700 milionů let - trvalo tak dlouho, než se vytvořila naše sluneční soustava. Krátký čas v měřítku vesmíru. Ale během této doby se podařilo uskutečnit všechny klíčové události pro naši „solární rodinu“. Co jsou?
Na začátku byl mrak
Všechno to začalo asi před 4 miliardami 600 milionů let. Tehdy se najednou začal zmenšovat obrovský oblak molekulárního prachu, tiše se vznášející v Mléčné dráze. Stalo se to díky supernově, která vzplála poblíž, rázová vlna, ze které prošla celým mrakem, a vyvolala gravitační kolaps. A exploze obří hvězdy naplnila mrak plynem a těžkými prvky - železem a uranem, z nichž se později staly cihly tvořící sluneční soustavu.
Komprese byla velmi rychlá. Kromě toho se mrak také otočil. Faktem je, že vše kolem nás, včetně galaxie, je v neustálé rotaci. Rotace je součástí fyziky hvězdného kolapsu. Když v oblaku plynného prachu vznikla gravitace, začala se nejen rychleji otáčet, ale také se zplošťovala na disk. V podmínkách rychlé komprese a chaotické rotace se plyn a prach začaly zhutňovat do mnoha hrudek. Tyto hrudky nebyly nic jiného než budoucí hvězdy.
Velmi brzy se z části tohoto mraku stane roztříštěná sluneční soustava, v jejímž středu bude zářit jasná protostar. Začne absorbovat prach a plyn, které pak sestávaly ze sluneční mlhoviny. Nejvíc ze všeho bude tento „odpad“v hlubinách Slunce a planety, satelity, asteroidy a dokonce i my sami jsou tvořeni z řídkých zbytků.
Sluneční soustava nebyla jediným „dítětem“obrovského oblaku plynu a prachu, zároveň se s ní „narodili“její „bratři“- další hvězdné systémy.
To samé můžeme dnes pozorovat v souhvězdí Orion, kterým se obrovský molekulární mrak táhne stovky světelných let. Na některých místech lze z těchto shluků vidět mladé hvězdy, jako obří disko koule, osvětlující okolní plyn všemi barvami duhy.
Propagační video:
Mlhovina v Orionu
Foto: NASA
Dnes existují dva přístupy k formování planetárních systémů. Jedním z nich je vývoj myšlenek sovětského vědce Viktora Safronova, takzvaného modelu narůstání do jádra. Podle tohoto modelu se nejdříve vytvoří určitý polotovar planety, embryo, skalní jádro, na které se pak nahromadí plyn, a obří planeta jako Jupiter, Saturn nebo jiné obří planety. Druhý přístup je spojen s pokusy vysvětlit vznik planet na protoplanetárním disku stejným mechanismem, který vede ke vzniku hvězd, tj. Gravitační nestabilitě. Pokud je disk dostatečně masivní a je v něm spousta hmoty, mohou se vytvořit některé nehomogenity, které budou komprimovány pod vlivem jejich vlastní gravitace. Pokud jsou dostatečně masivní, padnou dovnitř,zhroutí se a promění se v obrovské planety. Ve vědecké komunitě má první, Safronovova teorie formování planet, stále výhodu.
Planethesimals
V počátcích neměla sluneční soustava žádné planety. Samotné Slunce jako takové také neexistovalo - byla tam jen malá protostar, jehož světlo bylo velmi slabé kvůli hromadění plynu a prachu kolem něj. Planety se však formují velmi rychle.
Materiál pro jejich „výrobu“byl rozdělen do několika „vrstev“v závislosti na teplotách disku. Blíže k protosunu se při teplotách nad 2 tisíce stupňů vše odpařilo. Ve vzdálenosti 8 milionů km byla kamenná čára, kde tuhly kovy a minerály. Další hranice se obvykle nazývá hranice sněhu - to je horní hranice vnitřní sluneční soustavy. Voda, metan a amoniak zde existují pouze ve formě ledu. Proč ale mluvíme o těchto látkách? Je to jednoduché - ve sluneční soustavě je většina z nich, zejména voda. Jedná se o všechny složky vodíku v té či oné formě a vodík je v té době nejhojnějším prvkem sluneční soustavy.
Oba tyto a další prvky spojuje jedna věc - jsou zde stále ve formě mikroskopických částic. Ale velmi brzy, podle uvážení, začnou být navzájem přitahováni a promění se v kameny a kousky ledu, které se zase budou přitahovat společně. Tvoří více či méně velké kamenné kousky (asi 1 km na 1,5 km), nazývané planetesimals. Jedná se o první stavební materiál, z něhož budou za 3 miliony let vytvořeny protoplanety, „embrya“planet.
