Poruka o tome kako je zemlja nastala. Školska enciklopedija

U mjerilu svemira planeti su samo zrnca pijeska koja igraju beznačajnu ulogu u grandioznoj slici razvoja prirodnih procesa. Međutim, to su najrazličitiji i najsloženiji objekti u Svemiru. Nijedna druga vrsta nebeskih tijela ne pokazuje sličnu interakciju astronomskih, geoloških, kemijskih i bioloških procesa. Ni na jednom drugom mjestu u svemiru ne može nastati život kakav poznajemo. Samo u posljednjem desetljeću astronomi su otkrili više od 200 planeta.

Nastanak planeta, koji se dugo smatrao mirnim i stacionarnim procesom, u stvarnosti se pokazao prilično kaotičnim.

Nevjerojatna raznolikost masa, veličina, sastava i orbita navela je mnoge da se zapitaju o njihovom podrijetlu. Sedamdesetih godina prošlog stoljeća Formiranje planeta smatralo se urednim, determinističkim procesom - pokretnom trakom u kojoj su se amorfni diskovi plina i prašine pretvarali u kopije Sunčevog sustava. Ali sada znamo da je to kaotičan proces, s drugačijim ishodom za svaki sustav. Rođeni planeti preživjeli su kaos natjecateljskih mehanizama formiranja i uništenja. Mnogi su objekti umrli, izgorjeli u vatri svoje zvijezde ili su bačeni u međuzvjezdani prostor. Naša Zemlja možda ima davno izgubljene blizance koji sada lutaju mračnim i hladnim svemirom.

Znanost o formiranju planeta nalazi se na sjecištu astrofizike, planetarne znanosti, statističke mehanike i nelinearne dinamike. Općenito, planetarni znanstvenici razvijaju dva glavna smjera. Prema teoriji sekvencijalnog nakupljanja, sićušne čestice prašine lijepe se zajedno i tvore velike nakupine. Ako takav blok privuče puno plina, pretvara se u plinovitog diva poput Jupitera, a ako ne, u stjenoviti planet poput Zemlje. Glavni nedostaci ove teorije su sporost procesa i mogućnost raspršivanja plina prije formiranja planeta.

Drugi scenarij (teorija gravitacijske nestabilnosti) kaže da plinoviti divovi nastaju iznenadnim kolapsom, što dovodi do uništenja iskonskog oblaka plina i prašine. Ovaj proces replicira stvaranje zvijezda u minijaturi. Ali ova hipoteza je vrlo kontroverzna, jer pretpostavlja prisutnost jake nestabilnosti, koja se možda neće dogoditi. Osim toga, astronomi su otkrili da su najmasivniji planeti i najmanje masivne zvijezde odvojeni "prazninom" (jednostavno ne postoje tijela srednje mase). Takav "neuspjeh" ukazuje da planeti nisu samo zvijezde male mase, već objekti potpuno drugačijeg podrijetla.

Iako znanstvenici i dalje raspravljaju, većina vjeruje da je scenarij sukcesivne akrecije vjerojatniji. U ovom članku ću se oslanjati na to.

1. Međuzvjezdani oblak se smanjuje

Vrijeme: 0 (početna točka procesa formiranja planeta)

Naš Sunčev sustav nalazi se u galaksiji u kojoj se nalazi oko 100 milijardi zvijezda i oblaka prašine i plina, uglavnom ostataka zvijezda prethodnih generacija. U ovom slučaju, prašina su samo mikroskopske čestice vodenog leda, željeza i drugih krutih tvari koje su se kondenzirale u vanjskim, hladnim slojevima zvijezde i otpustile u svemir. Ako su oblaci dovoljno hladni i gusti, počinju se sabijati pod utjecajem gravitacije, tvoreći skupove zvijezda. Takav proces može trajati od 100 tisuća do nekoliko milijuna godina.

Svaka je zvijezda okružena diskom od preostalog materijala, dovoljnog za formiranje planeta. Mladi diskovi uglavnom sadrže vodik i helij. U njihovim vrućim unutarnjim područjima čestice prašine isparavaju, au hladnim i razrijeđenim vanjskim slojevima čestice prašine ostaju i rastu dok se para na njima kondenzira.

Astronomi su otkrili mnogo mladih zvijezda okruženih takvim diskovima. Zvijezde stare između 1 i 3 milijuna godina imaju plinovite diskove, dok one koje postoje više od 10 milijuna godina imaju slabašne diskove siromašne plinom jer plin iz njih ispuhuje ili sama novorođena zvijezda ili obližnje svijetle zvijezde. Ovaj vremenski raspon je upravo doba formiranja planeta. Masa teških elemenata u takvim diskovima usporediva je s masom tih elemenata u planetima Sunčevog sustava: prilično jak argument u obranu činjenice da su planeti formirani od takvih diskova.

Proizlaziti: novorođena zvijezda okružena je plinom i sitnim česticama prašine (veličine mikrona).

Kuglice kozmičke prašine

Čak su i divovski planeti počeli kao skromna tijela - zrnca prašine mikronske veličine (pepeo davno mrtvih zvijezda) koja su plutala u rotirajućem disku plina. Kako se udaljava od novorođene zvijezde, temperatura plina pada, prolazeći kroz "liniju leda", iza koje se voda smrzava. U našem Sunčevom sustavu, ova granica odvaja unutarnje stjenovite planete od vanjskih plinovitih divova.

Čestice se sudaraju, lijepe i rastu.
Male čestice plin odnosi, ali one veće od milimetra se usporavaju i kreću spiralno prema zvijezdi.
Na liniji leda uvjeti su takvi da sila trenja mijenja smjer. Čestice su sklone lijepljenju i lako se spajaju u veća tijela – planetezimale.

2. Disk dobiva strukturu

Vrijeme: oko 1 milijun godina

Čestice prašine u protoplanetarnom disku, krećući se kaotično zajedno s tokovima plina, sudaraju se jedna s drugom i ponekad se drže zajedno, ponekad kolabiraju. Zrnca prašine apsorbiraju svjetlost sa zvijezde i ponovno je emitiraju u dalekoj infracrvenoj zoni, prenoseći toplinu u najtamnija unutarnja područja diska. Temperatura, gustoća i tlak plina općenito opadaju s udaljenošću od zvijezde. Zbog ravnoteže tlaka, gravitacije i centrifugalne sile, brzina vrtnje plina oko zvijezde manja je od brzine vrtnje slobodnog tijela na istoj udaljenosti.

Kao rezultat toga, zrnca prašine veća od nekoliko milimetara nalaze se ispred plina, pa ih čeoni vjetar usporava i tjera da se spiralno spuštaju prema zvijezdi. Što te čestice postaju veće, to se brže kreću prema dolje. Komadići veličine jednog metra mogu prepoloviti svoju udaljenost od zvijezde u samo 1000 godina.

Kako se čestice približavaju zvijezdi, one se zagrijavaju i postupno isparavaju voda i druge tvari s niskim vrelištem, koje se nazivaju hlapljive tvari. Udaljenost na kojoj se to događa - takozvana "ledena linija" - je 2-4 astronomske jedinice (AJ). U Sunčevom sustavu to je točno križanje orbita Marsa i Jupitera (polumjer Zemljine orbite je 1 AJ). Linija leda dijeli planetarni sustav na unutarnje područje, bez hlapljivih tvari i koje sadrži krute tvari, i vanjsko područje, bogato hlapljivim tvarima i koje sadrži ledena tijela.

Na samoj liniji leda nakupljaju se molekule vode isparene iz zrna prašine, što služi kao okidač za čitavu kaskadu fenomena. U tom području dolazi do jaza u parametrima plina i dolazi do skoka tlaka. Ravnoteža sila uzrokuje da plin ubrza svoje kretanje oko središnje zvijezde. Kao rezultat toga, čestice koje ovdje padaju nisu pod utjecajem čeonog, već stražnjeg vjetra, gurajući ih naprijed i zaustavljajući njihovu migraciju u disk. I dok čestice nastavljaju teći iz njegovih vanjskih slojeva, linija leda pretvara se u traku nakupljanja leda.

