4.6. О препятствиях к полному захвату Солнечной системы негуманоидами Негуманоидам не удалось прорваться к Солнцу ближе, чем орбита планеты Меркурий, потому что излучение Солнца сразу аннигилировало негуманоидные энергии. Негуманоидам не удалась также прямая

Земля - одна из планет Солнечной системы Наша планета вращается с запада на восток вокруг одного из своих диаметров - земной оси, которая пересекается с ее поверхностью в двух диаметрально противоположных точках - Северном и Южном полюсах. Поэтому наблюдателю с Земли

Ещё в XVI в. Джордано Бруно предположил, что звезды, подобно Солнцу, окружены свитой планет и эти миры непрерывно рождаются, развиваются и умирают. Два века спустя в работах немецкого философа Иммануила Канта и французского математика Пьера Симона Лапласа зародилась космогония — наука о происхождении небесных тел. Существует космогония планетная — она изучает проблемы возникновения Земли и планет вообще. С ней тесно связана космогония: звёздная, рассматривающая происхождение звёзд, и прежде всего Солнца — ближайшей к нам звезды.

Движение планет в Солнечной системе упорядочено: они вращаются вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости. Расстояния от одной планеты до другой возрастают закономерно. Орбиты планет близки к окружностям, что и позволяет им вращаться вокруг Солнца миллиарды лет, не сталкиваясь друг с другом. Если движение планет подчиняется одному и тому же порядку, то процесс их образования должен быть единым. Это показали в XVIII в. Иммануил Кант и Пьер Лаплас. Они пришли к выводу, что на месте планет вокруг Солнца первоначально вращалась туманность из газа и пыли. Но откуда взялась эта туманность? И каким образом газ и пыль превратились в крупные планетные тела? Эти вопросы оставались нерешёнными в космогонии XIX и начала ХХ в. Камнем преткновения была и проблема момента количества движения планет. Масса всех планет системы в 750 раз меньше массы Солнца. При этом на долю Солнца приходится лишь 2% общего момента количества движения, а остальные 98% заключены в орбитальном вращении планет. Вплотную этими проблемами нaука занялась лишь во второй половине ХХ в. Почти до конца 80-х гг. раннюю историю нашей планетной системы приходилось «воссоздавать» лишь на основе данных о ней самой. И только к 90-м гг. стали доступны для наблюдений невидимые ранее объекты — газопылевые диски, вращающиеся вокруг некоторых молодых звёзд, сходных с Солнцем.

Газопылевую туманность, в которой возникли планеты, их спутники, мелкие твёрдые тела — метеороиды, астероиды и кометы, называют протопланетным (или допланетным) облаком. Плaнeты вращаются вокруг Солнца почти в одной плоскости, а значит и само газопылевое облако имело уплощенную чечевицеобразную форму, поэтому его называют ещё диском. Учёные полагают, что и Солнце, и диск образовались из одной и той же вращающейся массы межзвёздного газа — протосолнечной туманности.

Начальная фаза пpoтосолнечной туманности — предмет исследования астрофизики и звёздной космогонии. Изучение же её эволюции, приведшей к появлению планет, — центральная задача космогонии планетной. Возраст Солнца насчитывает чуть меньше 5 млрд лет. Возраст древнейших метеоритов почти такой же: 4,5-4,6 млрд лет. Столь же стары и рано затвердевшие части лунной коры. Пoэтому принято считать, что 3емля и другие планеты сформировались 4,6 млрд лет назад. Солнце относится к звёздам так называемого второго поколения Галактики. Самые старые её звёзды значительно (на 8-10 млрд лет) старше Солнечной системы. В Галактике есть и молодые звезды, которым всего 100 тыс. — 100 млн лет (для звезды это совсем юный возраст). многие Из них похожи на Солнце, и по ним можно судить о начальном состоянии нашей системы. Наблюдая несколько десятков подобных объектов, ученые пришли к следующим выводам.

Размер допланетного облака Coлнечной системы должен был превышать радиус орбиты последней планеты — Плутона. химический состав молодого Солнца и окружавшего его газопылевого облака-диска, по-видимому, был одинаков. Общее содержание водорода и гелия достигало в нем 98%. На долю всех остальных, более тяжелых элементов приходилось лишь 2%; среди них преобладали летучие соединения, включающие углерод, азот и кислород: метан, аммиак, вода, углекислота. Расчеты показывают, что в пределах орбиты Плутона, т.е. диска радиусом 40 а.е., общая масса всех планет вместе с утерянными к настоящему времени летучими веществами должна быть составлять 3-5% от массы Солнца. Такую модель облака называют облаком умеренно малой массы, она подтверждается и наблюдениями околозвездных дисков.

