Солнечная система располагается на периферии спиралевидной Галактики, представляющую собой скопление близко расположенных звезд, именуемую Млечным путем.
Происхождение звезд и их планетных систем нельзя объяснить без решения проблемы вещества, из которого они формировались. По современным представлениям звезды и планеты возникают из газопылевого облака. Этот газ и пыль возникают в результате взрывов прошедших свой эволюционный путь крупных звезд, называемых «сверхновыми». Считается, что за всю историю Вселенной сменилось множество поколений звезд, вещество которых рассеялось по межзвездному пространству. И каждая новая генерация звезд использовала для своего формирования вещество предыдущих звезд.
Основываясь на нахождениях в метеоритах следов распада ряда короткоживущих изотопов таких элементов, как плутоний (244 Pl), иридий (129 Jr ) и алюминий (26Al) сделано заключение, что незадолго до возникновения солнечной системы произошли взрывы двух «сверхновых» звезд, из которых последний взрыв явился стимулятором формирования из межзвездного облака Солнца и его планет.
Основные положения возникновения Солнечной системы разработаны в начале 40-х г. г. прошлого столетия академиком .
Все планеты Солнечной системы образовались в результате слипания и дальнейшего роста (аккреций) входящих в состав газопылевого протопланетного облака твердых частиц, находящихся в холодном дисперсном состоянии и содержащих, среди прочих, летучие компоненты: водород, гелий, азот, кислород, углерод, метан и т. д. Первоначальной плотности межзвездных облаков обычно не хватает для самопроизвольного образования звезд и планет. В качестве начальных импульсов выступают ударные волны в межзвездной среде, возникающие в результате взрывов «сверхновых» звезд. Пересечение такими волнами газопылевого облака сопровождается повышением давления и плотности вещества на их фронтах, что ведет к появлению сгустков, способных в дальнейшем к сжатию за счет самогравитации. Таким образом, взрывы «сверхновых» звезд являются не только источником нового вещества во Вселенной, но и служат механизмом, который запускает процесс формирования новых звезд и планетных систем.
По-видимому, именно такая ситуация привела к началу формирования нашей Солнечной системы около 4,7 млрд. лет назад. Этому предшествовал выброс вещества из ядра Галактики, начавшийся более 5 млрд. лет. Протосолнечное газопылевое облако получило импульс начального сжатия и вращения, а затем, пополнившись новым веществом, стало необратимо сжиматься уже под действием собственных гравитационных полей. Сжатие облака привело к повышению в его центральной части температуры и давления, и, как следствие этого, к постепенному формированию гигантского газового сгустка Протосолнца. Сжатие протосолнечного облака сопровождалось стягиванием под действием центробежных сил периферийных участков к экваториальной плоскости облака, что привело к превращению его в плоский диск. Возрастание плотности вещества этого облака увеличивало частоту столкновения входящих в него частиц и их слипание. Итогом такого взаимодействия явилось появления первых, еще небольших (несколько см и первых метров) зародышевых тел будущих планет (планетезималей). Последующее уплотнение роя планетезималей приводило к усилению темпов роста этих тел и медленного увеличения их размеров (до нескольких десятков и сотен км в поперечнике). Рост крупных планетезималей шел быстрее мелких за счет проявления их собственных гравитационных полей. Итогом такого процесса явилось превращение одной из этих планетезималей в зародыш нашей планеты.
Стадии образования Солнечной системы
Основная теория предполагает, что на месте нынешней Солнечной системы 5 млрд. лет тому назад существовало гигантское облако из газов и пыли. Оно имело огромные размеры, и было растянуто в пространстве на 6 млрд. км.
Аналогичные пылевые облака существуют во многих уголках необъятной Вселенной. Их основная масса состоит из водорода. Это тот газ, из которого первоначально образуются звёзды. Затем, в результате термоядерной реакции, начинает выделяться инертный газ гелий. На долю остальных веществ приходится всего 2%.
Образование Солнца
В какой-то момент пылевое облако получило внешний мощный импульс, представляющий собой огромный выброс энергии. Это могла быть ударная волна, сгенерированная взрывом сверхновой звезды. А возможно, что внешнего воздействия и не было. Просто за счёт закона притяжения облако стало уменьшаться в объёме и уплотняться.
Данный процесс дал толчок гравитационному коллапсу. То есть произошло быстрое сжатие космической массы. В результате этого в центре возникло раскалённое ядро с очень высокой плотностью. Вся остальная масса рассосредоточилась по краям ядра. А так как в космосе всё вращается вокруг своей оси, то эта масса приобрела форму диска.
Ядро уменьшалось в размере, увеличивая свою температуру и плотность. В результате оно трансформировалось в протозвезду. А газовое облако вокруг ядра всё больше уплотнялось, пока в ядре температура и давление достигли критической величины. Это спровоцировало начало термоядерной реакции, и водород начал превращаться в гелий.
Формирование планет земной группы
А вот далее пошёл другой процесс. Газопылевые облака, вращающиеся вокруг Солнца, стали стягиваться в плотные кольца.
Планеты внутренней группы сформировались в тех областях протопланетного диска, где температура слишком высока для существования частиц льда и газа в диком состоянии. Поэтому эти объекты построены преимущественно из термоустойчивых горных пород.
Планетазимали вначале быстро приращивают массу, достигая диаметра более километра. Далее крупные фрагменты притягивают к себе более мелкие, пока запас планетазималей в диске не окажется полностью исчерпан. Наступает стадия окончательного формирования Солнечной системы и приобретения ее телами определенной орбиты.
Возникновение газовых гигантов
Формирование газовых гигантов, к которым относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, более сложный процесс.
До момента образования крупных планетазималей их развитие подобно планетам земного типа. Но в их составе содержатся частицы льда, и они наращивают свою массу путем аккреции газа из протопланетного диска. Это возможно, т.к. во внешней области будущей звездной системы температуры относительно невысоки.
Процесс сбора газа занимает несколько миллионов лет до истощения газовых запасов диска.
Формирование газовых гигантов оказывает значительное влияние на количество твердотельных планет внутри системы. Чем раньше началось образование газовых планет, тем меньше строительного материала останется на формирование землеподобных тел.
Одной из заключительных стадий эволюции Солнечной системы стало образование главного пояса астероидов. Считается, что он образован из «строительного материала», оставшегося после формирования основных планет.
Солнечная система и ее происхождение изучаются во многих известных институтах мира.
Проходящие ежегодно международные конгрессы включают в программу обязательное обсуждение этого вопроса, а в дискуссиях уже неоднократно принимали участие ведущие российские специалисты из Геофизического института при Академии наук. Углубленным исследованиям по теме «Солнечная система и ее происхождение» отводится важное место, а средства для их проведения выделяются из государственного бюджета.
Наступит момент, и благодаря неустанным трудам ученых завеса тайны приоткроется, чтобы население Земли смогло узнать еще больше о происхождении нашей удивительной планеты.