Kako se čestice nakupljaju, one se sudaraju i rastu. Neki od njih probijaju liniju leda i nastavljaju migrirati prema unutra; Kako se zagrijavaju, postaju obložene tekućim blatom i složenim molekulama, što ih čini ljepljivijima. Neka područja postanu toliko ispunjena prašinom da međusobno gravitacijsko privlačenje čestica ubrzava njihov rast.

Postupno se zrnca prašine skupljaju u kilometarska tijela koja se nazivaju planetesimali, a koja u posljednjoj fazi formiranja planeta skupljaju gotovo svu prvobitnu prašinu. Teško je vidjeti same planetezimale u formiranju planetarnih sustava, ali astronomi mogu nagađati o njihovom postojanju prema ostacima njihovih sudara (vidi: Ardila D. Nevidljivi planetarni sustavi // VMN, br. 7, 2004.).

Proizlaziti: mnogo kilometara dugih "građevnih blokova" koji se nazivaju planetezimali.

Uspon oligarha

Milijarde kilometara dugih planetezimala formiranih u fazi 2 zatim se okupljaju u tijela veličine Mjeseca ili Zemlje koja se nazivaju embriji. Mali broj njih dominira u svojim orbitalnim zonama. Ovi "oligarsi" među embrijima bore se za preostalu supstancu

3. Formirani su zameci planeta

Vrijeme: od 1 do 10 milijuna godina

Površine Merkura, Mjeseca i asteroida pune kratera ne ostavljaju nikakvu sumnju da su planetarni sustavi poput streljana tijekom svog formiranja. Međusobni sudari planetezimala mogu potaknuti i njihov rast i uništenje. Ravnoteža između koagulacije i fragmentacije rezultira raspodjelom veličine u kojoj mala tijela prvenstveno čine površinu sustava, a velika tijela određuju njegovu masu. Orbite tijela oko zvijezde mogu u početku biti eliptične, ali s vremenom usporavanje u plinu i međusobni sudari pretvaraju orbite u kružne.

U početku se rast tijela događa zbog slučajnih sudara. Ali što planetezimal postaje veći, to je njegova gravitacija jača, to intenzivnije upija svoje susjede male mase. Kada mase planetezimala postanu usporedive s masom Mjeseca, njihova se gravitacija toliko poveća da potresaju okolna tijela i odbiju ih u stranu i prije sudara. To ograničava njihov rast. Tako nastaju "oligarsi" - embriji planeta s usporedivom masom, koji se međusobno natječu za preostale planetezimale.

Zona hranjenja svakog embrija je uska traka duž njegove orbite. Rast se zaustavlja kada embrij apsorbira većinu planetezimala iz svoje zone. Elementarna geometrija pokazuje da se veličina zone i trajanje apsorpcije povećavaju s udaljenošću od zvijezde. Na udaljenosti od 1 AJ embriji dosegnu masu od 0,1 Zemljine mase unutar 100 tisuća godina. Na udaljenosti od 5 AJ dosegnu četiri Zemljine mase u nekoliko milijuna godina. Sjemenke mogu postati još veće u blizini linije leda ili na rubovima pukotina diskova gdje su koncentrirani planetezimali.

Rast "oligarha" puni sustav viškom tijela koja teže da postanu planeti, ali samo rijetkima to uspijeva. U našem Sunčevom sustavu, iako su planeti raspoređeni na velikom prostoru, oni su što bliže jedni drugima. Ako se između zemaljskih planeta postavi još jedan planet mase Zemlje, to će cijeli sustav izbaciti iz ravnoteže. Isto se može reći i za druge poznate planetarne sustave. Ako vidite šalicu kave napunjenu do vrha, možete biti gotovo sigurni da ju je netko prepunio i prolio tekućinu; Malo je vjerojatno da možete napuniti posudu do vrha, a da ne prolijete ni kap. Jednako je vjerojatno da planetarni sustavi imaju više materije na početku svog života nego na kraju. Neki objekti su izbačeni iz sustava prije nego što on postigne ravnotežu. Astronomi su već promatrali slobodno leteće planete u mladim skupovima zvijezda.

Proizlaziti:“oligarsi” su embriji planeta s masama od mase Mjeseca do mase Zemlje.

Ogromni skok za planetarni sustav

Formiranje plinovitog diva poput Jupitera najvažniji je trenutak u povijesti planetarnog sustava. Ako se takav planet formirao, on počinje kontrolirati cijeli sustav. Ali da bi se to dogodilo, embrij mora skupljati plin brže nego što se spiralno okreće prema središtu.

Formiranje divovskog planeta ometaju valovi koje pobuđuje u okolnom plinu. Djelovanje ovih valova nije uravnoteženo, usporava planet i uzrokuje njegovu migraciju prema zvijezdi.

Planet privlači plin, ali se ne može smiriti dok se ne ohladi. I tijekom tog vremena može se spiralno približiti zvijezdi. Divovski planet se možda neće formirati u svim sustavima

4. Rođen je plinski div

Vrijeme: od 1 do 10 milijuna godina

Jupiter je vjerojatno započeo s embrijem koji se po veličini usporedio sa Zemljom, a zatim je akumulirao još oko 300 masa plina veličine Zemlje. Za ovaj impresivan rast zaslužni su različiti konkurentski mehanizmi. Gravitacija jezgre privlači plin s diska, ali plin skupljajući se prema jezgri oslobađa energiju i mora se ohladiti da bi se taložio. Posljedično, brzina rasta ograničena je mogućnošću hlađenja. Ako se to dogodi presporo, zvijezda može otpuhati plin natrag u disk prije nego što embrij oko sebe formira gustu atmosferu. Usko grlo u uklanjanju topline je prijenos zračenja kroz vanjske slojeve rastuće atmosfere. Tok topline tamo je određen neprozirnošću plina (uglavnom ovisno o njegovom sastavu) i temperaturnim gradijentom (ovisno o početnoj masi embrija).

Rani modeli pokazali su da bi planetarni embrij trebao imati masu od najmanje 10 Zemljinih masa da bi se dovoljno brzo ohladio. Tako veliki primjerak može rasti samo blizu granice leda, gdje se prethodno nakupilo mnogo materijala. Možda se zato Jupiter nalazi odmah iza ove linije. Velike jezgre mogu se formirati na bilo kojem drugom mjestu ako disk sadrži više materijala nego što obično pretpostavljaju planetarni znanstvenici. Astronomi su već promatrali mnoge zvijezde, diskovi oko kojih su nekoliko puta gušći nego što se dosad pretpostavljalo. Čini se da za veliki uzorak prijenos topline nije ozbiljan problem.

Drugi faktor koji komplicira rođenje plinovitih divova je kretanje embrija u spirali prema zvijezdi. U procesu koji se naziva migracija tipa I, embrij pobuđuje valove u plinskom disku, koji zauzvrat vrše gravitacijski utjecaj na njegovo orbitalno gibanje. Valovi prate planet, baš kao što njegov trag prati čamac. Plin na vanjskoj strani orbite rotira sporije od embrija i vuče ga natrag, usporavajući njegovo kretanje. A plin unutar orbite rotira brže i vuče naprijed, ubrzavajući je. Vanjsko područje je veće, pa ono dobiva bitku i uzrokuje da embrij gubi energiju i tone prema središtu orbite za nekoliko astronomskih jedinica po milijun godina. Ova migracija se obično zaustavlja na granici leda. Ovdje se nadolazeći plinski vjetar pretvara u stražnji vjetar i počinje gurati embrij naprijed, kompenzirajući njegovo kočenje. Možda je i to razlog zašto se Jupiter nalazi točno tu gdje se nalazi.