Если бы масса облака была сопоставима с массой центрального тела, то должна была бы образоваться звезда — компаньон Солнца (или же надо найти объяснение выбросу огромных излишков вещества из Солнечной системы). Наименее изучена самая ранняя стадия — выделение протосолнечной туманности из гигантского родительского молекулярного облака, принадлежащего Галактике.

Образование допланетных тел

В 40-х гг. академик Отто Юльевич Шмидт выдвинул ставшую общепринятой гипотезу об образовании Земли и других планет из холодных твердых допланетных тел — планетезималей . Распространенная ранее точка зрения, что планеты — это небольшие остатки некогда раскаленных гигантских газовых сгустков солнечного состава, потерявших летучие вещества, пришла в противоречие с науками о Земле. Земля, как показывают исследования, никогда не проходила через огненно-жидкое, т.е. полностью расплавленное состояние. Исследуя шаг за шагом эволюцию допланетного диска, ученые получили последовательность основных этапов развития газопылевого диска, окружавшего Солнце, в систему планет.

Первоначальный размер облака превышал современный размер планетной системы, а его состав соответствовал тому, который наблюдается в межзвездных туманностях: 99% газов и 1% пылевых частиц размерами от долей микрона до сотен микрометров. Во время коллапса, т.е. падения газа с пылью на центральное ядро (будущее Солнце), вещество сильно разогревалось, и межзвездная пыль могла частично или полностью испариться. Таким образом, на первой стадии облако состояло почти целиком из газа, притом хорошо перемешанного благодаря высокой турбулентности — разнонаправленному, хаотичному движению частиц. По мере формирования диска турбулентность стихает. Это занимает немного времени — около 1000 лет. При этом газ охлаждается и в нем вновь образуются твердые пылевые частицы. Таков первый этап эволюции диска.

Для остывающего допланетного облака характерно очень низкое давление — менее десятитысячной доли атмосферы. При таком давлении вещество из газа конденсируется непосредственно в твердые частички, минуя жидкую фазу. Первыми конденсируются самые тугоплавкие соединения кальция, магния, алюминия и титана, затем магниевые силикаты, железо никель. После этого в газовой среде остаются лишь сера, свободный кислород, азот, водород, все инертные газы и некоторые летучие элементы. В процессе конденсации становятся активными пары воды, окисляющие железо и образующие гидратированные соединения. Основные же космические элементы — водород и гелий — остаются в газообразной форме. Для их конденсации потребовались бы температуры, близкие к абсолютному нулю, ни при каких условиях недостижимые в облаке. Химический состав пылинок в допланетном диске определялся температурой, которая падала по мере удаления от Солнца. К сожалению, рассчитать изменение температуры в допланетном облаке очень трудно. Химический состав планет земной группы показывает, что они состоят в основном из веществ, конденсировавшихся при высоких температурах. В составе ближней части пояса астероидов преобладают каменистые тела. По мере удаления от Солнца в поясе астероидов увеличивается число тел, которые содержат обогащенные водой минералы и некоторые летучие вещества. Их удалось обнаружить в метеоритах, являющихся осколками астероидов. Среди малых планет, по-видимому, нет или очень немного ледяных тел. Следовательно, граница конденсации водяного льда должна быть проходить за ними, не ближе внешнего края пояса астероидов — в три с лишним раза дальше от Солнца, чем Земля.

В то же время крупнейшие спутники Юпитера — Ганимед и Каллисто — наполовину состоят из воды. Они находятся на гораздо большем расстоянии от Солнца, чем пояс астероидов. Значит, водяной лед конденсировался во всей зоне образования Юпитера. Начиная с орбиты Юпитера и дальше в допланетном облаке должны были преобладать ледяные пылинки с вкраплениями более тугоплавких веществ. В области внешних планет, при еще более низкой температуре, в составе пылинок оказались льды метана, аммиака, твердая углекислота и другие замерзшие летучие соединения. Подобный состав в настоящее время имеют кометные ядра, залетающие в окрестности Земли с далекой периферии Солнечной системы. Первые конденсаты — пылинки, льдинки — сразу после своего появления начинали двигаться сквозь газ к центральной плоскости облака. Чем крупнее были частицы, тем быстрее они оседали, так как при своем движении более крупные частицы встречают меньшее сопротивление газа на единицу массы.

