Развитие газовых гигантов из планетарных эмбрионов регулировалось конкурирующими процессами, включающими охлаждение газа, попадающего под влияние Солнца, скорость, с которой такой газ выбрасывался Солнцем в межзвездное пространство, и планетарную миграцию I и II типов к Солнцу.
Однако после образования газового гиганта, такого как Юпитер, его присутствие, вероятно, способствовало развитию большего количества газовых гигантов. Вероятно, он пролетел рядом с планетезималями, чтобы уйти в пределы Солнечной системы, где они могут сформироваться. Тогда Юпитер, вероятно, помог Сатурну, Урану и Нептуну расти, гравитационно втягивая газ и планетарный материал, который помог им сформироваться.
В случае Урана и Нептуна накопление планетезималей (при содействии Юпитера) прогрессировало примерно до 10-20 масс Земли, что задерживало начало аккреции газа до тех пор, пока не осталось слишком мало газа, так что каждый из них имеет только около 2 масс Земли газа. Уран и Нептун - « ледяные гиганты », с толстыми ледяными оболочками вокруг скалистых ядер, но только относительно тонкая газовая атмосфера по сравнению с Юпитером и Сатурном.
Хотя быстрое формирование газовых гигантов, по-видимому, связано с балансом конкурирующих процессов, развитие четырех скалистых внутренних или «земных» планет ( Меркурий , Венера , Земля и Марс ) в пределах линии снега внутри орбиты Юпитера происходило медленнее, но кажется чтобы избежать значительной орбитальной миграции. В диапазоне орбитальных расстояний планет земной группы от линии снега (0,4–1,5 а.е. от Солнца) эмбрионы, состоящие в основном из железных и силикатных пород, вырастают примерно до 0,1 массы Земли в течение 100 000 лет.
Формирование орбит
Хотя астрономы еще не пришли к единому мнению о том, как впоследствии была достигнута стабильность на орбите между внутренними планетами, известно, что четыре земные планеты в конечном итоге слились с некоторыми из оставшихся планетезималей, отклонив остальную часть в Солнце в течение следующих 100 миллионов лет, что сделало их орбиты более круглыми и стабильными.
Однако, когда планетарные зародыши превратились в протопланеты размером с Марс, эти объекты гравитационно взаимодействовали на многих орбитах, так что их первоначально круговые орбиты становились все более эллиптическими, и они сталкивались и сливались в более крупные тела в течение десятков миллионов лет. Столкнувшись со скоростью до 22 000 миль в час (36 000 км в час), такое столкновение могло лишить большую часть скалистой мантии с протопланеты, которая стала Меркурием с его богатым железом ядром.
Датирование радиоактивных изотопов указывает на то, что Марс мог образоваться примерно через 10 миллионов лет после Солнца, основываясь на датировке марсианских метеоритов. Земля развивалась с большей частью своей конечной массы около 50 миллионов лет, когда прото-Земля столкнулась с планетарным эмбрионом размером с Марс («Тея») около 50 миллионов лет. Большая часть ядра эмбриона размером с Марс слилась с ядром прото-Земли, в то время как более легкие ("мантия") материалы столкновения преобразовались в виде Луны около 10 миллионов лет спустя (дополнительные обсуждения, иллюстрации и ссылки и обновление 2007 года ).
Примерно к 50 млн. годам рассеяние более крупного звездного скопления Солнечной системы могло нарушить некоторые орбиты планет. Как обсуждалось ранее, некоторые орбитальные нестабильности могли также развиться, когда Солнце очистило большую часть газа в своем диске. Кроме того, образование планет-гигантов также привело к гравитационному рассеянию оставшихся планетезималей и планетарных зародышей. В настоящее время считается, что Уран и Нептун швырнули планетезимали в пояс Эджворта-Койпера, а также в Солнце. Большая гравитационная мощь Юпитера позволила ему отбросить планетарные объекты далеко в Облако Оорта , которое может содержать до 100 масс Земли.
Дальнейшие планетарные миграции планет-гигантов и их гравитационное рассеяние оставшихся планетезималей, возможно, вызвали кратеры " поздней тяжелой бомбардировки, обнаруженной на Луне.
Гравитационное рассеяние планетезималей и эмбрионов привело к дальнейшей орбитальной миграции оставшихся планет. В то время как Нептун и Плутон развивали орбитальную синхронность, Сатурн, возможно, приблизился к Юпитеру, прежде чем вернуться назад, и вызвал так называемую " позднюю тяжелую бомбардировку " внутренней Солнечной системы, датируемую кратерами на Луне Земли примерно от 500 до 800 миллионов лет ( Боттке и Левисон, 2007 ; и Гомес и др., 2005 .
Объекты Extended Scattered Disk включают 2000 CR105 (который перемещается внутрь в пределах 44 AU от Солнца, но затем наружу за 500 AU) и Sedna, который никогда не приближается к Солнцу, чем 76 AU, прежде чем перейти на расстояние около 900 AU (в область внутреннего Облака Оорта).
Учитывая большие орбитальные эксцентриситеты этих двух объектов (которые выходят за пределы 500 а.е. Солнца), некоторые астрономы утверждают, что они, вероятно, были сильно возмущены массивным небесным объектом (который вряд ли был бы Нептуном, поскольку они этого не делают). Достаточно близко к его гравитационному влиянию, например, изгнанной планете или проходящей звезде, которая могла вытащить два объекта дальше после первоначального орбитального возмущения Нептуна. (Более подробное обсуждение таких сценариев с иллюстрациями из компьютерных моделей можно найти в презентации Powerpoint 2005 года Бретта Гладмана и Коллина Чана.)
Продолжение следует...