Rast embrija, njegova migracija i gubitak plina iz diska odvijaju se gotovo istom brzinom. Koji proces će pobijediti ovisi o sreći. Moguće je da će nekoliko generacija embrija proći kroz proces migracije, a da ne uspije dovršiti svoj rast. Iza njih, nove serije planetezimala kreću se iz vanjskih područja diska prema njegovom središtu, i to se ponavlja sve dok se konačno ne formira plinoviti div, ili dok se sav plin ne otopi i plinoviti div više ne može nastati. Astronomi su otkrili planete slične Jupiteru u oko 10% proučavanih zvijezda sličnih Suncu. Jezgre takvih planeta mogu biti rijetki embriji preživjeli iz mnogih generacija - posljednji od Mohikanaca.

Ishod svih ovih procesa ovisi o početnom sastavu tvari. Otprilike trećina zvijezda bogatih teškim elementima ima planete poput Jupitera. Možda su takve zvijezde imale guste diskove, što je omogućilo formiranje masivnih embrija koji nisu imali problema s uklanjanjem topline. I, naprotiv, planeti se rijetko formiraju oko zvijezda siromašnih teškim elementima.

U jednom trenutku masa planeta počinje čudovišno brzo rasti: u 1000 godina planet poput Jupitera poprimi polovicu svoje konačne mase. Pritom stvara toliko topline da sjaji gotovo poput Sunca. Proces se stabilizira kada planet postane toliko masivan da migraciju tipa I okrene naglavce. Umjesto da disk mijenja orbitu planeta, sam planet počinje mijenjati kretanje plina u disku. Plin unutar orbite planeta vrti se brže od njega, pa njegova gravitacija usporava plin, tjerajući ga da padne prema zvijezdi, odnosno dalje od planeta. Plin izvan orbite planeta rotira sporije, pa ga planet ubrzava, tjerajući ga da se kreće prema van, opet dalje od planeta. Dakle, planet stvara pukotinu u disku i uništava zalihe građevinskog materijala. Plin ga pokušava napuniti, ali računalni modeli pokazuju da planet dobiva bitku ako se na udaljenosti od 5 AJ. njegova masa premašuje masu Jupitera.

Ova kritična masa ovisi o dobu. Što se planet ranije formira, to će njegov rast biti veći, budući da u disku još ima puno plina. Saturn ima manju masu od Jupitera jednostavno zato što je nastao nekoliko milijuna godina kasnije. Astronomi su otkrili manjak planeta s masama od 20 Zemljinih masa (to je masa Neptuna) do 100 Zemljinih masa (masa Saturna). To bi mogao biti ključ za rekonstrukciju slike evolucije.

Proizlaziti: Planet veličine Jupitera (ili nedostatak).

5. Plinoviti div postaje nemiran

Vrijeme: od 1 do 3 milijuna godina

Čudno je da mnogi izvansolarni planeti otkriveni u posljednjih deset godina kruže oko svoje zvijezde na vrlo malim udaljenostima, mnogo bližim nego što Merkur kruži oko Sunca. Ovi takozvani "vrući Jupiteri" nisu se formirali tamo gdje su sada jer bi orbitalna zona hranjenja bila premala za opskrbu potrebnim materijalom. Možda njihovo postojanje zahtijeva trofazni slijed događaja, koji se iz nekog razloga nisu materijalizirali u našem Sunčevom sustavu.

Prvo, plinoviti div mora se formirati u unutarnjem dijelu planetarnog sustava, blizu linije leda, dok još ima dovoljno plina na disku. Ali da bi se to dogodilo, disk mora sadržavati puno čvrste tvari.

Drugo, divovski planet se mora preseliti na svoju trenutnu lokaciju. Migracija tipa I to ne može osigurati, jer djeluje na embrije i prije nego što nakupe puno plina. No moguća je i migracija tipa II. Div koji se formira stvara pukotinu u disku i ograničava protok plina kroz njegovu orbitu. U ovom slučaju, mora se boriti protiv tendencije turbulentnog plina da se širi u susjedna područja diska. Plin nikada neće prestati curiti u pukotinu, a njegova difuzija prema središnjoj zvijezdi uzrokovat će gubitak orbitalne energije planeta. Taj je proces prilično spor: potrebno je nekoliko milijuna godina da se planet pomakne za nekoliko astronomskih jedinica. Stoga se planet mora početi formirati u unutarnjem dijelu sustava ako želi konačno ući u orbitu blizu zvijezde. Kako se ovaj i drugi planeti kreću prema unutra, guraju preostale planetezimale i embrije ispred sebe, možda stvarajući "vruće Zemlje" u još bližim orbitama zvijezde.

Treće, nešto mora zaustaviti kretanje prije nego što planet padne na zvijezdu. To bi moglo biti magnetsko polje zvijezde, koje čisti prostor u blizini zvijezde od plina, a bez plina kretanje prestaje. Možda planet pobuđuje plime na zvijezdi, a one zauzvrat usporavaju pad planeta. Ali ovi limitatori možda neće raditi u svim sustavima, tako da se mnogi planeti mogu nastaviti kretati prema zvijezdi.

Proizlaziti: divovski planet u bliskoj orbiti (“vrući Jupiter”).

Kako zagrliti zvijezdu

U mnogim sustavima nastaje divovski planet i počinje se spiralno kretati prema zvijezdi. To se događa jer plin u disku gubi energiju zbog unutarnjeg trenja i taloži se prema zvijezdi, povlačeći za sobom planet, koji na kraju završi toliko blizu zvijezde da stabilizira svoju orbitu

6. Pojavljuju se drugi divovski planeti

Vrijeme: od 2 do 10 milijuna godina

Ako se jedan plinoviti div uspije formirati, onda to doprinosi rađanju sljedećih divova. Mnogi, a možda i većina, poznatih divovskih planeta imaju blizance usporedive mase. U Sunčevom sustavu Jupiter je pomogao Saturnu da se formira brže nego što bi se to dogodilo bez njegove pomoći. Osim toga, “pružio je ruku pomoći” Uranu i Neptunu, bez kojih ne bi dosegli sadašnju masu. Na njihovoj udaljenosti od Sunca, proces formiranja bez vanjske pomoći odvijao bi se vrlo sporo: disk bi se otopio čak i prije nego što planeti dobiju na masi.

Prvi plinski div pokazao se korisnim iz nekoliko razloga. Na vanjskom rubu jaza koji stvara, materija je koncentrirana, općenito, iz istog razloga kao i na liniji leda: razlika u tlaku uzrokuje ubrzanje plina i djeluje kao stražnji vjetar na zrnca prašine i planetezimale, zaustavljajući njihovu migraciju iz vanjske regije diska. Osim toga, gravitacija prvog plinovitog diva često izbacuje njegove susjedne planetezimale u vanjsko područje sustava, gdje se od njih formiraju novi planeti.

Druga generacija planeta formirana je od materijala koji je za njih prikupio prvi plinoviti div. U ovom slučaju tempo je od velike važnosti: čak i malo kašnjenje u vremenu može značajno promijeniti rezultat. U slučaju Urana i Neptuna, akumulacija planetezimala bila je pretjerana. Zametak je postao prevelik, 10-20 Zemljine mase, što je odgodilo početak nakupljanja plina sve dok ga u disku gotovo uopće nije ostalo. Formiranje ovih tijela je završeno kada su dobila samo dvije Zemljine mase plina. Ali to više nisu plinoviti divovi, već ledeni divovi, koji bi se mogli pokazati kao najčešći tip.

