe , "gjigantët e akullit" të Sistemit Diellor, ndodhen në një rajon ku densiteti i ulët i materies së mjegullnajës dhe periudhat e gjata orbitale e bënë formimin e planetëve të tillë një ngjarje shumë të pamundur. Besohet se këta dy planetë fillimisht u formuan në orbita afër Jupiterit dhe Saturnit, ku kishte shumë më tepër materiale ndërtimi, dhe migruan në pozicionet e tyre moderne vetëm qindra miliona vjet më vonë.

Simulimi që tregon vendndodhjen e planetëve të jashtëm dhe Brezit Kuiper: a) Përpara rezonancës orbitale 2:1 të Jupiterit dhe Saturnit b) Shpërndarja e objekteve të brezit të lashtë Kuiper në të gjithë Sistemin Diellor pas zhvendosjes orbitale të Neptunit c) Pasi Jupiteri të nxjerrë Brezin Kuiper objekte jashtë sistemit

Migrimi planetar është në gjendje të shpjegojë ekzistencën dhe vetitë e rajoneve të jashtme të Sistemit Diellor. Përtej Neptunit, Sistemi Diellor përmban Brezin Kuiper dhe, të cilët janë grupime të hapura trupash të vegjël të akullt dhe krijojnë shumicën e kometave të vëzhguara në Sistemin Diellor. Brezi Kuiper aktualisht ndodhet në një distancë prej 30-55 AU. nga Dielli, disku i shpërndarë fillon në 100 AU. nga Dielli, dhe reja Oort është në 50,000 AU. nga ndriçuesi qendror. Megjithatë, në të kaluarën Brezi Kuiper ishte shumë më i dendur dhe më afër Diellit. Buza e saj e jashtme ishte afërsisht 30 AU. nga Dielli, ndërsa skaji i tij i brendshëm ndodhej drejtpërdrejt pas orbitave të Uranit dhe Neptunit, të cilët nga ana tjetër ishin gjithashtu më afër Diellit (afërsisht 15-20 AU) dhe, përveç kësaj, ndodheshin në rend të kundërt: Urani ishte më tej nga Dielli sesa Neptuni.

Pas formimit të Sistemit Diellor, orbitat e të gjithë planetëve gjigantë vazhduan të ndryshojnë ngadalë nën ndikimin e ndërveprimeve me një numër të madh planetesimalësh të mbetur. Pas 500-600 milionë vjetësh (4 miliardë vjet më parë), Jupiteri dhe Saturni hynë në një rezonancë orbitale 2:1; Saturni bëri një rrotullim rreth Diellit pikërisht në kohën që iu desh Jupiterit për të bërë 2 rrotullime. Kjo rezonancë krijoi presion gravitacional në planetët e jashtëm, duke bërë që Neptuni të shpëtonte nga orbita e Uranit dhe të përplasej në brezin e lashtë Kuiper. Për të njëjtën arsye, planetët filluan të hedhin planetet e akullta që i rrethonin në brendësi të Sistemit Diellor, ndërsa ata vetë filluan të largoheshin nga jashtë. Ky proces vazhdoi në një mënyrë të ngjashme: nën ndikimin e rezonancës, planetesimalët u hodhën në sistem nga secili planet pasues që takuan në rrugën e tyre, dhe orbitat e vetë planetëve u larguan gjithnjë e më larg. Ky proces vazhdoi derisa planetesimalët hynë në zonën e ndikimit të drejtpërdrejtë të Jupiterit, pas së cilës graviteti i madh i këtij planeti i dërgoi ata në orbita shumë eliptike ose madje i hodhi jashtë sistemit diellor. Kjo punë, nga ana tjetër, e zhvendosi pak orbitën e Jupiterit nga brenda. Objektet e hedhura nga Jupiteri në orbita shumë eliptike formuan renë Oort dhe objektet e nxjerra nga Neptuni migrues formuan rripin modern të Kuiperit dhe diskun e shpërndarë. Ky skenar shpjegon pse disku i shpërndarë dhe rripi Kuiper kanë masë të ulët. Disa nga objektet e hedhura, duke përfshirë , përfundimisht hynë në rezonancë gravitacionale me orbitën e Neptunit. Gradualisht, fërkimi me diskun e shpërndarë i bëri orbitat e Neptunit dhe Uranit përsëri të qetë.