На втором этапе завершалось образование тонкого пылевого слоя — пылевого субдиска — в центральной плоскости облака. Расслоение облака сопровождалось увеличением размеров частиц до нескольких сантиметров. Сталкиваясь друг с другом, частицы слипались, при этом скорость их движения к центральной плоскости увеличивалась и рост тоже ускорялся. В некоторый момент плотность пыли в субдиске приблизилась к критическому значению, превысив плотность газа уже в десятки раз. При достижении критической плотности пылевой слой делается гравитационно неустойчивым. Даже очень слабые уплотнения, случайно возникающие в нем, не рассеиваются, а наоборот, со временем сгущаются. Сначала в нем могла образоваться система колец, которые, уплотняясь, также теряли свою устойчивость и на третьем этапе эволюции диска распадались на множество отдельных мелких сгустков.

Из-за вращения, унаследованного от вращающегося диска, эти сгустки не могут сразу сжаться до плотности твердых тел. Но, сталкиваясь друг с другом, они объединяются и все более уплотняются. На четвертом этапе образуется рой допланетных тел размером около километра; первоначальное число их достигает многих миллионов. Описанный путь образования тел возможен, если пылевой субдиск очень плоский: его толщина должна быть во много раз меньше диаметра. Такие объекты существуют и ныне, например кольца Сатурна. Другой путь формирования допланетных тел помимо гравитационной конденсации — это их прямой рост при столкновениях мелких частиц. Они могут слипаться лишь при небольших скоростях соударений, при достаточно разрыхленной поверхности контакта или в случае повышенной силы сцепления. Такие тела, каким бы из двух путей они ни возникли, послужили строительным материалом для формирования планет, спутников и метеорных тел.

Ученые предполагают, что допланетные тела, образовавшиеся на периферии облака при очень низкой температуре, сохранились до сих пор в кометном облаке, куда они были заброшены гравитационными возмущениями планет-гигантов.

Аккумуляция планет

Образование допланетных тел в газопылевом облаке продолжалось десятки тысяч лет — крайне незначительный срок в космогонической шкале времени. Дальнейшее объединение тел в планеты — аккумуляция планет — гораздо более длительный процесс, занявший сотни миллионов лет. Детально восстановить его очень трудно: последующая геологическая стадия, длящаяся уже более 4 млрд лет, к настоящему времени стерла особенности начального состояния планет. Допланетный рой представлял собой сложную систему большого числа тел. Они обладали неодинаковыми массами и двигались с разными скоростями. Помимо общей для всех тел на данном расстоянии от Солнца скорости обращения по орбите эти тела имели дополнительные индивидуальные скорости со случайно распределенными направлениями. В допланетном облаке самыми многочисленными всегда были мелкие частицы и тела. Меньшую долю составляли тела промежуточных размеров. Крупных тел, сравнимых с Луной или Марсом, было совсем мало.

Эволюция облака вела к тому, что именно в немногих крупных телах сосредотачивались основная масса всего планетарного вещества. Эта иерархия сохранилась и до наших дней: совокупная масса планет намного выше общей массы всех малых тел — спутников, астероидов, комет и пылевых частиц. Крупные тела своим гравитационным влиянием постепенно увеличивают хаотические скорости планетезималей. Каждое сближение двух тел меняет характер их движения по околосолнечным орбитам. Таким образом, в течение этого периода идет «раскачка» системы от очень плоского диска к более утолщенному. При этом тела приобретают тем большие хаотические скорости, чем меньше их масса, и наоборот. Растут тела очень неравномерно. Самое крупное из них в любой кольцевой зоне, где орбиты остальных тел пересекаются с его орбитой, получает привилегированное положение и в перспективе может стать зародышем планеты.

Роль соударений можно пояснить на примере современного пояса астероидов, где последствия ударов неодинаковы для разных тел. В нынешнее время хаотические скорости астероидов составляют примерно 5 км/с, с такими же скоростями они сталкиваются с мелкими телами. Энергия удара при падении тела на поверхность астероида обычно так велика, что разрушается не только само упавшее тело, но и часть астероида. Образуется ударный кратер, выбросы из которого разлетаются со скоростями сотни метров в секунду. Разлетающееся вещество вновь падает на поверхность астероида только в том случае, если он обладает достаточным тяготением. Все астероиды современного пояса теряют массу при столкновениях. Лишь несколько самых больших в лучшем случае способны сохранить свою массу. Точно так же и столкновения планетоземалей приводили к росту лишь наиболее крупных из них.