Gravitacijska polja planeta druge generacije povećavaju kaos u sustavu. Ako su se ta tijela formirala preblizu, njihova međusobna interakcija i interakcija s plinskim diskom mogla bi ih odbaciti u više eliptične orbite. U Sunčevom sustavu planeti imaju gotovo kružne putanje i dovoljno su međusobno udaljeni, što smanjuje njihov međusobni utjecaj. Ali u drugim planetarnim sustavima orbite su obično eliptične. U nekim sustavima oni su rezonantni, odnosno orbitalni periodi su povezani kao mali cijeli brojevi. Malo je vjerojatno da je to ugrađeno tijekom formiranja, ali je moglo nastati tijekom migracije planeta, kada su postupno međusobni gravitacijski utjecaji vezali jedne za druge. Razlika između takvih sustava i Sunčevog sustava mogla bi se odrediti različitom početnom distribucijom plina.

Većina zvijezda rođena je u skupovima, a više od polovice njih su dvojne. Planeti se mogu formirati izvan ravnine orbitalnog gibanja zvijezda; u ovom slučaju, gravitacija susjedne zvijezde brzo preuređuje i iskrivljuje orbite planeta, tvoreći ne tako ravne sustave kao što je naš Sunčev sustav, već sferne, koji podsjećaju na roj pčela oko košnice.

Proizlaziti: društvo divovskih planeta.

Dodatak obitelji

Prvi plinski div stvara uvjete za rađanje sljedećeg. Traka koju je očistio djeluje poput tvrđavskog jarka, koji ne može prevladati tvar koja se kreće izvana prema središtu diska. Skuplja se na vanjskoj strani praznine, gdje iz nje nastaju novi planeti.

7. Nastaju planeti slični Zemlji

Vrijeme: od 10 do 100 milijuna godina

Planetološki znanstvenici vjeruju da su planeti slični Zemlji češći od divovskih planeta. Dok rođenje plinovitog diva zahtijeva preciznu ravnotežu konkurentskih procesa, formiranje stjenovitog planeta mora biti mnogo složenije.

Prije otkrića ekstrasolarnih planeta sličnih Zemlji, oslanjali smo se samo na podatke o Sunčevom sustavu. Četiri zemaljska planeta - Merkur, Venera, Zemlja i Mars - prvenstveno se sastoje od tvari s visokim vrelištem kao što su željezo i silikatne stijene. To ukazuje na to da su se formirali unutar linije leda i da nisu primjetno migrirali. Na takvim udaljenostima od zvijezde, planetarni embriji mogu rasti u plinovitom disku do 0,1 Zemljine mase, tj. ne više od Merkura. Za daljnji rast, orbite embrija trebaju se presijecati, zatim će se sudarati i spajati. Uvjeti za to nastaju nakon isparavanja plina s diska: pod utjecajem međusobnih poremećaja tijekom nekoliko milijuna godina putanje jezgri razvlače se u elipse i počinju se sijeći.

Mnogo je teže objasniti kako se sustav ponovno stabilizirao i kako su zemaljski planeti završili u svojim sadašnjim gotovo kružnim orbitama. Mala količina preostalog plina mogla bi to osigurati, ali je takav plin trebao spriječiti početno "labavost" orbita embrija. Možda, kada su planeti gotovo formirani, još uvijek postoji pristojan roj planetezimala. Tijekom sljedećih 100 milijuna godina, planeti uklanjaju neke od tih planetezimala i skreću preostale prema Suncu. Planeti prenose svoje nepravilno kretanje na osuđene planetezimale i kreću se u kružne ili gotovo kružne orbite.

Druga je ideja da dugoročni utjecaj Jupiterove gravitacije uzrokuje migraciju zemaljskih planeta koji se formiraju, premještajući ih u područja sa svježim materijalom. Taj bi utjecaj trebao biti veći u rezonantnim orbitama, koje su se postupno pomicale prema unutra dok se Jupiter spuštao prema svojoj sadašnjoj orbiti. Radioizotopska mjerenja pokazuju da su se prvo formirali asteroidi (4 milijuna godina nakon formiranja Sunca), zatim Mars (10 milijuna godina kasnije), a kasnije i Zemlja (50 milijuna godina kasnije): kao da je val koji je podigao Jupiter prošao kroz Sunčev sustav . Da nije naišao na prepreke, pomaknuo bi sve zemaljske planete prema orbiti Merkura. Kako su uspjeli izbjeći tako tužnu sudbinu? Možda su već postali previše masivni, pa ih Jupiter nije mogao puno pomaknuti, ili su ih možda jaki udari izbacili iz Jupiterove zone utjecaja.

Imajte na umu da mnogi planetarni znanstvenici ne smatraju ulogu Jupitera odlučujućom u formiranju stjenovitih planeta. Većina zvijezda sličnih Suncu nema planete slične Jupiteru, ali imaju prašnjave diskove oko sebe. To znači da tamo postoje planetezimali i embriji planeta, od kojih se mogu formirati objekti poput Zemlje. Glavno pitanje na koje promatrači moraju odgovoriti u sljedećem desetljeću je koliko sustava ima Zemlju, ali ne i Jupiter.

Najvažnija era za naš planet bilo je razdoblje između 30 i 100 milijuna godina nakon nastanka Sunca, kada se embrij veličine Marsa zabio u proto-Zemlju i stvorio golemu količinu krhotina od kojih je nastao Mjesec. Takav snažan udar, naravno, raspršio je golemu količinu materije po Sunčevom sustavu; stoga planeti slični Zemlji u drugim sustavima također mogu imati satelite. Ovaj snažan udar trebao je poremetiti Zemljinu primarnu atmosferu. Njegova današnja atmosfera uglavnom je nastala od plina zarobljenog u planetezimalima. Od njih je nastala Zemlja, a kasnije je ovaj plin izlazio tijekom vulkanskih erupcija.

Proizlaziti: zemaljski planeti.

Objašnjenje nekružnog gibanja

U unutarnjem Sunčevom sustavu, planetarni embriji ne mogu rasti hvatanjem plina, pa se moraju spojiti jedni s drugima. Da bi to učinili, njihove se orbite moraju presijecati, što znači da nešto mora poremetiti njihovo prvobitno kružno kretanje.

Kada se embriji formiraju, njihove kružne ili gotovo kružne orbite se ne sijeku.

Gravitacijska interakcija embrija međusobno i s divovskim planetom remeti orbite.

Embriji se ujedinjuju u planet tipa zemlje. Vraća se u kružnu orbitu, miješajući preostali plin i raspršujući preostale planetezimale.

8. Počinju operacije čišćenja

Vrijeme: od 50 milijuna do 1 milijarde godina

U ovom trenutku, planetarni sustav je bio gotovo formiran. Nastavlja se još nekoliko manjih procesa: raspadanje okolnog zvjezdanog skupa koji je sposoban svojom gravitacijom destabilizirati orbite planeta; unutarnja nestabilnost koja se javlja nakon što zvijezda konačno kolabira svoj plinski disk; i konačno nastavak raspršivanja preostalih planetezimala od strane divovskog planeta. U Sunčevom sustavu Uran i Neptun izbacuju planetezimale prema van, u Kuiperov pojas ili prema Suncu. A Jupiter ih svojom snažnom gravitacijom šalje u Oortov oblak, na sam rub područja gravitacijskog utjecaja Sunca. Oortov oblak može sadržavati oko 100 Zemljinih masa materijala. S vremena na vrijeme, planetezimali iz Kuiperovog pojasa ili Oortova oblaka približavaju se Suncu, tvoreći komete.

Raspršivanjem planetezimala i sami planeti malo migriraju, a to može objasniti sinkronizaciju orbita Plutona i Neptuna. Moguće je da je Saturnova orbita nekada bila bliža Jupiteru, ali se zatim udaljila od njega. To je vjerojatno povezano s takozvanom kasnom epohom bombardiranja - razdobljem vrlo intenzivnih sudara s Mjesecom (i, očito, sa Zemljom), koje je počelo 800 milijuna godina nakon formiranja Sunca. U nekim sustavima, grandiozni sudari formiranih planeta mogu se dogoditi u kasnoj fazi razvoja.