Umělecké vidění hranice sněhu
Foto: ESA
Plynové obry
Mezitím jsou protoplanety podobné velikosti jako Měsíc. Sráželi se navzájem a vytvářejí velké planety. Planety vnitřní sluneční soustavy - Merkur, Venuše, Země a Mars - se ukázaly být malé, menší než vnější, protože dostaly méně stavebního materiálu (blíže ke hvězdě, kde je díky jejímu záření dostatečně horká, led nemůže kondenzovat, nemůže kondenzovat voda, amoniak a další plyny na pevnou hmotu, proto se zde mohou tvořit pouze kamenné planety. Proto jsou tyto planety méně hmotné, protože k jejich tvorbě je k dispozici méně hmoty).
Doslova za 3 miliony let se objeví obr sluneční soustavy - mladý zmrzlý Jupiter. Než se Jupiter stal plynným gigantem, byla superzemě - velká kamenná planeta s hmotou několikrát větší než Země. Stále rostl a přitahoval k sobě nové protoplanety. Díky své hmotnosti se Jupiter stal „gravitačním lupičem“. Stejně jako vesmírný vysavač absorboval všechny plyny v cestě a za 100 tisíc let zvýšil 90% své současné hmotnosti.
Další planety ve vnější sluneční soustavě - Saturn, Uran a Neptun - následovaly jeho „chuligánský“příklad. A ačkoli většina z nich nedokázala nashromáždit tak přesvědčivou „svalovou“hmotu, Jupiter a Saturn nakonec absorbovali 92% veškeré nesolární hmoty!
Díky „obžerství“těchto dvou gigantů za 10 milionů let existence mladé sluneční soustavy došel téměř veškerý plyn v ní, zejména vodík a hélium, díky nimž Jupiter a Saturn tak rychle rostli. Jejich nepotlačitelná „chamtivost“však hrála v rukou jejich „skromnějších“bratrů. Koneckonců, kdyby Jupiter a Saturn nepřitahovali veškerý plyn a prach, mohli bychom uvažovat o našem Slunci jen jako o poněkud matném fuzzy disku. Nemohli však - při absenci normálního slunečního světla by život na naší planetě těžko dosáhl takové rozmanitosti, že by se na ní objevily tak zvědavé tvory jako Homo sapiens. Slunce k tomu však přispělo samo. Koneckonců, nadále absorboval vodík a hélium, jinak by do této velikosti nevyrostl a zůstal protostarem. Mimochodem, Jupiter se mohl stát hvězdou sám,kdyby to mělo mnohem větší hmotu.
Druhé zrození Slunce
Naše Slunce se narodilo dvakrát. Hvězda, o které jsme zatím mluvili, byla jen protosun. Na začátku jejího života bylo spektrum jejího světla jiné. Protosun byl stejně energický jako nyní, ale červenější. Ve věku 50 milionů let nastává ve sluneční soustavě významná událost - naše hvězda dosáhne kritické teploty a tlaku a v jejím jádru začíná jaderná reakce. S energií vodíkové bomby exploduje naše protosun a zrodí se nová plnohodnotná hvězda.
Vnitřní planety
Slunce bylo zralé a vytvořený Jupiter, Saturn, Uran a Neptun letěli přes hranici sněhu. Mezitím v horké vnitřní oblasti, kde bylo mnoho kamenů a málo plynu, vznikl chaos, jak se malé protoplanety stále srážely a rostly.
Vznik vnitřních planet sluneční soustavy trval 10krát déle než vznik plynných obrů. Po 75 milionech let tento proces skončil. Prach z těchto „bitev“se rozptýlil a obrysy čtyř vnitřních planet - Merkuru, Venuše, Země a Marsu - se vynořily z hlubin vesmíru.
Dětství naší Země však bylo obtížné. V době, kdy protozema dosáhla své současné velikosti a zaujala stabilní oběžnou dráhu, měla vesmírného pronásledovatele. Předpokládá se, že v počátečních fázích vývoje Zemi doprovázela další protoplaneta - Thea. Měla téměř stejnou oběžnou dráhu jako Země. Doslova šla za paty. Není divu, že taková „kontrola“musela dříve či později vyústit v prudký „konflikt“- planety se srazily. A opět, velké katastrofy se proměnily ve velké stvoření - z trosek Thea a samotné Země, satelitu - byl vytvořen Měsíc (přečtěte si o tom v posledním čísle časopisu v článku „Historie Země za 30 minut“). Poté, co přežila kataklyzma a vytvořila Měsíc, se Země stala jednou z nejstabilnějších planet ve vnitřní sluneční soustavě. To je pravděpodobně další důvodproč se na něm objevil život (přinejmenším tak různorodý).
Kruh asteroidů a Kuiperův pás
Zdálo by se, že formování planet skončilo, ale mezi Marsem a Jupiterem dodnes existuje prstenec, který se měl dávno změnit na jinou planetu. Její narození je však nemožné - „osud zkázy“v podobě obřího Jupitera jí nedovoluje se tvořit: gravitační síla plynové planety neustále tlačí asteroidy k sobě a brání jim v přitahování k sobě navzájem.
