Одним із головних питань, відповідь на яке досі шукають дослідники космічного простору, є питання про народження Сонячної системи. Вивчення небесних тіл цієї області допомагає формувати нові та більш логічні гіпотези щодо походження нашої зоряної системи. Пошук розгадки спонукає людство до вдосконалення дослідницької техніки, а також до розширення горизонтів розуміння Всесвіту.
Коли і як з’явилася Сонячна система?
Найбільш визнаною в науковій спільноті гіпотезою щодо утворення Сонячної системи є небулярна модель. Її основна ідея полягає в тому, що наша зоряна система сформувалася з газопилової хмари.
Першим небулярну гіпотезу сформулював німецький філософ Іммануїл Кант у 1755 році, а згодом її розвинув французький математик П’єр-Симон Лаплас. Надалі ця модель неодноразово вдосконалювалася, а сучасні спостереження за екзопланетами та протозоряними дисками підтверджують її основні положення.
Згідно з цією гіпотезою, Сонце та планети утворилися з масивної водневої хмари близько 4,6 мільярда років тому. Формування самого Сонця зайняло близько 50 мільйонів років, а повне становлення планетної системи тривало сотні мільйонів років.
Етапи формування Сонячної системи
Розглянемо основні положення небулярної гіпотези виникнення Сонячної системи.
Утворення Сонця
Спочатку формується центральна зоря. Вона виникає з величезної хмари холодного водню. У певний момент воднева маса починає швидко стискатися під дією гравітаційних сил, тобто колапсує. Від неї відокремлюються фрагменти, які також зазнають гравітаційного колапсу та стискаються до розмірів зір. Ці частини хмари називають протозоряними туманностями.
Туманність поступово притягує до себе величезні маси міжзоряного пилу й газу, що спричиняє її обертальний рух. У центральній частині цієї області газ починає стискатися, утворюючи розжарене ядро зорі. Згодом колапс туманності прискорюється, і збільшується швидкість обертання протозорі.
Після накопичення достатньої маси завдяки поглинанню газу та матерії у ядрі запускаються термоядерні реакції. Для цього протозоря має бути щонайменше в 80 разів масивнішою за Юпітер. Від моменту формування туманності до початку термоядерного горіння в ядрі проходить кілька мільйонів років.
На початковому етапі Сонце перебувало у стадії протозорі, поступово накопичуючи масу та стискаючись, доки не досягло стану зорі головної послідовності. Сонце і зараз перебуває на головній послідовності — це стабільний етап еволюції зір, коли у його ядрі відбувається термоядерний синтез водню в гелій.
Формування планет
Коли значна частина маси протозоряної туманності перетворюється на зорю, навколо неї формується протопланетний диск. Молоде Сонце та навколишній простір поступово охолоджуються, що призводить до конденсації летких речовин. Формуються пилові частинки, які починають злипатися між собою. Так поступово виникають планетезималі — невеликі небесні тіла діаметром до 1 км, які згодом стають будівельним матеріалом для планет.
Формування планет земної групи
Планети земної групи (Меркурій, Венера, Земля та Марс) сформувалися в областях протопланетного диска, де температура була занадто високою для існування частинок льоду й газу. Тому ці планети складаються переважно з термостійких гірських порід.
Планетезималі спочатку швидко набирали масу, досягаючи розмірів у кілька кілометрів. Далі більші фрагменти притягували дрібніші, доки запас планетезималей у диску не було повністю вичерпано. Остаточне формування планет земної групи та набуття ними стабільних орбіт зайняло від 10 до 100 мільйонів років.
Формування газових гігантів
Формування газових гігантів (Юпітера, Сатурна, Урана, Нептуна) — значно складніший процес. Спочатку їх розвиток відбувався аналогічно до планет земної групи, але вони містили значну кількість льоду. Згодом вони збільшували свою масу шляхом акреції газу з протопланетного диска.
Оскільки у зовнішніх областях Сонячної системи температура була нижчою, газові гіганти змогли накопичити величезні кількості газу. Цей процес тривав кілька мільйонів років, доки газові запаси протопланетного диска не вичерпалися.
Формування поясу астероїдів
Пояс астероїдів, що розташований між Марсом і Юпітером, сформувався під гравітаційним впливом Юпітера, з «будівельного матеріалу», який залишився після утворення планет. Потужні гравітаційні збурення завадили матеріалу в цій зоні об’єднатися в єдину планету.
Майбутнє Сонця
Наша зоряна система залишатиметься стабільною до вичерпання запасів водню у ядрі Сонця. З часом воно почне перетворювати водень на гелій все повільніше, а його розміри та яскравість поступово зростатимуть.
- Приблизно через 1 мільярд років температура на Землі підвищиться настільки, що океани випаруються, а планета стане непридатною для життя.
- Через 5 мільярдів років Сонце увійде в фазу червоного гіганта і почне значно розширюватися.
- Через 7 мільярдів років воно може поглинути Меркурій і Венеру, а Земля може уникнути поглинання завдяки втраті маси Сонця, що змінить її орбіту.
У цей період у ядрі Сонця почнуться реакції перетворення гелію на вуглець, які триватимуть кілька сотень мільйонів років.
Згодом Сонце скине зовнішні оболонки, створюючи планетарну туманність, а його ядро перетвориться на білого карлика, який поступово згасатиме.
Альтернативні теорії походження Сонячної системи
Раніше висувалися різні альтернативні гіпотези формування Сонячної системи. Однак вони нині вважаються застарілими через відсутність спостережних підтверджень.
Серед них:
- ❌ Гіпотеза Джинса (1920-ті) — передбачала, що Сонце зіткнулося з іншою зорею, і з викинутого матеріалу утворилися планети. Ця теорія суперечить сучасним моделям зореутворення.
- ❌ Гіпотеза Лапласа (XVIII століття) — припускала, що Сонце мало велику атмосферу, з якої поступово сформувалися планети. Сучасні дослідження показують, що такий механізм неможливий.
- ❌ Гіпотеза Фасенкова (середина XX століття) — передбачала, що планети утворилися з речовини, яку Сонце викинуло при своєму обертанні. Ця модель також не має підтверджень.
Сучасні альтернативи небулярній моделі включають:
- ✅ Модель Ніцци – пояснює динамічну еволюцію планет та їх орбітальні зміни.
- ✅ Гіпотеза гігантського зіткнення – пояснює походження Місяця як результат зіткнення Землі з протопланетою Тейя.
0 коментарів