Proizlaziti: Kraj formiranja planeta i kometa.

Glasnici iz prošlosti

Meteoriti nisu samo svemirsko kamenje, već svemirski fosili. Prema planetolozima, ovo su jedini opipljivi dokazi o rađanju Sunčevog sustava. Vjeruje se da se radi o komadićima asteroida, koji su fragmenti planetezimala koji nikada nisu sudjelovali u formiranju planeta te su zauvijek ostali zamrznuti. Sastav meteorita odražava sve što se dogodilo njihovim matičnim tijelima. Nevjerojatno je da pokazuju tragove dugotrajnog gravitacijskog utjecaja Jupitera.

Željezni i kameni meteoriti očito su nastali u planetezimalima koji su se otapali, uzrokujući odvajanje željeza od silikata. Teško željezo potonulo je u srž, a laki silikati nakupili su se u vanjskim slojevima. Znanstvenici vjeruju da je zagrijavanje uzrokovano raspadom radioaktivnog izotopa aluminija-26, čiji je poluživot 700 tisuća godina. Eksplozija supernove ili obližnja zvijezda mogla bi "zaraziti" protosolarni oblak ovim izotopom, zbog čega je on u velikim količinama ušao u prvu generaciju planetezimala Sunčevog sustava.

Međutim, željezni i kameni meteoriti su rijetki. Većina sadrži hondrule - mala zrnca veličine milimetra. Ovi meteoriti - hondriti - nastali su prije planetezimala i nikad se nisu otapali. Čini se da većina asteroida nije povezana s prvom generacijom planetezimala, koji su najvjerojatnije izbačeni iz sustava Jupiterovim utjecajem. Planetolozi su izračunali da je područje sadašnjeg asteroidnog pojasa prije sadržavalo tisuću puta više materije nego sada. Čestice koje su pobjegle Jupiterovim kandžama ili kasnije ušle u asteroidni pojas spojile su se u nove planetezimale, ali do tada je u njima ostalo malo aluminija-26, pa se nikada nisu otopile. Izotopski sastav hondrita pokazuje da su nastali otprilike 2 milijuna godina nakon početka formiranja Sunčevog sustava.

Staklasta struktura nekih hondrula ukazuje na to da su prije nego što su ušle u planetezimale bile naglo zagrijane, otopljene i potom brzo ohlađene. Valovi koji su pokretali Jupiterovu ranu orbitalnu migraciju morali su se pretvoriti u udarne valove i mogli su uzrokovati ovo naglo zagrijavanje.

Nema jedinstvenog plana

Prije ere otkrića ekstrasolarnih planeta, mogli smo proučavati samo Sunčev sustav. Iako nam je to omogućilo razumijevanje mikrofizike najvažnijih procesa, nismo imali pojma o razvojnim putovima drugih sustava. Nevjerojatna raznolikost planeta otkrivenih u proteklom desetljeću značajno je proširila horizont našeg znanja. Počinjemo shvaćati da su ekstrasolarni planeti posljednja preživjela generacija protoplaneta koji su doživjeli formiranje, migraciju, uništenje i kontinuiranu dinamičku evoluciju. Relativni red u našem sunčevom sustavu ne može biti odraz nikakvog općeg plana.

Od pokušaja da otkriju kako je naš Sunčev sustav nastao u dalekoj prošlosti, teoretičari su se okrenuli istraživanju koje omogućava predviđanje svojstava još neotkrivenih sustava koji bi mogli biti otkriveni u bliskoj budućnosti. Do sada su promatrači primijetili samo planete s masom veličine Jupitera u blizini zvijezda sličnih suncu. Naoružani novom generacijom instrumenata, moći će tražiti objekte nalik Zemlji, koji bi, u skladu s teorijom sukcesivne akrecije, trebali biti široko rasprostranjeni. Planetarni znanstvenici tek počinju shvaćati koliko su svjetovi u Svemiru raznoliki.

Prijevod: V. G. Surdin

Dodatna literatura:
1) Prema determinističkom modelu formiranja planeta. S.Ida i D.N.C. Lin u Astrophysical Journalu, sv. 604, br. 1, stranice 388-413; ožujka 2004.
2) Formiranje planeta: teorija, opažanja i eksperimenti. Uredili Hubert Klahr i Wolfgang Brandner. Cambridge University Press, 2006.
3) Alven H., Arrhenius G. Evolucija Sunčevog sustava. M.: Mir, 1979.
4) Vityazev A.V., Pechernikova G.V., Safronov V.S. Terestrički planeti: podrijetlo i rana evolucija. M.: Nauka, 1990.

Čovjek je dugo pokušavao proučavati svijet koji ga okružuje. Kako je nastala Zemlja? Ovo pitanje zabrinjava ljude više od jednog tisućljeća. Do danas su preživjele mnoge legende i predviđanja raznih naroda svijeta. Spaja ih činjenica da je nastanak naše Zemlje povezan s djelovanjem mitskih heroja i bogova. Tek u 18. stoljeću počinju se javljati znanstvene hipoteze o postanku sunca i planeta.

hipoteza Georgesa Buffona

francuski znanstvenik Georges Buffon sugerirali da je naša Zemlja nastala kao rezultat katastrofe. Jednom davno, golemi komet udario je u Sunce, izazvavši brojne prskanje. Naknadno su se ta prskanja počela hladiti, a od najvećih su se formirali planeti, uključujući Zemlju.

Riža. 1

Riža. 2. Hipoteza o nastanku Sunčeva sustava

Georges Buffon rođen je u obitelji bogatog zemljoposjednika i bio je najstariji od njegovo 5 djece. Trojica njegove braće postigla su visoke položaje u crkvenoj hijerarhiji. Georges je poslan na koledž u dobi od 10 godina, ali je studirao nevoljko. A mene je zanimala samo matematika. U tom je razdoblju Buffon prevodio Newtonova djela. Kasnije je imenovan intendantom kraljevskog vrta, dužnost koju je obnašao 50 godina do svoje smrti.

Hipoteza Emmanuela Kanta

Jedan njemački znanstvenik imao je drugačije mišljenje Immanuel Kant. Vjerovao je da su Sunce i svi planeti nastali iz hladnog oblaka prašine. Ovaj se oblak okretao, postupno su čestice prašine postajale gušće i ujedinjene - tako su nastali Sunce i drugi planeti.

Riža. 3

Pretpostavka Pierrea Laplacea

Pierre Laplace- francuski znanstvenik i astronom - iznio je svoju hipotezu o izgledu Sunčevog sustava. Vjerovao je da su sunce i planeti nastali iz ogromnog oblaka vrućeg plina. Postupno se ohladio, skupio i iz njega su nastali Sunce i planeti.

Riža. 4

Riža. 5. Hipoteza o nastanku Sunčeva sustava

Pierre Simon Laplace rođen je 23. ožujka 1749. u seljačkoj obitelji u Beaumont-en-Augeu, u normanskom departmanu Calvados. Studirao je u benediktinskoj školi, iz koje je ipak izašao kao uvjereni ateist. Bogati susjedi pomogli su talentiranom dječaku da uđe na Sveučilište u Caenu (Normandija). Laplace je predložio prvu matematički potkrijepljenu kozmogonijsku hipotezu o nastanku svih tijela u Sunčevom sustavu, nazvanu po njemu: Laplaceova hipoteza. Također je bio prvi koji je sugerirao da su neke maglice opažene na nebu zapravo galaksije slične našoj Mliječnoj stazi.

