1.5. Гипотезы происхождения солнечной системы

После Большого Взрыва формирование Солнечной системы началось около 5 млрд. лет тому назад с бесформенной массы газового облака туманности, уже представляющего продукты жизнедеятельности звезд предыдущего поколения, состоящего преимущественно из водорода. При определенных значениях массы, плотности и температуры газовая туманность начинает сжиматься, возникающие неоднородности разрывают ее на фрагменты, из которых при дальнейшем сжатии и образуются протозвезды. Под действием гравитационных сил солнечная туманность начинает приобретать форму, сжиматься так, что самая плотная часть ее находится в центре. Наше Солнце становится протозвездой. Центробежные силы выделяли экваториальную область. В ней возникали неустойчивые нестационарные потоки в газе и пыли, и часть этого вещества оторвалась от протозвезды, унося с собой избыточный момент количества движения. Так образовался газопылевой диск в экваториальной плоскости будущего Солнца. Этот диск рос, и в нем возникали условия для рождения планет. Во вращающемся и сжимающемся фрагменте, потерявшем часть вещества на образование диска, увеличилась температура, росло давление, что препятствовало дальнейшему сжатию. Во внешних слоях пошли бурные процессы, вызывающие огромные токи в ионизированном газе и сильные магнитные поля. Когда температура достигла 10 млн. градусов, пошли термоядерные реакции, и «загорелось» наше Солнце. Оно вступило в период устойчивого существования в качестве звезды главной последовательности. На это потребовалось почти 100 млн. лет. Термоядерная реакция превращения водорода в гелий, сопровождающаяся преобразованием части массы в энергию, в недрах Солнца происходит и сейчас.

П ротопланетное облако к этому времени представляло собой кольцо, в котором при уплотнении пылинки слипались между собой. Солнце нагревало внутреннюю часть этого кольца, вызывая испарение, выгоняя солнечным ветром более легкие элементы в более дальние части кольца, где они «замерзали» (Т = 50 К). Так происходило образование двух групп планет. Планеты земной группы образовались примерно за те же 100 млн. лет. В зависимости от расстояния до Солнца разные части туманности остывали с разной скоростью. Это привело к неоднородности протекания химических процессов, которая усиливалась давлением солнечного излучения и корпускулярной радиации Солнца. В результате в разных частях протопланетного облака возникали неоднородности, что потом отразилось на составе образовавшихся планет. Химическая эволюция протекала тоже по-разному: сначала конденсировались наиболее тугоплавкие элементы и их соединения, потом – летучие. Аккумуляция конденсатов в планеты и метеоритные тела началась еще до завершения процессов конденсации.

Первыми, вероятно, появились конденсаты железа. Они явились основой ядер планет, обогащенных железоникелевым сплавом. Вокруг них оседали магнезиально-силикатные породы, которые образовали первичные мантии. Более поздние конденсаты – гидратированные силикаты, органические вещества и летучие соединения. Так формировались первичные планеты земной группы. Планеты – гиганты образовывались дольше. За 100 млн. лет сформировались их ядра, потом они аккумулировали газ окружающего пространства и образовали свои протяженные атмосферы. Начальные температуры планет-гигантов были высоки (у Юпитера – до 5000 К, у Сатурна – до 2000 К), что обеспечивалось распадом короткоживущих радиоактивных элементов и интенсивным падением метеоритов. Формирование более дальних планет происходило еще медленнее. Образовавшиеся планеты Солнечной системы делят на планеты земной группы и юпитерианской группы. Первые из них располагаются ближе к Солнцу и имеют меньшие размеры и большую плотность. Их расстояние до Солнца (млн. км):

Таблица 1.1.