700 de milioane de ani - a durat atât de mult până la formarea sistemului nostru solar. Un timp scurt pe scara Universului. Dar toate evenimentele cheie pentru „familia noastră solară” au reușit să se întâmple în acest timp. Ce sunt ei?
La început a existat un nor
Totul a început cu aproximativ 4 miliarde 600 milioane de ani în urmă. Atunci un nor imens de praf molecular, plutind liniștit pe Calea Lactee, a început brusc să se micșoreze. Acest lucru s-a întâmplat datorită unei supernove care a explodat în apropiere, unde de șoc din care a trecut prin întregul nor și a provocat un colaps gravitațional. Iar explozia unei stele uriașe a umplut norul cu gaze și elemente grele - fier și uraniu, care au devenit ulterior cărămizile care alcătuiesc sistemul solar.
Compresia a fost foarte rapidă. În plus, norul s-a rotit și el. Faptul este că tot ceea ce ne înconjoară, inclusiv galaxia, este într-o rotație constantă. Rotația face parte din fizica colapsului stelar. Când gravitația a apărut în norul de gaz-praf, nu numai că a început să se rotească mai repede, dar și s-a aplatizat într-un disc. În condiții de compresie rapidă și rotație haotică, gazul și praful au început să se compacteze în multe bucăți. Aceste bulgări nu erau altceva decât stele viitoare.
Foarte curând, o parte din acest nor va deveni un sistem solar fragmentat, în centrul căruia va străluci o protostelă strălucitoare. Va începe să absoarbă praful și gazul, care apoi constau din nebuloasa solară. Majoritatea acestor „gunoaie” se vor afla în adâncurile Soarelui, iar planete, sateliți, asteroizi și chiar noi înșine sunt formate din resturile slabe.
Sistemul solar nu a fost singurul „copil” al unui imens nor de gaz și praf, în același timp „frații” săi - alte sisteme stelare - sunt „născuți” odată cu el.
Același lucru îl putem observa și astăzi în constelația Orion, prin care un nor molecular uriaș se întinde sute de ani lumină. În unele locuri, stele tinere sunt văzute formându-se din aceste bulgări, ca niște bile gigantice de discotecă, iluminând gazul din jur cu toate culorile curcubeului.
Video promotional:
Nebuloasa Orion
Foto: NASA
Astăzi există două abordări ale formării sistemelor planetare. Una dintre ele este dezvoltarea ideilor omului de știință sovietic Viktor Safronov, așa-numitul model de acumulare pe nucleu. Conform acestui model, la început se formează un anumit spațiu gol al planetei, un embrion, un miez stâncos, pe care gazul se accretează apoi și se formează o planetă gigantică precum Jupiter, Saturn sau alte planete uriașe. A doua abordare este asociată cu încercările de a explica formarea planetelor în discul protoplanetar prin același mecanism care duce la formarea stelelor, adică a instabilității gravitaționale. Dacă discul este suficient de masiv și există o mulțime de materie în el, atunci se pot forma unele neomogenități, care vor fi comprimate sub influența propriei lor gravitații. Dacă sunt suficient de masivi, vor cădea spre interior,se prăbușesc și se transformă în planete masive. În comunitatea științifică, prima, teoria Safronov a formării planetelor, are încă un avantaj.
Planethesimals
La „început”, sistemul solar nu avea planete. Nici Soarele, ca atare, nu a existat - nu exista decât o mică protostelă, a cărei lumină era foarte slabă din cauza gazului și a prafului acumulat în jurul său. Cu toate acestea, planetele se vor forma foarte repede.
Materialul pentru „realizarea” lor a fost împărțit în mai multe „straturi” în funcție de temperaturile discului. Mai aproape de protosun, la temperaturi de peste 2.000 de grade, totul s-a evaporat. La o distanță de 8 milioane de km, exista o linie de piatră în care metalele și mineralele erau solidificate. Următoarea limită se numește de obicei linia de zăpadă - aceasta este limita superioară a sistemului solar interior. Apa, metanul și amoniacul există aici doar sub formă de gheață. Dar de ce vorbim despre aceste substanțe? Este simplu - majoritatea sunt în sistemul solar, în special apă. Acestea sunt toate componentele hidrogenului într-o formă sau alta, iar hidrogenul este cel mai abundent element din sistemul solar în acel moment.
Atât aceste elemente, cât și alte elemente sunt unite de un singur lucru - sunt încă aici sub formă de particule microscopice. Dar foarte curând, prin acumulare, vor începe să fie atrași unul de celălalt și se vor transforma în pietre și bucăți de gheață, care, la rândul lor, vor atrage și împreună. Ele formează bucăți de piatră mai mult sau mai puțin mari (aproximativ 1 km pe 1,5 km), numite planetesimale. Acesta este primul material de construcție din care protoplanetele, „embrionii” planetelor, se vor forma în 3 milioane de ani.