Hipoteza Jamesa Jeansa

Drugi znanstvenik držao se drugačije hipoteze, njegovo ime je James Jeans. Početkom ovog stoljeća sugerirao je da je masivna zvijezda jednom proletjela blizu Sunca i svojom gravitacijom otkinula dio Sunčeve materije. Ova tvar je postavila temelje za sve planete Sunčevog sustava.

Riža. 6

Riža. 7. Hipoteza o nastanku Sunčeva sustava

Hipoteza Otta Schmidta

Naš sunarodnjak - Otto Yulievich Schmidt 1944. iznio je svoju hipotezu o podrijetlu Sunca i planeta. Vjerovao je da se prije nekoliko milijardi godina oko Sunca vrtio ogromni oblak plina i prašine; S vremenom se oblak spljoštio i stvorile su se nakupine. Te su se nakupine počele okretati u orbitama, a iz njih su se postupno formirali planeti.

Riža. 8

Riža. 9. Hipoteza o nastanku Sunčeva sustava

Otto Schmidt rođen je 18. rujna 1891. godine. Kao dijete radio je u trgovini priborom za pisanje. Novac za školovanje darovitog dječaka u gimnaziji pronašao je njegov latvijski djed Fricis Ergle. Gimnaziju je završio u Kijevu sa zlatnom medaljom (1909). Diplomirao je na odjelu fizike i matematike Kijevskog sveučilišta, gdje je studirao 1909.-1913. Tamo je pod vodstvom profesora D. A. Gravea započeo svoje istraživanje teorije grupa.

Jedan od utemeljitelja i glavni urednik Velike sovjetske enciklopedije (1924.-1942.). Osnivač i voditelj Katedra za višu algebru (1929.-1949.) Fizičko-matematičkog fakulteta / Mehanika i matematika Moskovskog državnog sveučilišta. Od 1930. do 1934. godine vodio je poznate arktičke ekspedicije na brodovima ledolomcima Sedov, Sibiryakov i Chelyuskin. Godine 1930-1932 Direktor Svesaveznog arktičkog instituta, 1932.-1938. Načelnik Glavne uprave Sjevernog morskog puta (GUSMP). Od 28. veljače 1939. do 24. ožujka 1942. bio je potpredsjednik Akademije znanosti SSSR-a.

Kao što ste primijetili, hipoteze Kanta, Laplacea i Schmidta u mnogočemu su slične, a činile su osnovu moderne teorije o postanku Sunčevog sustava, pa tako i Zemlje.

Moderna hipoteza

Moderni znanstvenici sugeriraju da su Sunčev sustav, odnosno Sunce i planeti, nastali istovremeno iz ogromnog hladnog oblaka plina i prašine. Ovaj oblak međuzvjezdanog plina i prašine se vrtio. Postupno su se u njemu počeli stvarati ugrušci. Središnja, najveća nakupina dala je zvijezdu - Sunce. Nuklearni procesi počeli su se događati unutar Sunca, zbog čega se ono zagrijavalo. Od preostalih nakupina nastali su planeti.

Riža. 10. Prva faza

Riža. 11. Druga faza

Riža. 12. Treća faza

Riža. 13. Četvrta faza

Kao što vidite, ideje znanstvenika o nastanku našeg Sunčevog sustava i Zemlje razvijale su se postupno. Danas još uvijek postoje mnoga kontroverzna, nejasna pitanja koja moderna znanost mora riješiti.

1. Melchakov L.F., Skatnik M.N. Prirodoslovlje: udžbenik. za 3,5 razreda prosj. škola – 8. izd. – M.: Obrazovanje, 1992. – 240 str.: ilustr.

2. Bakhchieva O.A., Klyuchnikova N.M., Pyatunina S.K. i dr. Prirodoslovlje 5. – M.: Poučna literatura.

3. Eskov K.Yu. i dr. Prirodoslovlje 5 / Ed. Vakhrusheva A.A. – M.: Balass.

1. Građa i život svemira ().

Tek relativno nedavno ljudi su dobili činjenični materijal koji omogućuje iznošenje znanstveno utemeljenih hipoteza o podrijetlu Zemlje, ali ovo pitanje zabrinjava umove filozofa od pamtivijeka.

Prve izvedbe

Iako su se prve ideje o životu na Zemlji temeljile samo na empirijskim promatranjima prirodnih pojava, ipak je fantastična fikcija često igrala temeljnu ulogu u njima, a ne objektivna stvarnost. Ali već u to doba javile su se ideje i pogledi koji nas i danas zadivljuju svojom sličnošću s našim predodžbama o postanku Zemlje.

Tako je, primjerice, rimski filozof i pjesnik Titus Lucretius Carus, koji je poznat kao autor didaktičke poeme “O prirodi stvari”, vjerovao da je Svemir beskonačan i da u njemu postoje mnogi svjetovi slični našemu. O istome je pisao i starogrčki znanstvenik Heraklit (500. pr. Kr.): “Svijet, jedan od svih, nije stvorio nijedan bog i nitko od ljudi, nego je bio, jest i bit će vječno živa vatra, prirodno paljenje i prirodno gašenje"

Nakon pada Rimskog Carstva za Europu počinje teško vrijeme srednjeg vijeka - razdoblje dominacije teologije i skolastike. To je razdoblje tada zamijenila renesansa; djela Nikole Kopernika i Galilea Galileja pripremila su pojavu progresivnih kozmogonijskih ideja. Izrazili su ih u različitim vremenima R. Descartes, I. Newton, N. Stenon, I. Kant i P. Laplace.

Hipoteze o postanku Zemlje

R. Descartesova hipoteza

Tako je, posebice, R. Descartes tvrdio da je naš planet prije bio vruće tijelo, poput Sunca. A kasnije se ohladio i počeo izgledati kao izumrlo nebesko tijelo, u čijim je dubinama još uvijek ostala vatra. Vruća jezgra bila je prekrivena gustom ljuskom koja se sastojala od tvari slične tvari sunčevih pjega. Iznad je bila nova školjka - napravljena od malih fragmenata koji su nastali raspadom pjega.

Hipoteza Immanuela Kanta

1755. - Njemački filozof I. Kant iznio je pretpostavku da se tvar od koje se sastoji tijelo Sunčevog sustava - svi planeti i kometi, prije početka svih transformacija razložila na primarne elemente i ispunila cijeli volumen Svemira u kojem se nalazi tijela nastala od njih sada se kreću. Ove kantovske ideje da je Sunčev sustav mogao nastati kao rezultat akumulacije iskonske raspršene raspršene tvari čine se iznenađujuće točnima u naše vrijeme.

P. Laplaceova hipoteza

1796. - Francuski znanstvenik P. Laplace izrazio je slične ideje o podrijetlu Zemlje, ne znajući ništa o postojećoj raspravi I. Kanta. Novonastala hipoteza o postanku Zemlje tako je dobila naziv Kant-Laplaceova hipoteza. Prema ovoj hipotezi, Sunce i planeti koji se kreću oko njega nastali su iz jedne maglice, koja se tijekom rotacije raspala u zasebne nakupine materije - planete.

U početku vatrena tekuća Zemlja se ohladila i prekrila kora, koja se iskrivila kako su se dubine hladile i njihov volumen smanjivao. Valja napomenuti da je Kant-Laplaceova hipoteza prevladavala među ostalim kozmogonijskim pogledima više od 150 godina. Na temelju te hipoteze geolozi su objasnili sve geološke procese koji su se dogodili u utrobi Zemlje i na njezinoj površini.

Hipoteza E. Chladnija

Naravno, meteoriti - vanzemaljci iz dubokog svemira - od velike su važnosti za razvoj pouzdanih znanstvenih hipoteza o postanku Zemlje. To je zato što su meteoriti uvijek padali na naš planet. Međutim, nisu uvijek smatrani izvanzemaljcima iz svemira. Jedan od prvih koji je ispravno objasnio pojavu meteorita bio je njemački fizičar E. Chladni koji je 1794. godine dokazao da su meteoriti ostaci vatrenih kugli nezemaljskog porijekla. Prema njemu, meteoriti su komadići međuplanetarne tvari koji putuju svemirom, vjerojatno fragmenti planeta.