Ekziston gjithashtu një hipotezë për një gjigant të pestë gazi që iu nënshtrua një migrimi radikal dhe u shty gjatë formimit të pamjes moderne të Sistemit Diellor në periferitë e tij të largëta (duke u bërë planeti hipotetik Tyche ose një tjetër "Planet X") ose edhe përtej tij. kufijtë (duke u bërë një planet jetim).

Konfirmimi i teorisë së një planeti masiv përtej orbitës së Neptunit u gjet nga Konstanin Batygin dhe Michael Brown më 20 janar 2016, bazuar në orbitat e gjashtë objekteve trans-neptuniane. Masa e tij e përdorur në llogaritjet ishte afërsisht 10 masa të Tokës, dhe rrotullimi i tij rreth Diellit supozohet se zgjati nga 10,000 deri në 20,000 vjet Tokë.

Besohet se, ndryshe nga planetët e jashtëm, trupat e brendshëm të sistemit nuk pësuan migrime të konsiderueshme, pasi orbitat e tyre mbetën të qëndrueshme pas një periudhe përplasjesh gjigante.

Bombardim i rëndë i vonë

Rënia gravitacionale e brezit të asteroidit të lashtë ka të ngjarë të fillojë një periudhë bombardimesh të rënda që ndodhi rreth 4 miliardë vjet më parë, 500-600 milionë vjet pas formimit të sistemit diellor. Kjo periudhë zgjati disa qindra milionë vjet dhe pasojat e saj janë ende të dukshme në sipërfaqen e trupave gjeologjikisht joaktivë të Sistemit Diellor, si Hëna ose Mërkuri, në formën e kratereve të shumta me ndikim. Dhe dëshmia më e vjetër e jetës në Tokë daton në 3.8 miliardë vjet më parë - pothuajse menjëherë pas përfundimit të periudhës së Bombardimeve të Rënda të Vonë.

Përplasjet gjigante janë një pjesë normale (edhe pse kohët e fundit e rrallë) e evolucionit të sistemit diellor. Dëshmi për këtë është përplasja e kometës Shoemaker-Levy me Jupiterin në vitin 1994, rënia e një trupi qiellor në Jupiter në vitin 2009 dhe krateri i meteorit në Arizona. Kjo sugjeron që procesi i grumbullimit në sistemin diellor nuk është ende i plotë, dhe, për rrjedhojë, përbën një rrezik për jetën në Tokë.

Formimi i satelitëve

Satelitët natyrorë janë formuar në shumicën e planetëve të Sistemit Diellor, si dhe në shumë trupa të tjerë. Ekzistojnë tre mekanizma kryesorë të formimit të tyre:

• formimi nga një disk rrethplanetar (në rastin e gjigantëve të gazit)
• formimi i fragmenteve të përplasjes (në rastin e një përplasjeje mjaft të madhe në një kënd të ulët)
• kapja e një objekti fluturues

Jupiteri dhe Saturni kanë shumë hëna, të tilla si , dhe , të cilat ndoshta janë formuar nga disqet rreth këtyre planetëve gjigantë në të njëjtën mënyrë që vetë këta planetë janë formuar nga disku rreth Diellit të ri. Kjo tregohet nga madhësia e tyre e madhe dhe afërsia me planetin. Këto veti janë të pamundura për satelitët e fituar përmes kapjes, dhe struktura e gaztë e planetëve e bën të pamundur hipotezën e formimit të hënave përmes një përplasjeje të një planeti me një trup tjetër.

E ardhmja

Astronomët vlerësojnë se Sistemi Diellor nuk do të pësojë ndryshime ekstreme derisa Dielli të mbarojë karburantin e hidrogjenit. Ky moment historik do të shënojë fillimin e kalimit të Diellit nga sekuenca kryesore e diagramit Hertzsprung-Russell në fazë. Megjithatë, edhe në fazën e sekuencës kryesore të një ylli, sistemi diellor vazhdon të evoluojë.