Внутреннюю часть Солнечной системы образуют планеты земной группы — от Меркурия до Марса. Состав этих планет свидетельствует, что их рост происходил в отсутствие легких газов за счет каменистых частиц и тел, содержавших различное количество железа и других металлов. Главное условие роста тел при столкновениях — их низкие относительные скорости на начальном этапе. Чтобы тела достигли километровых размеров, хаотические скорости не должны превышать 1 м/с. Это возможно, только если нет сильного воздействия из вне. В зоне роста планет земной группы внешние воздействия были слабы, лишь в зоне Марса сказалось влияние Юпитера, замедлявшее его рост и уменьшавшее массу. В поясе астероидов, наоборот, явно прослеживается возмущающее влияние соседей планеты-гиганта Юпитера. Стадия объединения планетезималей в планеты и их рост длилась более 100 млн лет.

Период рассеяния газа из зоны земных планет продолжается не более 10 млн лет. В основном газ выдувался солнечным ветром, т.е. потоками заряженных частиц, выбрасываемых с поверхности Солнца со скоростями сотни километров в секунду. Солнечный ветер очистил от газа не только область планет земной группы, но и более отдаленные пространства планетной системы. Однако планеты-гиганты Юпитер и Сатурн уже успели вобрать в себя огромное количество вещества, подавляющую часть массы всей планетной системы. Как же формировались планеты-гиганты? Их зародыши могли возникать двумя путями: через гравитационную неустойчивость газовых масс допланетного диска или путем нарастающего захвата газовой атмосферы на массивном ядре из планетезималей. В первом случае масса допланетного облака должна была составлять значительную долю массы Солнца, а состав планет-гигантов должен совпадать с солнечным. Ни то ни другое не соответствует фактам. Исследования последних лет показали, что в ядрах Юпитера и Сатуна, по-видимому, присутствуют элементы тяжелее водорода и гелия, составляющее по меньшей мере 5-6% массы планеты. Это существенно больше, чем можно было бы ожидать при солнечном содержании химических элементов. Значит, более вероятен второй путь: сначала, как и у планет земной группы, образуется массивное ядро-зародыш из каменистых и ледяных планетезималей, а затем оно наращивает водородно-гелиевую оболочку.

Процесс присоединения вещества называют аккрецией . Начиная с одной-двух масс Земли, тело может не только удерживать газовую атмосферу на поверхности, но и в ускоряющемся темпе захватывать новые порции газа, если на пути его движения имеется газовая среда. Продолжительность этого процесса намного короче, чем стадия образования ядра-зародыша. По расчетам ученых, рост ядра Юпитера длится десятки, а ядра Сатурна — сотни миллионов лет. Пока ядро, погруженное в газ, невелико, оно присоединяет лишь небольшую атмосферу, находящуюся в равновесии. Но при некоторой критической массе (2-3 массы Земли) газ начинает в возрастающем темпе выпадать на тело, сильно увеличивая его массу. На стадии быстрой аккреции всего за несколько сот лет Юпитер вырос до массы, превышающей 50 масс Земли, поглотив газ из сферы своего гравитационного влияния. Затем скорость аккреции упала, так как газ мог поступать к планете лишь путем медленной диффузии из более широкой зоны диска.

Одновременно Юпитер продолжал расти за счет твердых планетезималей, а те, что не были им поглощены, могли быть отброшены его тяготением либо внутрь, в зону астероидов и зону Марса, либо прочь из Солнечной системы. Юпитер сообщал твердым телам скорости больше скорости освобождения: для того чтобы покинуть Солнечную систему с орбиты Юпитера, достаточно скорости всего 18 км/с, а тело, пролетающее от Юпитера на расстоянии нескольких его радиусов, разгоняется до десятков км/с.

Сатурн формировался аналогичным образом. Но его ядро росло не так быстро и достигло критической массы позднее. К этому времени из-за действия солнечного ветра газа осталось меньше, чем в зоне Юпитера к началу его аккреции. Вот почему по сравнению с Юпитером Сатурн содержит в несколько раз больше конденсируемого вещества и еще сильнее отличается по составу от Солнца. Уран и Нептун росли еще медленнее, а газ из внешней зоны диссипировал быстрее. Когда эти планеты достигли критической массы, газа в их зонах почти не осталось. Поэтому на долю водорода и гелия приходится лишь около 10% массы Урана, Нептун же содержит их еще меньше. Главными составляющими этих тел являются вода, метан и аммиак, а также окислы тяжелых элементов; газы входят в планетные атмосферы. Двухступенчатая схема образования планет-гигантов (формирование ядер из конденсированных веществ и газовая аккреция на эти ядра) подтверждается фактами. Во-первых, выяснилось, что современные массы ядер Юпитера и Сатурна, а также массы Урана и Нептуна без их атмосфер имеют близкие значения: 14-20 масс Земли, тогда как доля газов — водорода и гелия — в них закономерно уменьшается по мере удаления от Солнца. Во-вторых, существуют такие «вещественные доказательства» ранней истории планет-гигантов, как их спутники и кольца. Аккреция газа на планеты сопровождается образованием вокруг них газопылевых дисков, в которых формируются спутники.