Suvremeni koncept nastanka Zemlje

Ali nisu svi dijelili takvu misao u to vrijeme; međutim, proučavajući kamene i željezne meteorite, znanstvenici su uspjeli doći do zanimljivih podataka koji su korišteni u kozmogonijskim konstrukcijama. Na primjer, razjašnjen je kemijski sastav meteorita - uglavnom se pokazalo da su oksidi silicija, magnezija, željeza, aluminija, kalcija i natrija. Posljedično, postalo je moguće saznati sastav drugih planeta, koji se pokazao sličnim kemijskom sastavu naše Zemlje. Određena je i apsolutna starost meteorita: ona je u rasponu od 4,2-4,6 milijardi godina. Trenutno su ti podaci dopunjeni informacijama o kemijskom sastavu i starosti stijena Mjeseca, kao i atmosferama i stijenama Venere i Marsa. Ovi novi podaci posebno pokazuju da je naš prirodni satelit Mjesec nastao iz hladnog oblaka plina i prašine i počeo "funkcionirati" prije 4,5 milijardi godina.

Veliku ulogu u potkrepljivanju suvremene koncepcije nastanka Zemlje i Sunčevog sustava ima sovjetski znanstvenik, akademik O. Schmidt, koji je dao značajan doprinos rješavanju ovog problema.

Tako se malo po malo, na temelju pojedinačnih raspršenih činjenica, postupno oblikovala znanstvena osnova modernih kozmogonijskih pogleda... Većina suvremenih kozmogonista drži se sljedećeg gledišta.

Početni materijal za formiranje Sunčevog sustava bio je oblak plina i prašine smješten u ekvatorijalnoj ravnini naše Galaksije. Tvar ovog oblaka bila je u hladnom stanju i obično je sadržavala hlapljive komponente: vodik, helij, dušik, vodenu paru, metan, ugljik. Primarna planetarna tvar bila je vrlo homogena, a temperatura joj je bila prilično niska.

Međuzvjezdani oblaci su se počeli sabijati zbog gravitacijskih sila. Materija je zgusnuta do stupnja zvijezda, a istodobno joj je porasla unutarnja temperatura. Kretanje atoma unutar oblaka se ubrzalo, a, sudarajući se jedan s drugim, atomi su se ponekad ujedinili. Dogodile su se termonuklearne reakcije tijekom kojih se vodik pretvarao u helij, oslobađajući ogromnu količinu energije.

U bijesu moćnih stihija pojavilo se Pra-Sunce. Njegovo rođenje dogodilo se kao rezultat eksplozije supernove - ne tako rijetke pojave. U prosjeku se takva zvijezda pojavi u bilo kojoj galaksiji svakih 350 milijuna godina. Tijekom eksplozije supernove emitira se ogromna energija. Materijal izbačen kao rezultat ove termonuklearne eksplozije formirao je široki, postupno gušći oblak plinske plazme oko Proto-Sunca. Bila je to svojevrsna maglica u obliku diska s temperaturom od nekoliko milijuna Celzijevih stupnjeva. Iz ovog protoplanetarnog oblaka naknadno su nastali planeti, kometi, asteroidi i druga nebeska tijela Sunčevog sustava. Formiranje Proto-Sunca i protoplanetarnog oblaka oko njega dogodilo se prije otprilike 6 milijardi godina.

Prošle su stotine milijuna godina. S vremenom se plinovita tvar protoplanetarnog oblaka ohladila. Najvatrostalniji elementi i njihovi oksidi kondenzirali su se iz vrućeg plina. Kako se daljnje hlađenje nastavljalo tijekom milijuna godina, u oblaku su se pojavile prašnjave krutine, a prethodno vrući oblak plina ponovno je postao relativno hladan.

Postupno se oko mladog Sunca kao rezultat kondenzacije prašnjave tvari formirao široki prstenasti disk koji se potom raspao u hladne rojeve čvrstih čestica i plina. Iz unutarnjih dijelova diska plina i prašine počeli su se formirati planeti poput Zemlje, koji su se u pravilu sastojali od vatrostalnih elemenata, a iz perifernih dijelova diska počeli su se formirati veliki planeti bogati lakim plinovima i hlapljivim elementima. . U samoj vanjskoj zoni pojavio se ogroman broj kometa.

Primarna Zemlja

Dakle, prije otprilike 5,5 milijardi godina, prvi planeti, uključujući i primordijalnu Zemlju, nastali su iz hladne planetarne materije. U to je vrijeme bilo kozmičko tijelo, ali još nije bilo planet; nije imalo ni jezgru ni plašt, a nije bilo ni čvrstih površina.

Formiranje Proto-Zemlje bila je izuzetno važna prekretnica – bilo je to rođenje Zemlje. U to vrijeme na Zemlji se nisu događali uobičajeni, dobro poznati geološki procesi, zbog čega se ovo razdoblje evolucije planeta naziva predgeološkim ili astronomskim.

Proto-zemlja je bila hladna nakupina kozmičke materije. Pod utjecajem gravitacijskog zbijanja, zagrijavanja od stalnih udara kozmičkih tijela (kometa, meteorita) i oslobađanja topline radioaktivnih elemenata, površina Prazemlje počela se zagrijavati. Ne postoji konsenzus među znanstvenicima o veličini zagrijavanja. Prema sovjetskom znanstveniku V. Fesenku, supstanca Proto-Zemlje se zagrijala do 10 000 °C i, kao rezultat toga, prešla u rastaljeno stanje. Prema pretpostavkama drugih znanstvenika, temperatura bi jedva mogla doseći 1000 °C, a treći poriču čak i samu mogućnost taljenja tvari.

Bilo kako bilo, zagrijavanje Proto-Zemlje pridonijelo je diferencijaciji njezinog materijala, što se nastavilo kroz kasniju geološku povijest.

Diferencijacija tvari Prazemlje dovela je do koncentracije teških elemenata u njezinim unutarnjim područjima, a lakših elemenata na površini. To je pak unaprijed odredilo daljnju podjelu na jezgru i plašt.

U početku naš planet nije imao atmosferu. To se može objasniti činjenicom da su plinovi iz protoplanetarnog oblaka izgubljeni u prvim fazama formiranja, jer u to vrijeme masa Zemlje nije mogla zadržati lake plinove blizu svoje površine.

Formiranjem jezgre i plašta, a zatim i atmosfere, završena je prva faza razvoja Zemlje - predgeološka ili astronomska. Zemlja je postala čvrsti planet. Nakon čega počinje njegova duga geološka evolucija.

Tako su prije 4-5 milijardi godina solarni vjetar, vruće zrake Sunca i kozmička hladnoća dominirali površinom našeg planeta. Površinu su neprestano bombardirala kozmička tijela - od čestica prašine do asteroida...

Do sada se glavnom teorijom o podrijetlu kolijevke čovječanstva smatra teorija Velikog praska. Prema astronomima, prije beskrajno davno, u svemiru je postojala ogromna vruća lopta, čija je temperatura bila milijune stupnjeva. Kao posljedica kemijskih reakcija koje su se odvijale unutar vatrene sfere dogodila se eksplozija koja je rasula ogroman broj sitnih čestica materije i energije u svemiru. U početku su te čestice imale previsoku temperaturu. Tada se Svemir ohladio, čestice su se međusobno privlačile, skupljajući se u jednom prostoru. Lakše elemente privlačili su teži, koji su nastali kao posljedica postupnog hlađenja Svemira. Tako su nastale galaksije, zvijezde i planeti.