Qëndrueshmëri afatgjatë

Sistemi diellor është një sistem kaotik në të cilin orbitat e planetëve janë të paparashikueshme për periudha shumë të gjata kohore. Një shembull i një paparashikueshmërie të tillë është sistemi Neptun-Pluton, i cili është në një rezonancë orbitale 3:2. Përkundër faktit se vetë rezonanca do të mbetet e qëndrueshme, është e pamundur të parashikohet me ndonjë përafrim pozicioni i Plutonit në orbitë për më shumë se 10-20 milion vjet (koha e Lyapunov). Një shembull tjetër është animi i boshtit të rrotullimit të Tokës, i cili, për shkak të fërkimit brenda mantelit të Tokës, i shkaktuar nga ndërveprimet e baticës me Hënën, nuk mund të llogaritet nga një pikë midis 1.5 dhe 4.5 miliardë vjet në të ardhmen.

Orbitat e planetëve të jashtëm janë kaotike në shkallë të mëdha kohore: koha e tyre Lyapunov është 2-230 milion vjet. Kjo jo vetëm që do të thotë se pozicioni i planetit në orbitë nga kjo pikë në të ardhmen nuk mund të përcaktohet me ndonjë përafrim, por vetë orbitat mund të ndryshojnë jashtëzakonisht. Kaosi i sistemit mund të shfaqet më fuqishëm në një ndryshim në ekscentricitetin e orbitës, në të cilën orbitat e planetëve bëhen pak a shumë eliptike.

Sistemi diellor është i qëndrueshëm në kuptimin që asnjë planet nuk mund të përplaset me një tjetër ose të hidhet jashtë sistemit në disa miliardë vitet e ardhshme. Megjithatë, përtej këtij afati kohor, për shembull, brenda 5 miliardë viteve, ekscentriciteti i orbitës së Marsit mund të rritet në një vlerë prej 0.2, e cila do të çojë në kryqëzimin e orbitave të Marsit dhe Tokës, dhe për rrjedhojë në një kërcënim real të përplasje. Gjatë të njëjtës periudhë kohore, ekscentriciteti i orbitës së Mërkurit mund të rritet edhe më shumë, dhe më pas një kalim i afërt përreth mund ta hedhë Merkurin jashtë Sistemit Diellor, ose ta vendosë atë në një kurs përplasjeje me vetë Venusin ose me Tokën.

Hënat dhe unazat e planetëve

Evolucioni i sistemeve hënore të planetëve përcaktohet nga ndërveprimet e baticës midis trupave të sistemit. Për shkak të ndryshimit në forcën gravitacionale që vepron në planet nga sateliti në rajonet e tij të ndryshme (rajonet më të largëta tërhiqen më dobët, ndërsa ato më të afërta janë më të forta), forma e planetit ndryshon - duket se është pak e shtrirë në drejtim. të satelitit. Nëse drejtimi i rrotullimit të satelitit rreth planetit përkon me drejtimin e rrotullimit të planetit, dhe në të njëjtën kohë planeti rrotullohet më shpejt se sateliti, atëherë kjo "gungë baticore" e planetit do të "ik" vazhdimisht përpara. në lidhje me satelitin. Në këtë situatë, momenti këndor i rrotullimit të planetit do të transferohet në satelit. Kjo do të bëjë që sateliti të fitojë energji dhe gradualisht të largohet nga planeti, ndërsa planeti do të humbasë energjinë dhe do të rrotullohet gjithnjë e më ngadalë.

Toka dhe Hëna janë një shembull i një konfigurimi të tillë. Rrotullimi i Hënës është i fiksuar në baticë në lidhje me Tokën: periudha e orbitës së Hënës rreth Tokës (aktualisht afërsisht 29 ditë) përkon me periudhën e rrotullimit të Hënës rreth boshtit të saj, dhe për këtë arsye hëna gjithmonë përballet me të njëjtën anë drejt Toka. Hëna gradualisht po largohet nga Toka, ndërsa rrotullimi i Tokës gradualisht po ngadalësohet. Në 50 miliardë vjet, nëse i mbijetojnë zgjerimit të Diellit, Toka dhe Hëna do të mbyllen në mënyrë të baticës me njëra-tjetrën. Ata do të hyjnë në të ashtuquajturën rezonancë spin-orbite, në të cilën Hëna do të rrotullohet rreth Tokës për 47 ditë, periudha e rrotullimit të të dy trupave rreth boshtit të saj do të jetë e njëjtë dhe secili prej trupave qiellorë do të jetë gjithmonë i dukshëm. vetëm nga njëra anë për partnerin e saj.

