om Lag 4,5 milliarder år siden, tyngdekraften trakk en sky av støv og gass sammen for å danne vårt solsystem. Mens forskere ikke er sikker på den eksakte natur av prosessen, observasjoner av unge stellar systemer kombinert med datasimuleringer har tillatt dem å utvikle tre modeller av hva som kunne ha skjedd så mange år siden.
Fødselen av solen
En massiv konsentrasjon av interstellar gass og støv opprettet en molekylære skyen som vil danne solen fødested., Kalde temperaturer forårsaket gass til clump sammen, vokser stadig tettere. De tetteste delene av skyen begynte å kollapse under sin egen gravitasjon, danner et vell av unge stellar objekter kjent som protostars. Tyngdekraften fortsatte å skjule materiale på spedbarn objekt, og skaper en stjerne og en disk av materiale som planetene form. Når fusion sparket i, star begynte å sprenge en fantastisk vind som hjalp til med å fjerne rusk og stoppet det fra å falle innover.,
Selv om gass og støv likkledet unge stjerner i synlige bølgelengder, infrarødt teleskop som har analysert mange av melkeveien er skyer for å avsløre natal miljø av andre stjerner. Forskere har brukt det de har sett i andre systemer til vår egen stjerne.
Når solen dannet, en massiv disk av materiale omgitt den for rundt 100 millioner år. Det høres kanskje mer enn nok tid til planetene til form, men i astronomiske vilkår, er det et øye blunker., Som den nyfødte solen varmet disk, gass fordampet raskt, noe som gir den nyfødte planeter og måner bare en kort tid for å ta det opp.
Dannelse modeller
Forskere har utviklet tre forskjellige modeller for å forklare hvordan planetene i og ut av solsystemet kan ha dannet. Den første og mest allment akseptert modell, core belegg, fungerer godt med dannelsen av den steinete terrestriske planetene, men har problemer med gigantiske planeter. Den andre, pebble belegg, kan føre til at planeter for å raskt form fra de minste materialer., Den tredje disken ustabilitet metoden, kan redegjøre for etablering av gigantiske planeter.
The core accretion modell
om Lag 4,6 milliarder år siden, solsystemet var en sky av støv og gass som er kjent som en solar nebula. Tyngdekraften kollapset materialet i seg selv som det begynte å spinne, forming solen i sentrum av tåken.
Med fremveksten av solen, de resterende materialet begynte å clump sammen. Små partikler trakk sammen, bundet av tyngdekraften, i større partikler., Solvinden feid bort lettere elementer, slik som hydrogen og helium, fra nærmere regioner, slik at bare tunge, steinete materialer til å lage terrestriske verdener. Men lenger og lenger bort, solenergi vinden hadde mindre innvirkning på lettere elementer, som tillater dem å samle inn gass gigantene. På denne måten, asteroider, kometer, planeter og måner ble opprettet.
Noen exoplanet observasjoner synes å bekrefte core belegg som den dominerende dannelsen prosessen., Stjerner med mer «metaller» — et begrep som astronomer bruk for andre elementer enn hydrogen og helium — i sine kjerner har mer gigantiske planeter enn sine metall-fattige fettere. I henhold til NASA, core accretion tyder på at små, steinete verdener bør være mer vanlig enn de mer massive gass gigantene.
2005 oppdagelsen av en gigantisk planet med en massiv kjerne som går i bane rundt solen-som stjerners HD 149026 er et eksempel på en exoplanet som har bidratt til å styrke saken for core belegg.,
«Dette er en bekreftelse av kjernen accretion teori for planeten dannelse og bevis på at planeter av denne typen bør finnes i overflod,» sa Greg Henry i en pressemelding. Henry, en astronom ved Tennessee State University, Nashville, oppdaget dimming av stjernen.
I 2017, den Europeiske romorganisasjonen (esa planlegger å lansere det som Karakteriserer ExOPlanet Satellitt (KHEOPS), som skal studere eksoplaneter som varierer i størrelser fra super-Jord til Neptun. Ved å studere disse fjerne verdener kan bidra til å finne ut hvordan planetene i solsystemet ble dannet.,
«I kjernen accretion scenario, kjernen av en planet må nå en kritisk masse før det er i stand til å accrete gass i en forrykende mote,» sa KHEOPS team. «Denne kritiske massen, avhenger av mange fysiske variabler, blant de viktigste som er frekvensen av planetesimals belegg.»
Ved å studere hvordan voksende planeter accrete materiale, KHEOPS vil gi innsikt i hvordan verdener vokse.
disken ustabilitet modell
Men behovet for en rask dannelse for den gigantiske gass planeter er ett av problemene med core belegg., I henhold til modeller, prosessen tar flere millioner år, lenger enn den lette gasser ble tilgjengelig tidlig i solsystemet. På samme tid, kjernen accretion-modellen står overfor en migrering problemet, som barnet planetene er sannsynlig å komme i solen i en kort tid.
«Gigantiske planeter form veldig raskt, i noen millioner år,» Kevin Walsh, en forsker ved Southwest Research Institute (SwRI) i Boulder, Colorado, fortalte Space.com. «Som skaper en tid limit fordi gassen disk rundt solen bare varer i 4 til 5 millioner år.,»
Ifølge en relativt ny teori, disk ustabilitet, dotter av støv og gass som er bundet sammen tidlig i livet av solsystemet. Over tid vil disse klumper sakte kompakt i en gigantisk planet. Disse planetene kan danne raskere enn sine core accretion rivaler, noen ganger i så lite som 1000 år, og som tillater dem å fange raskt forsvinnende lettere gasser. De kan også raskt komme frem til en bane-stabiliserende masse som holder dem fra døden-marsjerte inn i solen.,
Som forskere fortsette å studere planetene innsiden av solsystemet, så vel som rundt andre stjerner, de vil forstå bedre hvordan gass gigantene dannet.