Viziunea artistică a liniei de zăpadă
Foto: ESA
Giganți gazoși
Între timp, protoplanetele au dimensiuni similare lunii. Ciocnind unul cu celălalt, formează planete mari. Planetele sistemului solar interior - Mercur, Venus, Pământ și Marte - s-au dovedit a fi mici, mai mici decât cele exterioare, deoarece au primit mai puțin material de construcție (mai aproape de stea, unde este suficient de cald datorită radiației sale, gheața nu se poate condensa, nu se poate condensa apă, amoniac și alte gaze în materie solidă, prin urmare, acolo se pot forma numai planete pietroase. Prin urmare, aceste planete sunt mai puțin masive, deoarece este disponibilă mai puțină materie pentru formarea lor).
Literal, în 3 milioane de ani, apare un gigant al sistemului solar - tânărul Jupiter înghețat. Înainte de a deveni un gigant gazos, Jupiter a fost un super-pământ - o mare planetă stâncoasă cu o masă de câteva ori mai mare decât a Pământului. A continuat să crească, atrăgând noi protoplanete către sine. Datorită masei sale, Jupiter a devenit un „tâlhar gravitațional”. La fel ca un aspirator de spațiu, a absorbit toate gazele din calea sa și în 100 de mii de ani și-a crescut cu 90% din masa sa actuală.
Alte planete din sistemul solar exterior - Saturn, Uranus și Neptun - au urmat exemplul său „huligan”. Și, deși majoritatea dintre ei nu au reușit să acumuleze o masă atât de convingătoare „musculară”, Jupiter și Saturn au absorbit în cele din urmă 92% din toată materia non-solară!
Datorită „lacomiei” acestor doi uriași, pe parcursul celor 10 milioane de ani de existență a tânărului sistem solar, aproape tot gazul din el, în special, hidrogenul și heliul, datorită cărora Jupiter și Saturn au crescut atât de repede, s-au epuizat. „Lăcomia” lor irepresionabilă, însă, a jucat în mâinile fraților lor mai „modesti”. La urma urmei, dacă Jupiter și Saturn nu ar atrage tot gazul și praful, am putea contempla Soarele nostru doar ca un disc fuzzy destul de slab. Cu toate acestea, nu au putut - în absența luminii solare normale, viața de pe planeta noastră ar fi putut cu greu să realizeze o varietate atât de mare încât să apară pe ea creaturi atât de curioase precum Homo sapiens. Totuși, soarele a contribuit la aceasta însăși. La urma urmei, a continuat să absoarbă hidrogenul și heliul, altfel nu ar fi crescut la această dimensiune și a rămas un protostar. Apropo, Jupiter ar fi putut deveni el însuși o stea,dacă ar avea o masă mult mai mare.
A doua naștere a Soarelui
Soarele nostru s-a născut de două ori. Vedeta despre care am vorbit până acum a fost doar un protosun. La începutul vieții sale, spectrul luminii ei era diferit. Protosunul era la fel de energic ca acum, dar mai roșu. La vârsta de 50 de milioane de ani, are loc un eveniment semnificativ cu sistemul solar - steaua noastră atinge o temperatură și o presiune critice și o reacție nucleară începe în miezul său. Odată cu energia unei bombe cu hidrogen, protosunul nostru explodează și se naște o nouă stea cu drepturi depline.
Planete interioare
Soarele era copt, iar Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun au zburat peste linia de zăpadă. Între timp, în regiunea interioară fierbinte, unde erau multe roci și puțin gaz, s-a creat haos, pe măsură ce protoplanetele minuscule continuau să se ciocnească și să crească.
Formarea planetelor interioare ale sistemului solar a durat de 10 ori mai mult decât formarea giganților gazoși. După 75 de milioane de ani, acest proces s-a încheiat. Praful acestor „bătălii” s-a împrăștiat și contururile celor patru planete interioare - Mercur, Venus, Pământ și Marte - au apărut din adâncurile spațiului.
Cu toate acestea, copilăria Pământului nostru a fost dificilă. În momentul în care proto-pământul și-a atins dimensiunea actuală și a preluat o orbită stabilă, avea un urmăritor spațial. Se crede că în etapele inițiale de dezvoltare, Pământul a fost însoțit de o altă protoplanetă - Thea. Avea aproape aceeași orbită ca Pământul. Ea și-a urmat literalmente călcâiele. Nu este surprinzător faptul că un astfel de „control”, mai devreme sau mai târziu, a trebuit să ducă la un „conflict” acerb - planetele s-au ciocnit. Și din nou, dezastrele mari s-au transformat într-o mare creație - din fragmentele din Thea și Pământul însuși, un satelit - s-a format Luna (citiți despre aceasta în ultimul număr al revistei în articolul „Istoria Pământului în 30 de minute”). După ce a supraviețuit cataclismului și a format Luna, Pământul a devenit una dintre cele mai stabile planete din sistemul solar interior. Acesta este probabil un alt motivde ce a apărut viața pe ea (cel puțin, atât de diversă).
Inel de asteroizi și centura Kuiper
S-ar părea că formarea planetelor s-a încheiat, dar între Marte și Jupiter până în prezent există un inel care ar fi trebuit să se transforme într-o altă planetă cu mult timp în urmă. Dar nașterea ei este imposibilă - „soarta ticăloșiei” sub forma gigantului Jupiter nu îi permite să se formeze: forța gravitațională a planetei gazoase împinge constant asteroizii împreună și îi împiedică să fie atrași unul de celălalt.