Shembuj të tjerë të këtij konfigurimi janë sistemet e hënave galileane të Jupiterit, si dhe shumica e hënave të mëdha të Saturnit.

Neptuni dhe hëna e tij Triton, fotografuar gjatë fluturimit të misionit Voyager 2. Në të ardhmen, ka të ngjarë që ky satelit të ndahet nga forcat e baticës, duke krijuar një unazë të re rreth planetit.

Një skenar tjetër i pret sistemet në të cilat sateliti lëviz rreth planetit më shpejt sesa rrotullohet rreth vetes, ose në të cilin sateliti lëviz në drejtim të kundërt me drejtimin e rrotullimit të planetit. Në raste të tilla, deformimi i baticës së planetit vazhdimisht mbetet prapa pozicionit të satelitit. Kjo ndryshon drejtimin e transferimit të momentit këndor midis trupave në të kundërtën. e cila nga ana tjetër do të çojë në një përshpejtim të rrotullimit të planetit dhe një reduktim të orbitës së satelitit. Me kalimin e kohës, sateliti do të afrohet me spirale me planetin derisa në një moment ose të bjerë në sipërfaqen ose atmosferën e planetit, ose të copëtohet nga forcat e baticës, duke krijuar kështu një unazë planetare. Një fat i tillë e pret satelitin e Marsit (në 30-50 milionë vjet), satelitin e Neptunit (në 3.6 miliardë vjet) dhe Jupiterin dhe të paktën 16 hëna të vogla të Uranit dhe Neptunit. Në këtë rast, sateliti i Uranit madje mund të përplaset me hënën e tij fqinje.

Dhe së fundi, në llojin e tretë të konfigurimit, planeti dhe sateliti janë të fiksuar në mënyrë të baticës në raport me njëri-tjetrin. Në këtë rast, "gunga e baticës" ndodhet gjithmonë saktësisht nën satelit, nuk ka transferim të momentit këndor dhe, si pasojë, periudha e orbitës nuk ndryshon. Një shembull i një konfigurimi të tillë është Plutoni dhe.



Pyetjet për formimin dhe formimin e sistemit diellor tashmë kanë shqetësuar astronomët e së kaluarës. Por hipoteza e parë e vërtetuar mjaftueshëm e formimit të Diellit dhe planetëve të tij përreth u propozua për herë të parë nga studiuesi O.Yu. Schmidt. Astronomi hodhi hipotezën se trupi qendror, i cili po rrotullohej në një orbitë gjigante rreth qendrës së galaktikës, arriti të kapte një re pluhuri ndëryjor. Nga ky formacion i ftohur pluhuri, u formuan trupa të dendur, të cilët më vonë u bënë planetë.

Llogaritjet kompjuterike të kryera nga studiuesit modernë tregojnë se masa e formimit të reve primare të gazit dhe pluhurit ishte tepër e madhe. Madhësia e resë që e ka origjinën në hapësirën e jashtme fillimisht e tejkaloi shumë madhësinë e sistemit aktual diellor. Me sa duket, përbërja e materialit nga i cili u formuan planetët ishte afër strukturës me atë karakteristikë të mjegullnajave ndëryjore. Pjesa më e madhe e këtij materiali ishte gaz ndëryjor.

Të dhënat e rafinuara sugjerojnë se formimi i sistemit nga Dielli dhe planetët ndodhi në disa faza. Sistemi planetar u krijua në të njëjtën kohë me formimin e vetë yllit. Fillimisht, pjesa qendrore e resë, e cila nuk kishte stabilitet, u tkurr, duke u shndërruar në një të ashtuquajtur protoyll. Në të njëjtën kohë, masa kryesore e reve vazhdoi të rrotullohej rreth qendrës. Gradualisht gazi u kondensua, duke u bërë një solid.