Pebble accretion
Den største utfordringen for å core accretion er tid — å bygge massive gass gigantene rask nok til å fange de lettere komponentene av deres atmosfære. Nyere forskning analysert hvordan mindre, pebble-størrelse objekter smeltet sammen for å bygge gigantiske planeter opp til 1000 ganger raskere enn tidligere studier.,
«Dette er den første modellen som vi vet om at du starter ut med en ganske enkel struktur for solar nebula som planeter form, og ende opp med gigantiske-planet system som vi ser,» studie hovedforfatter Harold Levison, en astronom ved SwRI, fortalte Space.com i 2015.
I 2012, forskere Michiel Lambrechts og Anders Johansen fra Universitetet i Lund i Sverige foreslått at små steiner, en gang skrevet av, holdt nøkkelen til raskt å bygge gigantiske planeter.,
«De viste at leftover småstein fra denne formasjonen prosessen, som tidligere ble antatt å være ubetydelige, kan faktisk være en stor løsning på planeten-forming problem,» Levison sa.
Levison og hans team ble bygget på forskning for å modellere mer nøyaktig hvordan de små steinene kunne danne planeter sett i galaksen i dag., Mens tidligere simuleringer, både store og mellomstore objekter fortært deres pebble-størrelse søskenbarn på et relativt konstant, Levison er simuleringer tyder på at større gjenstander fungerte mer som mobbere, snatching unna småstein fra de mellomstore massene til å vokse i et langt raskere tempo.
«Den større gjenstander nå en tendens til å spre litt mindre mer enn små scatter dem tilbake, så de mindre ende opp med å få spredt ut av steinen disk,» studie co-forfatter Katherine Kretke, også fra SwRI, fortalte Space.com., «Jo større fyren i utgangspunktet mobberne de mindre, slik at de kan spise alle småstein seg selv, og de kan fortsette å vokse opp og danner kjerner av den gigantiske planeter.»
En Fin modell
Opprinnelig, forskere trodde at planetene dannet i samme del av solsystemet de bor i i dag. Oppdagelsen av eksoplaneter ristet opp ting, avslører at minst noen av de mest massive objekter kan migrere.,
I 2005, en trio av artikler publisert i tidsskriftet Nature foreslått at den gigantiske planetene var bundet i nærheten-sirkulære baner mye mer kompakt enn de er i dag. En stor disk av bergarter og ices omringet dem, som strekker seg ut til ca 35 ganger Jorden-solen avstand, like bortenfor Neptun ‘ s nåværende bane. De kalte dette Nice-modellen, etter byen i Frankrike, hvor de første diskutert det.
Som planetene har samhandlet med mindre kropper, og de spredte de fleste av dem mot solen., Prosessen fikk dem til å handle energi med objekter, sender Saturn, Neptun og Uranus lenger ut i solsystemet. Til slutt små gjenstander nådd Jupiter, som sendte dem å fly til ytterkanten av solsystemet eller helt ut av det.
Bevegelse mellom Jupiter og Saturn kjørte Uranus og Neptun i enda mer eksentriske baner, sende paret gjennom de resterende disk av ices. Noe av materialet ble kastet innover, der det krasjet inn i de terrestriske planetene i Slutten av Tungt Bombardement. Annet materiale som ble slynget utover, og skaper den kuiperbelte.,
Som de beveget seg sakte utover, Neptun og Uranus byttet plass. Til slutt, interaksjoner med gjenværende rester forårsaket paret skal bosette seg i mer sirkulære baner som de nådde sin nåværende avstand fra solen.
Underveis, er det mulig at en eller to andre gigantiske planeter ble kastet ut av systemet. Astronom David Nesvorny av SwRI har modellert tidlig solsystemet på jakt etter ledetråder som kan føre til forståelse sin tidlige historie.,
«I de tidlige dager, solsystemet var veldig forskjellige, med mange flere planeter, kanskje så massiv som Neptun, forming og blir spredt til forskjellige steder,» fortalte Nesvorny Space.com
Vann samlere
solsystemet ikke bryte opp sin dannelsen prosessen etter planetene dannet. Jorden skiller seg ut fra planeter på grunn av sin høye vanninnhold, som mange forskere mistenker bidratt til utviklingen av livet., Men jordens nåværende posisjon ble for varm for det å samle vann i begynnelsen av solsystemet, noe som tyder på at den livgivende væske kan ha blitt levert etter at det ble dyrket.
Men forskerne vet fortsatt ikke kilden av at vann. Opprinnelig, de mistenkte kometer, men flere oppdrag, blant annet seks som fløy av Halley ‘ s komet på 1980-tallet og nyere European Space Agency Rosetta satellitt, viste at sammensetningen av det iskalde materiale fra utkanten av solsystemet ikke helt samsvarer med Jordens.,
asteroidebeltet gjør en annen potensiell kilde til vann. Flere meteoritter har vist dokumentasjon av endringer, endringer som er gjort tidlig i deres levetid som hint om at vann i noen form kommuniserte med overflaten deres. Konsekvenser av meteoritter kan være en annen kilde til vann for planeten.
Nylig, noen forskere har utfordret forestillingen om at tidlig Jorden var for varmt til å samle vann. De hevder at hvis planeten dannet raskt nok, kunne det ha samlet det nødvendige vann fra det iskalde korn før de fordampet.,
Mens Jorden holdt på sitt vann, Venus og Mars ville sannsynligvis blitt utsatt for viktige væske på samme måte. Stigende temperaturer på Venus, og en fordamper atmosfæren på Mars holdt dem i å beholde sine vann, imidlertid, noe som resulterer i tørr planetene vi kjenner i dag.