На стадии быстрой аккреции освобождалось огромное количество энергии, и верхние слои планет сильно нагревались. Максимальная температура поверхности Юпитера и Сатурна, по-видимому, составляла несколько тысяч градусов — почти как у звезд. В диске Юпитера, где формировались его спутники, на близких расстояниях от планеты температура была выше точки конденсации водяного пара, а на более далеких — ниже. И действительно, ближние спутники Юпитера, включая Ио и Европу, состоят из каменистых веществ, а более отдаленные — Ганимед и Каллисто — наполовину из водяного льда. У Сатурна в диске температура была ниже, поэтому лед там конденсировался на всех расстояниях (частицы колец Сатурна и все его близкие спутники — ледяные).

Образование астероидов

Общая масса всех астероидов, заполняющих зону на расстоянии 2-4 а.е. от Солнца, не превышает массы Луны. Если вещество в допланетном диске распределялось достаточно равномерно, то первоначально в зоне астероидов могло содержаться в 100-1000 раз больше вещества, чем в настоящее время. Пояс астероидов — это несостоявшаяся планета. Такое определение впервые дал О.Ю. Шмидт, предположивший, что процессу аккумуляции планеты помешало соседство массивного Юпитера. Сегодня ясно, что дело обстояло сложнее. Высокие хаотические скорости астероидов (5 км/с) не могли быть порождены современными возмущениями Юпитера даже за весьма длительные промежутки времени. Сами астероиды совершенно неспособны совершить подобную «раскачку». Следовательно, искать причину больших хаотически скоростей, а заодно и «опустошения» астероидного пояса нужно в прошлом, в процессе аккумуляции планет. В нем скрыт ответ на вопрос, почему именно рост Юпитера мог обогнать образование планеты, более близкой к Солнцу.

При одинаковой плотности конденсированного вещества в зоне «питания» планета формируется тем быстрее, чем короче период ее обращения вокруг Солнца. У астероидов период обращения составляет 3-6 лет, а у Юпитера — около 12 лет. Во всех моделях допланетного диска плотность с увеличением расстояния от Солнца убывает. Как же объяснить преимущество Юпитера? Ученые доказали, что в пределах зоны астероидов летучие вещества присутствовали в газообразном состоянии, тогда как на расстоянии Юпитера проходила граница конденсации паров воды. Это привело к тому, что рост допланетных тел в зоне Юпитера ускорился: гравитационная неустойчивость проявилась раньше; сгущения (в основном ледяные) были больше, чем в зоне астероидов; твердые тела, в которые они превращались, росли намного стремительнее.

Гравитационные возмущения Юпитера особенно сильно действуют на астероиды, периоды обращения которых вокруг Солнца соизмеримы с периодом Юпитера. Их орбиты становятся вытянутыми, они могут пересекать орбиту Марса и даже Земли. Их осколками являются метеориты, выпадающие на Землю. Вещественный состав метеоритов свидетельствует о том, что астероиды сформировались как отдельные тела 4,6 млрд лет назад, т.е. в ту же эпоху, что и планеты. Кометы представляют собой небольшие тела поперечником 5-10 км. Состоят они в основном из водяного льда с вкраплениями льдов летучих соединений, способных конденсироваться лишь при очень низких температурах. Рассматривались два варианта происхождения комет: в межзвездном пространстве и на периферии Солнечной системы. Кометные орбиты — не параболы, а скорее очень вытянутые эллипсы с большими полуосями порядка 100 тыс. астрономических единиц. Поэтому кометы должны принадлежать Солнечной системе. По современным представлениям кометы — побочный продукт образования планет-гигантов. Это ледяные планетезимали, заброшенные формировавшимися планетами — Юпитером, Сатурном, Ураном и Нептуном — не очень далекую периферию нашей системы. Там кометы образуют гигантское разреженное облако, так называемое облако Оорта.