Evolucioni i Diellit dhe Planeteve

Procesi i formimit të sistemit diellor dhe evolucioni i tij pasues ndodhi gradualisht dhe vazhdimisht. Grimca të mëdha të ngurta ranë në pjesën qendrore të resë së gazit dhe pluhurit. Pjesa e mbetur " ", e cila karakterizohej nga çift rrotullues i tepërt, formoi një disk relativisht të hollë me pluhur gazi, i cili u bë gjithnjë e më i dendur, duke u bërë i sheshtë.

Mpiksjet e ftohta të lëndës u përplasën me njëra-tjetrën, duke u bashkuar në trupa më të mëdhenj. Ky proces u lehtësua nga graviteti. Numri i trupave të rinj në sistemin e ardhshëm diellor mund të jetë miliarda. Ishte nga objekte materiale kaq të dendura që më pas u formuan planetët aktualë. Kjo mori shumë miliona vjet.

Planetët më pak masivë u formuan më afër Diellit. Por grimcat më të rënda të materies nxituan në qendër të sistemit. Rrotullimi i planetëve më afër yllit - Mërkuri dhe Venusi - u ndikua fuqishëm nga baticat diellore. Në fazën aktuale të evolucionit të tij, Dielli është një yll tipik i sekuencës kryesore, që lëshon një rrjedhë të qëndrueshme energjie, e cila formohet për shkak të reaksioneve bërthamore që ndodhin në qendër të yllit. Tetë planetë rrotullohen rreth Diellit në orbita të pavarura, nga të cilët Toka është e treta.

Origjina e sistemit diellor është drejtpërdrejt për shkak të forcave gravitacionale. Falë tyre ekziston Universi, galaktikat, yjet dhe planetët. Njerëzit që jetuan shumë shekuj më parë supozuan se duhet të kishte disa forca misterioze që gradualisht kontrollonin botën. Por i pari që krijoi një model matematikor të gravitetit universal ishte Fizikanti, matematikani dhe astronomi anglez Isaac Newton(1642-1727). Ai hodhi themelet e mekanikës qiellore.

Në bazë të punës së Njutonit u shfaqën ligjet empirike të Keplerit. U krijua një teori e lëvizjes së kometave dhe Hënës. Njutoni shpjegoi shkencërisht precesionin e boshtit të tokës. E gjithë kjo konsiderohet ende një kontribut i madh në shkencë. Por filozofi gjerman Immanuel Kant (1724-1804) ishte i pari që shprehu mendimet e tij për formimin e Diellit dhe planetëve.

Në 1755, u botua vepra e tij "Historia e Përgjithshme Natyrore dhe Teoria e Qiellit". Në të, filozofi sugjeroi që të gjithë trupat qiellorë dhe vetë ylli lindën nga një mjegullnajë, e cila fillimisht ishte një re e madhe gazi dhe pluhuri. Kanti ishte i pari që foli për kozmogonia- origjina e botës.

Kjo kërkon forca primare materiale dhe gravitacionale. Por ndërhyrja hyjnore nuk kërkohet në këtë çështje. Kjo do të thotë, bota u ngrit si rezultat i ligjeve fizike dhe Zoti nuk mori pjesë në këtë. Kjo ishte një deklaratë mjaft e guximshme në atë kohë.

Tre fazat e formimit të sistemit diellor

Pikëpamjet moderne mbi origjinën e sistemit diellor përkojnë kryesisht me përfundimet e Kantit. Jo më kot, nëse i besoni Bulgakovit, ai vazhdimisht hante mëngjes me vetë Djallin. Prandaj, filozofi e dinte se çfarë thoshte dhe mendjet e sotme shkencore pajtohen kryesisht me të.