U prilog ovoj teoriji znanstvenici navode strukturu Zemlje čiji se unutarnji dio, nazvan jezgra, sastoji od teških elemenata - nikla i željeza. Jezgra je pak prekrivena debelim plaštom vrućih stijena, koje su lakše. Površina planeta, drugim riječima, zemljina kora, kao da pluta na površini rastaljenih masa, što je rezultat njihovog hlađenja.

Stvaranje životnih uvjeta

Postupno se kugla hladila, stvarajući sve gušća područja tla na svojoj površini. Vulkanska aktivnost planeta u to je vrijeme bila prilično aktivna. Kao rezultat erupcija magme u svemir je ispuštena ogromna količina raznih plinova. Oni najlakši, poput helija i vodika, trenutno su isparili. Teže molekule ostale su iznad površine planeta privučene njegovim gravitacijskim poljima. Pod utjecajem vanjskih i unutarnjih čimbenika, pare ispuštenih plinova postale su izvor vlage, a pojavile su se i prve oborine koje su imale ključnu ulogu u nastanku života na planetu.

Postupno, unutarnje i vanjske metamorfoze dovele su do raznolikosti krajolika na koji je čovječanstvo odavno naviklo:

formirane su planine i doline;
pojavila su se mora, oceani i rijeke;
U svakom području razvila se određena klima, koja je dala poticaj razvoju jednog ili drugog oblika života na planetu.

Netočno je mišljenje da je planet miran i da je konačno formiran. Pod utjecajem endogenih i egzogenih procesa površina planeta još se formira. Čovjek svojim destruktivnim gospodarenjem pridonosi ubrzanju tih procesa, što dovodi do najkatastrofalnijih posljedica.

Kako su se pojavili planeti?

Čini se da je znanstveni i tehnološki napredak sposoban dati odgovore na mnoga pitanja koja se tiču svijeta oko nas. Ali znanstvenici još uvijek imaju mnogo misterija i netočnosti. Uostalom, ponekad i najlogičnija i najsuvislija teorija ostane samo na razini pretpostavki, jer jednostavno nema činjenica koje bi je poduprle, a ponekad je izuzetno teško doći do dokaza. Kako su se planeti pojavili jedno je od tih otvorenih pitanja, iako o tome postoji dosta teorija i pretpostavki. Pogledajmo koje hipoteze postoje o podrijetlu planeta.

Glavna znanstvena teorija

Danas postoji mnogo različitih znanstvenih hipoteza koje dokazuju odakle su planeti došli, međutim, u modernoj prirodnoj znanosti oni se pridržavaju teorije oblaka plina i prašine.

Leži u činjenici da je Sunčev sustav sa svim planetima, satelitima, zvijezdama i drugim nebeskim tijelima nastao kao rezultat kompresije oblaka plina i prašine. U njegovom središtu nastala je najveća zvijezda, Sunce. I sva ostala tijela pojavila su se iz Kuiperovog pojasa i Oortova oblaka. Jednostavno rečeno, planeti su se pojavili na sljedeći način. U svemiru je postojala neka materija koja se sastojala samo od plina i prašine otopljene u njoj. Nakon jakog izlaganja atmosferskom tlaku, plin se počeo sabijati, a prašina se počela pretvarati u velike i teške objekte koji su kasnije postali planeti.

Kuiperov pojas i Oortov oblak

Ranije smo već spomenuli Kuiperov pojas i Oortov oblak. Znanstvenici kažu da su upravo ova dva objekta postala građevinski materijal iz kojeg su nastali planeti.

Kuiperov pojas je zona u Sunčevom sustavu koja počinje od orbite Neptuna. Vjeruje se da je riječ o asteroidnom pojasu, ali to nije sasvim točno. Nekoliko puta je veći i masivniji od njega. Osim toga, Kuiperov pojas razlikuje se od asteroidnog pojasa po tome što se sastoji od hlapljivih tvari poput amonijaka i vode. Danas se vjeruje da su upravo u tom pojasu nastala tri patuljasta planeta - Pluton, Huamea, Makemake, kao i njihovi sateliti.

Drugi objekt koji je pridonio nastanku planeta, Oortov oblak, još nije pronađen, a njegovo postojanje potvrđeno je samo hipotetski. To je unutarnji i vanjski oblak koji se sastoji od izotopa ugljika i dušika u kojima se kreću čvrsta tijela. Vjeruje se da je to određeno sferno područje Sunčevog sustava, koje je izvor nastanka kometa, koji su također građevinski materijal za nastanak drugih planeta. Ako zamislite kako su planeti izgledali izvana, onda možete zamisliti kako su se prašina i druga čvrsta tijela sabijala, uslijed čega su poprimili sferni oblik u kakvom ih danas poznajemo.

Alternativne znanstvene hipoteze

Dakle, prvi od takvih istraživača bio je Georges-Louis Buffon. Godine 1745. predložio je da su se svi planeti pojavili kao rezultat izbacivanja materije nakon sudara Sunca s prolazećim kometom. Komet se raspao na više dijelova koji su pod utjecajem centrifugalnih i centripetalnih sila Sunčeve energije formirali planete Sunčevog sustava.
Nešto kasnije, 1755. godine, istraživač po imenu Kant sugerirao je da su svi planeti nastali zbog činjenice da su čestice prašine pod utjecajem gravitacije formirale planete.
Godine 1706. francuski astronom Pierre Laplace iznio je svoju alternativnu teoriju o izgledu planeta. Vjerovao je da se u početku u svemiru formirala ogromna vruća maglica koja se sastojala od plina. Polagano se okretao u svemiru, ali centrifugalna sila koja se povećavala kao rezultat kretanja bila je osnova za nastanak planeta. Planeti su se pojavljivali na određenim točkama, koje su bile smještene u prstenovima ostavljenim duž staze. Ukupno se, rekao je Laplace, odvojilo 10 prstenova koji su se raspali na 9 planeta i asteroidni pojas.
A u 20. stoljeću Fred Hoyle je iznio svoju hipotezu o tome kako su se planeti pojavili. Vjerovao je da Sunce ima zvijezdu blizanku. Fred je tvrdio da je ta zvijezda eksplodirala, što je rezultiralo formiranjem planeta.
Ali ne samo da znanost pokušava shvatiti odakle su planeti, religija također pokušava objasniti ovo zanimljivo pitanje. Dakle, postoji teorija kreacionizma. Kaže da je sve svemirske objekte, uključujući planete Sunčevog sustava, stvorio Stvoritelj, Bog.

I to nisu sve hipoteze koje danas postoje. Želite li vlastitim očima vidjeti kako su nastali planeti, videa možete pronaći na internetu, ali i u nekim elektronskim udžbenicima astronomije.

Svi živimo na planeti Zemlji, mislim da svakoga od nas zanima kako je nastao naš planet. Znanstvenici imaju hipoteze o ovom pitanju.

Kako se pojavio planet Zemlja?

Zemlja je nastala prije otprilike 4,5 milijardi godina. Vjeruje se da je ovo jedina planeta u svemiru na kojoj žive živa bića. Astronomski istraživači tvrde da je Zemlja nastala od kozmičke prašine i plina koji su ostali nakon formiranja Sunca. Oni također tvrde da je Zemlja izvorno bila rastaljena masa bez ikakvog života. Ali onda se voda počela nakupljati i površina se počela stvrdnjavati. Asteroidi, kometi i energija Sunca formirali su reljef i klimu Zemlje kakvu danas poznajemo.

Ako vas ozbiljno zanima pitanje kako je nastala planeta Zemlja, video koji je prilično lako pronaći jasno će vam reći o ovoj problematici.

Sada znate kako su se pojavili planeti Sunčevog sustava. Astronomi još nisu postigli konsenzus o ovom pitanju, ali želio bih vjerovati da će nam razvoj znanosti i tehnologije u bliskoj budućnosti omogućiti prikupljanje dokaza i točno reći kako su se planeti pojavili.