Как появились спутники планет

В современной планетной космогонии формирование спутников мыслится как сопутствующий процесс. О.Ю. Шмидт писал: «При образовании планет, в процессе сближения частиц с крупными зародышами планет, некоторые из частиц, сталкиваясь, настолько теряли скорость, что выпадали из общего роя и начинали обращаться вокруг планеты. Таки образом, около планетного зародыша образуется сгущение — рой частиц, обращающихся около него по эллиптическим орбитам. Эти частицы также сталкиваются, изменяют свои орбиты. В уменьшенном масштабе в этих роях будут происходить те же процессы, что и при образовании планет. Большинство частиц упадет на планету, часть же их будет образовывать околопланетные зародыши — будущие спутники планет…».

Развитие этой идеи показало, что появление околопланетных роев во время образования планет неизбежно, вопрос лишь в том, сколько массы может быть захвачено той или иной планетой и сколько спутников уцелеет в дальнейшем. Важную роль в эволюции спутниковых систем играет приливное трение. Солнечные приливы затормозили вращение близких к Солнцу планет — Меркурия и Венеры, а они в свою очередь воздействовали на имевшиеся у них в прошлом спутники, замедляя из обращение. Спутники должны были постепенно приблизиться к планетам и упасть на их поверхность. Луна же, наоборот, из-за быстрого вращения Земли постепенно удаляется от нашей планеты вследствие приливного трения. Сама Луна могла образоваться лишь из массивного околоземного роя. Спутники Марса очень малы и по своим свойствам напоминает астероиды. Не исключено, что они — продукт столкновений тел астероидного пояса, залетевших в зону Марса. Следовательно, спутники планет земной группы столь различны, что для понимания их образования нужен индивидуальный подход. Спутники планет-гигантов, напротив, многочисленны и дают богатый материал для проверки общих космогонических идей.

Согласно схеме Шмидта, необходимо учитывать также присутствие газа, преобладавшего над твердым веществом в зоне образования планет-гигантов и их спутников. Вместо околопланетных роев из твердых частиц вокруг планет должны были образовываться газопылевые аккреционные диски, в которых спутники формировались из пылевых субдисков. Газовая составляющая в них не вошла, поскольку массы спутников слишком малы, чтобы началось присоединение газа. Аккумуляция спутников из околопланетных дисков повторяла многие черты образования планет: движение почти в одной плоскости, совпадающей с экватором материнской планеты, и в одном направлении; закономерно увеличивающиеся интервалы между орбитами по мере удаления от планеты. В системе Юпитера явно прослеживается раннее прогревание диска, обеспечивающее каменистый состав ближних спутников — Амальтеи, Ио, Европы. Это позволяет сравнивать растущий Юпитер с «маленьким Солнцем».

Однако аналогия спутниковых систем и планетной системы не может быть полной, так как все процессы вблизи планет во многом зависят еще и от Солнца. Размеры спутниковых систем в десятки и сотни раз меньше расстояний между планетами, соответственно длительность процессов в них намного короче. Некоторые близкие спутники Сатурна (Мимас, Энцелад) за время формирования системы могли успеть вырасти, разрушиться при бомбардировке допланетными телами и вновь аккумулироваться на своих орбитах. Отдаленные спутники, которые обычно обращаются по вытянутым и сильно наклоненным или даже обратным орбитам, находятся под влиянием столь сильных гравитационных возмущений Солнца, что их орбиты меняют свои параметры буквально при каждом обороте вокруг планеты. Эти спутники в отличие от регулярных, образовавшихся в дисках, могли быть захвачены планетами-гигантами при столкновениях астероидов, залетевшых в окрестности планет.

В некотрых системах обнаруживаются следы очень крупных столкновений: удивительно маленький наклон оси Урана к эклиптике, повлиявший также на ориентацию орбит всех его спутников и колец; противовращение Тритона по сравнению с вращением Нептуна вокруг своей оси и др.

На этот вопрос поможет ответить ведущая теория, которую принято называть «протопланетной гипотезой». Согласно ей, небольшие космические объекты влетали друг в друга, из-за чего происходило их соединение. Именно так формировались гиганты нашей планетарной системы, в том числе и «газовый гигант» Юпитер. Сам процесс формирования планет очень интересен и до конца еще не разгадан.

Все началось с рождения нашего светила – звезды по имени Солнце

Вышесказанная теория гласит, что примерно 4,6 миллиардов лет назад на месте нашей планетарной системы не было практически ничего, кроме газа и мелкодисперсной пыли. Данные составляющие образовывают туманности, о которых в современное время часто говорят астрофизики. Примером таких объектов является «Туманность Ориона».