Teoria kryesore sugjeron se në vendin e sistemit aktual diellor 5 miliardë vjet më parë kishte një re gjigante gazesh dhe pluhuri. Ai ishte i madh në përmasa dhe shtrihej mbi 6 miliardë km në hapësirë. Re të ngjashme pluhuri ekzistojnë në shumë cepa të Universit të gjerë. Pjesa më e madhe e tyre përbëhet nga hidrogjeni. Ky është gazi nga i cili fillimisht janë formuar yjet. Pastaj, si rezultat i një reaksioni termonuklear, gazi inert helium fillon të çlirohet. Pjesa e substancave të tjera përbën vetëm 2%.

Në një moment, reja e pluhurit mori një impuls të jashtëm të fuqishëm, që përfaqësonte një çlirim të madh energjie. Mund të ketë qenë një valë goditëse e krijuar nga një shpërthim supernova. Ose është e mundur që nuk ka pasur ndikim të jashtëm. Thjesht për shkak të ligjit të tërheqjes, reja filloi të zvogëlohej në vëllim dhe të bëhej më e dendur.

Ky proces i dha shtysë kolapsit gravitacional. Kjo do të thotë, ndodhi një ngjeshje e shpejtë e masës kozmike. Si rezultat, një bërthamë e nxehtë me një densitet shumë të lartë u shfaq në qendër. Pjesa tjetër e masës u shpërnda përgjatë skajeve të bërthamës. Dhe duke qenë se çdo gjë në hapësirë ​​rrotullohet rreth boshtit të saj, kjo masë ka marrë formën e një disku.

Bërthama u zvogëlua në madhësi, duke rritur temperaturën dhe densitetin e saj. Si rezultat, ajo u shndërrua në protoyll. Ky është emri i një ylli në të cilin ekzistojnë parakushtet për fillimin e një reaksioni termonuklear. Dhe reja e gazit rreth bërthamës u bë gjithnjë e më e dendur.

Më në fund, temperatura dhe presioni në bërthamë arritën një vlerë kritike. Kjo shkaktoi fillimin e një reaksioni termonuklear dhe hidrogjeni filloi të shndërrohej në helium. Protoylli pushoi së ekzistuari dhe në vend të tij u ngrit një yll i quajtur Dielli. I gjithë ky proces zgjati rreth një milion vjet. Sipas standardeve kozmike, shumë pak.

Por më pas filloi një proces tjetër. Retë e gazit dhe pluhurit që rrotulloheshin rreth Diellit filluan të mblidheshin në unaza të dendura. Në secilën prej tyre u formua një mpiksje me një densitet më të lartë. Për më tepër, substancat më të rënda përfunduan në qendër të mpiksjes, dhe ato të lehta krijuan guaskën e jashtme. Kështu u formuan bërthamat e planetëve, të rrethuar nga gazra.

Për ta thënë thjesht, mund të themi se ylli "shpërtheu" predha gazi nga bërthamat më të afërta. Kështu u formuan planetë të vegjël, që rrotullohen pranë Diellit. Kjo Mërkuri, Venusi, Toka dhe Marsi. Dhe planetët e tjerë ishin në një distancë të madhe nga ylli. Ndaj edhe i mbajtën “palltot e gazit”. Ata aktualisht njihen si planetët gjigantë të gazit: Jupiteri, Saturni, Urani dhe Neptuni. Të gjitha këto transformime morën 4 milionë vjet të tjera.

Më pas, satelitët u shfaqën rreth planetëve. Kështu u shfaq Hëna pranë Tokës. Pjesa tjetër e planetëve gjithashtu fituan satelitë. Dhe, në fund, u formua një komunitet i vetëm hapësinor, i cili ekziston edhe sot e kësaj dite.

Kështu e shpjegon shkenca origjinën e sistemit diellor. Nga rruga, kjo teori është gjithashtu e natyrshme në formacione të tjera yjore, prej të cilave ka një numër të pafund në hapësirë. Kush e di, ndoshta diku në humnerën e zezë ka një sistem yjor të ngjashëm me tonin. Aty ka jetë inteligjente dhe, për rrjedhojë, ka një lloj qytetërimi. Është shumë e mundur që një ditë njerëzit të takojnë vëllezër në mendje. Kjo do të jetë ngjarja më e jashtëzakonshme në historinë tonë.