Bližší k okraji sluneční soustavy, za oběžnou dráhou Neptunu, je další prstenec asteroidů - Kuiperův pás. Je v něm mnoho skal a ledu, ale všechny létají tak daleko od sebe, že se téměř nikdy nesrazí, proto netvoří planety.
Objekty hlavního pásu jsou zobrazeny zeleně, rozptýlený disk - oranžově. Čtyři vnější planety jsou zvýrazněny modře, trojské asteroidy Neptuna žlutě a Jupiter růžově. Vzhled mezery ve spodní části obrázku je způsoben přítomností pásu Mléčné dráhy v této oblasti, skrývajícího slabé předměty
Kromě prstence asteroidů a Kuiperova pásu existuje ve sluneční soustavě také hypotetická sférická oblast zvaná Oortův mrak. Je to ona, kdo je podle mnoha výzkumníků považován za „vlast“dlouhodobých komet. A ačkoli existence Oortova mraku není instrumentálně potvrzena, mnoho nepřímých údajů naznačuje jeho existenci. Oortův mrak je považován za pozůstatek původního protoplanetárního disku, který se vytvořil kolem Slunce asi před 4,6 miliardami let. Obecně přijímaná hypotéza spočívá v tom, že objekty Oortova mraku se původně formovaly mnohem blíže ke Slunci ve stejném procesu, jakým byly formovány planety a asteroidy, ale gravitační interakce s mladými obřími planetami, jako je Jupiter, tyto objekty vrhla na extrémně protáhlé eliptické nebo parabolické dráhy. …
Pozdní těžké bombardování
Avšak 50 milionů let po narození sluneční soustavy bylo v Kuiperově pásu a prstenci asteroidů stokrát více těl než dnes. Všechny z nich hrály destruktivní, ale velmi důležitou roli ve vývoji skalních vnitřních planet, včetně naší Země.
Příčinou dramatu však poté byli plynoví obři, jejichž přemístěné dráhy téměř zničily sluneční soustavu. Když Jupiter vstoupil do rezonance se Saturnem, nastalo gravitační vzrušení a došlo ke katastrofě - planety rozptýlené po sluneční soustavě. Nejvíce utrpěly dvě planety, Neptun a Uran. Jejich oběžné dráhy jsou obrácené.
Rezonance Jupiter-Saturn důkladně ztenčila jak pás asteroidů, tak Kuiperův pás. 99% těl v asteroidu a Kuiperových pásech se rozptýlilo, většina z nich byla mimo sluneční soustavu. Někteří ale šli dovnitř. Země, stejně jako jiné skalní planety, byla v palebné linii. Tato událost je známá jako pozdní těžké bombardování. Princip „žádná stříbrná podšívka“však opět fungoval. Mnoho vědců věří, že právě takové bombové útoky mohly na Zemi přivést vodu a zároveň organické minerály a látky, z nichž se později vyvinul život.
Od té doby, pokud ví moderní věda, nedošlo ve sluneční soustavě k žádným vážným kataklyzmům. Mnoho lidí to obecně považuje za atypické ve srovnání s jinými podobnými systémy právě kvůli jeho stabilitě. Jsme speciální?..
Sluneční soustava by měla existovat ještě asi 5 miliard let - dokud se nepřestane termonukleární reakce uvnitř slunce a nerozšíří se. Když k tomu dojde, promění se v rudého obra a pohltí Merkur, Venuše a možná i naši Zemi. Ale i když se naše planeta tomuto osudu vyhne, život na ní se díky blízkosti obřího slunce stane zcela nemožným. Obytná zóna se posune na samé okraje planetárního systému. Avšak díky extrémně zvětšené ploše bude Slunce mnohem chladnější hvězdou než dříve. Poté bude náš systém čelit ještě větší tragédii - Slunce se začne znovu zmenšovat. To bude pokračovat, dokud se z něj nestane bílý trpaslík - hvězdné jádro, neobvykle hustý objekt poloviční oproti původní hmotě hvězdy, ale pouze o velikosti Země. Proces „umírání“Slunce, stejně jako všechno ostatní na tomto světě, začal v době jeho zrození. Když slunce spálí své zásoby vodíkového paliva, energie uvolněná na podporu jádra má tendenci docházet, což způsobí, že se hvězda smrští. Tím se zvyšuje tlak v jeho vnitřku a ohřívá se jádro, čímž se zrychluje spalování paliva. Výsledkem je, že Slunce zjasní přibližně o deset procent každých 1,1 miliardy let a během příštích 3,5 miliardy let rozjasní dalších 40%. Výsledkem je, že Slunce zjasní přibližně o deset procent každých 1,1 miliardy let a během příštích 3,5 miliardy let rozjasní dalších 40%. Výsledkem je, že Slunce zjasní přibližně o deset procent každých 1,1 miliardy let a během příštích 3,5 miliardy let rozjasní dalších 40%.