Mai aproape de marginea sistemului solar, dincolo de orbita lui Neptun, se află un alt inel de asteroizi - centura Kuiper. Există multe roci și gheață în ea, dar toate zboară atât de departe una de cealaltă încât aproape niciodată nu se ciocnesc, prin urmare nu formează planete.
Obiectele centurii principale sunt afișate în verde, discul împrăștiat - în portocaliu. Cele patru planete exterioare sunt evidențiate în albastru, asteroizii troieni ai lui Neptun în galben și Jupiter în roz. Aspectul decalajului din partea de jos a figurii se datorează prezenței benzii Căii Lactee în această zonă, ascunzând obiecte slabe
Pe lângă inelul de asteroizi și centura Kuiper, există și o regiune sferică ipotetică în sistemul solar numită norul Oort. Ea este cea care, potrivit multor cercetători, este considerată „patria” cometelor de lungă durată. Și, deși existența norului Oort nu este confirmată instrumental, multe date indirecte indică existența acestuia. Se crede că norul Oort este rămășița discului protoplanetar original care s-a format în jurul Soarelui în urmă cu aproximativ 4,6 miliarde de ani. Ipoteza general acceptată este că obiectele Norului Oort s-au format inițial mult mai aproape de Soare în același proces în care s-au format planete și asteroizi, dar interacțiunea gravitațională cu tinerele planete uriașe precum Jupiter a aruncat aceste obiecte în orbite eliptice sau parabolice extrem de alungite. …
Bombardament puternic târziu
Cu toate acestea, la 50 de milioane de ani de la nașterea sistemului solar, în centura Kuiper și inelul de asteroizi erau de 100 de ori mai multe corpuri decât astăzi. Toți au jucat un rol distructiv, dar foarte important în evoluția planetelor stâncoase interioare, inclusiv a Pământului nostru.
Cu toate acestea, cauza dramei a fost atunci giganții gazoși, ale căror orbite deplasate aproape au distrus sistemul solar. Când Jupiter a intrat în rezonanță cu Saturn, a apărut excitația gravitațională și s-a produs o catastrofă - planetele împrăștiate prin sistemul solar. Două planete, Neptun și Uranus, au suferit cel mai mult. Orbitele lor sunt inversate.
Rezonanța Jupiter-Saturn a subțiat complet atât centura de asteroizi, cât și centura Kuiper. 99% dintre corpurile din centurile de asteroid și Kuiper s-au împrăștiat, majoritatea fiind în afara sistemului solar. Dar unii au intrat înăuntru. Pământul, ca și alte planete stâncoase, era în linia de foc. Acest eveniment este cunoscut sub numele de bombardamentul greu târziu. Dar principiul „fără argint” a funcționat din nou. Mulți oameni de știință cred că tocmai astfel de bombardamente ar putea aduce apa pe Pământ și, în același timp, minerale și substanțe organice din care viața s-a dezvoltat mai târziu.
De atunci, din câte știe știința modernă, nu au existat cataclisme serioase în sistemul solar. Mulți îl consideră în general atipic în comparație cu alte sisteme similare tocmai datorită stabilității sale. Suntem speciali?..
Sistemul solar ar trebui să existe încă 5 miliarde de ani - până când reacția termonucleară din interiorul soarelui se oprește și se extinde. Când se întâmplă acest lucru, se va transforma într-un gigant roșu și va înghiți Mercur, Venus și, eventual, Pământul nostru. Dar chiar dacă planeta noastră evită această soartă, viața pe ea va deveni complet imposibilă datorită apropierii soarelui uriaș. Zona locuibilă se va deplasa până la marginile sistemului planetar. Cu toate acestea, datorită suprafeței extrem de crescute, Soarele va fi o stea mult mai rece decât înainte. După aceea, sistemul nostru se va confrunta cu o tragedie și mai mare - Soarele va începe să se micșoreze din nou. Aceasta va continua până când se va transforma într-o pitică albă - un miez stelar, un obiect neobișnuit de dens pe jumătate din masa inițială a stelei, dar numai de dimensiunea Pământului. Procesul de „moarte” a Soarelui, ca orice altceva din această lume, a început în momentul nașterii sale. Pe măsură ce soarele își arde rezervele de hidrogen, energia eliberată pentru a susține nucleul tinde să se epuizeze, provocând steaua să se contracte. Aceasta crește presiunea din interior și încălzește miezul, accelerând astfel arderea combustibilului. Ca urmare, Soarele luminează aproximativ zece la sută la fiecare 1,1 miliarde de ani și va lumina încă 40% în următorii 3,5 miliarde de ani. Ca urmare, Soarele luminează aproximativ zece la sută la fiecare 1,1 miliarde de ani și va lumina încă 40% în următorii 3,5 miliarde de ani. Ca urmare, Soarele luminează aproximativ zece la sută la fiecare 1,1 miliarde de ani și va lumina încă 40% în următorii 3,5 miliarde de ani.