Однажды, как считают планетологи, произошло некое событие, которое изменило давление в центральной части туманности. Возможно, данным событием являлся взрыв «сверхновой» либо пролет массивного космического объекта в непосредственной близости. В любом случае, после этого события туманность распалась, а в ее центре образовался диск. Давление в центральной части диска возросло настолько, что атомы водорода стали контактировать друг с другом, причем довольно тесно. До этого они спокойно сосуществовали и свободно перемещались в облаке. Контакт между атомами водорода заставил их слиться и превратиться в гелий. Таким образом, сформировался солнечный «зародыш», который в дальнейшем стал центром (ядром) светила.

Чтобы сформироваться, светилу понадобилось около 99% космического стройматериала, который располагался вокруг него. Но 1% материи все еще оставался свободным. Именно из него родились планеты, о которых мы знаем ныне практически все.

Вселенский хаос

Несмотря на то, что на ранней стадии формирования наша планетарная система находилась в хаосе, планеты формировалась с завидной скоростью. Газообразные вещества и космическая мелкодисперсная пыль быстро собирались в «сгустки». Светило уже тогда было настолько горячим, что испаряло любой лед, находившийся рядом с ним. Постепенно рождались и приобретали свою теперешнюю форму планеты. Каменистыми стали те объекты, которые располагались ближе к светилу, а газовыми – максимально отдаленные от него.

Согласно многим теориям, в нашей планетарной системе изначально было больше составляющих. Маленькие объекты постоянно врезались в большие, после чего становились их частью. Существует даже мнение, что когда-то в нашу Землю впечатался объект, по размеру сопоставимый с планетой Марс. Почему происходила данная «космическая бомбардировка», ученые не могут понять по сей день. Возможно, причиной тому являлись «газовые гиганты», которые постоянно тревожили остальных своим присутствием. Пролетая, они сбивали с орбиты «карликов-планет», которые потом врезались в более крупные объекты.

Можно ли считать, что на сегодняшний день все планеты Солнечной системы сформировались

Так думать не следует, так как в вышесказанной планетарной системе еще имеются объекты, которые теоретически могли бы стать планетами. К примеру, астероидный пояс, расположенный между гигантом-Юпитером и Марсом. Если бы гравитация первой планеты была бы мене сильной, возможно, астероиды сформировались бы в цельный космический объект. Кроме этого, через нашу систему постоянно пролетают кометы, метеориты и прочие объекты. Астрономы называют их «космическими кирпичиками» и не зря.

Теориям, подобным вышеописанной, можно доверять, так как астрономы проверяют их несколько раз с помощью современной технологии – компьютерного моделирования. Перед тем, как предложить теорию, специалисты создают несколько компьютерных моделей. В каждой из них события развиваются по-разному. Приемлемым вариантом будут считать тот, результат которого максимально соответствует действительности.

2. Происхождение планет

Предполагается, что планеты возникли одновременно (или почти одновременно) 4,6 млрд. лет назад из газово-пылевой туманности, имевшей форму диска, в центре которого располагалось молодое Солнце. Образование звезд и планетных систем -- это, по-видимому, все-таки единый процесс, происходящий в результате конденсации облака межзвездного газа в силу его гравитационной неустойчивости.

Таким образом, протопланетная туманность образовалась вместе с Солнцем из межзвездного вещества, плотность которого превысила критические пределы. По некоторым данным (присутствие специфических изотопов в метеоритах), такое уплотнение произошло в результате относительно близкого взрыва сверхновой звезды. Взрыв сверхновой мог ускорить и стимулировать процесс конденсации, а также обеспечить содержание в составе газовой туманности тяжелых элементов. Допланетное облако было мало массивным. Если бы его масса превышала 0,15 массы Солнца, оно аккумулировалось бы не в систему планет, а в звездообразный спутник Солнца.

Протопланетное облако было неустойчивым, оно становилось все более плоским, конденсировалось в уплотненный диск, в нем возникали неустойчивости, которые приводили к образованию ряда колец, а газовые кольца превращались в газовые сгустки -- протопланеты. Протопланеты сжимались, твердые пылинки сближались, сталкивались, образовывали тела все больших размеров. В относительно короткий срок (10 n лет, где, по разным оценкам, n = 5--8) сформировались девять больших планет.

В настоящее время господствует идея холодного, а не горячего, начального состояния Земли и других планет Солнечной системы, которые возникли в результате аккреции частиц и твердых тел газово-пылевого протопланетного облака, окружавшего Солнце. Однако пока не решен вопрос, была ли Земля гомогенна или гетерогенна к концу своего формирования, образовались ли ядро, мантия и кора в результате гетерогенной аккреции или же наша планета создавалась из гомогенного материала, который затем подвергался дифференциации в процессе последующей геологической истории. Большинство исследователей придерживаются модели гетерогенной аккреции. (Хотя вопрос о разделе вещества допланетного облака на железные и силикатные частицы пока окончательно не решен.)

Астероиды, кометы, метеориты являются, вероятно, остатками материала, из которого сформировались планеты. Астероиды сохранились до нашего времени благодаря тому, что подавляющее большинство их движется в широком промежутке между орбитами Марса и Юпитера. Аналогичные каменистые тела, некогда существовавшие во всей зоне планет земной группы, давно либо присоединились к этим планетам, либо разрушились при взаимных столкновениях, либо были выброшены на пределы этой зоны вследствие гравитационного воздействия планет.

Происхождение систем регулярных спутников (т.е. движущихся в направлении вращения планеты по почти круговым орбитам, лежащим в плоскости ее экватора) авторы космогонических гипотез обычно объясняют повторением в малом масштабе того же процесса, который они предлагают для объяснения образования планет Солнечной системы. Такие спутники есть у Юпитера, Сатурна, Урана. Происхождение иррегулярных спутников (т.е. таких, которые обладают обратным движением) эти теории объясняют захватом.

Что касается Луны, то наиболее вероятным является ее образование на околоземной орбите (возможно, из нескольких крупных спутников, которые в конечном счете объединились в одно тело -- Луну, что обеспечило ее быстрое нагревание), хотя продолжают обсуждаться и маловероятные гипотезы захвата Землей готовой Луны и отделения Луны от Земли.

Аналіз гіпотез виникнення Землі і Сонячної системи

Спостерігаючи за річним переміщенням Сонця серед зірок, стародавні люди навчилися завчасно визначати настання тієї або іншої пори року. Вони розділили смугу неба уздовж екліптики на 12 сузірїв...

Влияние Луны как естественного спутника на планету Земля

Происхождение Луны окончательно еще не установлено. Проблема в том, что у нас слишком много предположений и слишком мало фактов. Все это происходило настолько давно, что ни одну из гипотез невозможно проверить...

Возникновение и развитие звезд

В общих чертах эволюцию протозвезды можно разделить на три этапа, или фазы. Первый этап - обособление фрагмента облака и его уплотнение - мы уже рассмотрели. Вслед за ним наступает этап быстрого сжатия...

Гравитационные измерения

Многие явления в природе объясняются действием сил всемирного тяготения. Движение планет в Солнечной системе, искусственных спутников Земли, траектории полета баллистических ракет...

Зарождение Солнечной системы

Планеты Солнечной системы состоят из солнечного вещества низких энергий (ВНЭ), выброшенного из глубин солнца в результате движения его внутренних категориях взрывов в ходе его звездной эволюции. Первый взрыв электронов произошел 5, 726 млрд...

Земля - планета Солнечной системы

Возраст наиболее древних пород, обнаруженных в образцах лунного грунта и метеоритах, составляет примерно 4,5 млрд лет. Расчеты возраста Солнца дали близкую величину - 5 млрд лет. Принято считать, что все тела...

Земля как планета солнечной системы. Проблемы целостного освоения Земли

Земля - единственная планета, на которой в течение миллиардов лет развиваются различные формы жизни. Известно несколько гипотез о происхождении Земли. Почти все они сводятся к тому...

Современные представления о мегамире

Солнце - плазменный шар (плотность 1,4 г/см3, с температурой поверхности 6 тыс. К) в атмосфере которого - короне - происходят вспышки - протуберанцы. Излучение Солнца - солнечная активность - имеет цикл 11 лет. Хойл Ф., Галактики, ядра и квазары...

Солнечная система

Происхождение Солнечной системы из газопылевого облака межзвездной среды является наиболее признанной концепцией. Высказывается мнение, что масса исходного для образования Солнечной системы облака была равна 10 массам Солнца...

Первая теория образования Солнечной системы, предложенная в 1644 г. Декартом, имеет заметное сходство с теорией, признанной в настоящее время. По представлениям Декарта, Солнечная система образовалась из первичной туманности [Приложение1. Рис.3]...

Эволюция Вселенной

Вселенная - это весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Во все времена люди хотели знать, как возник наш мир...

Ядерный синтез. Образование планетных систем

Решение вопроса о происхождении солнечной системы встречает основную трудность в том, что другие подобные системы в других стадиях развития мы не наблюдаем. Нашу солнечную систему не с чем сравнивать. Правда, около некоторых ближайших звезд...