700 millió év - ennyi kellett a naprendszerünk kialakulásához. Rövid idő az Univerzum skáláján. De "napcsaládunk" minden kulcsfontosságú eseményének sikerült ez idő alatt megtörténnie. Kik ők?
Kezdetben felhő volt
Körülbelül 4 milliárd 600 millió évvel ezelőtt kezdődött az egész. Ekkor hirtelen zsugorodni kezdett egy hatalmas molekuláris porfelhő, amely csendesen lebegett a Tejútrendszerben. Ez a közelben fellángoló szupernóvának köszönhető, amelynek lökéshulláma áthaladt az egész felhőn és gravitációs összeomlást váltott ki. Az óriási csillag robbanása pedig a felhőt gázzal és nehéz elemekkel töltötte meg - vaszal és uránnal, amelyek később a Naprendszert alkotó téglák lettek.
A tömörítés nagyon gyors volt. Ezen kívül a felhő is forgott. A helyzet az, hogy körülöttünk minden, a galaxist is beleértve, állandó forgásban van. A forgás a csillag összeomlásának fizikája. Amikor a gravitáció felmerült a gáz-por felhőben, az nemcsak gyorsabban kezdett forogni, hanem koronggá is lapult. A gyors összenyomás és a kaotikus forgás körülményei között a gáz és a por sok csomóvá kezdett tömörülni. Ezek a csomók nem voltak mások, mint a jövő csillagai.
Nagyon hamar ennek a felhőnek a része egy töredezett naprendszerré válik, amelynek közepén fényes protosztár fénylik. Elkezdi elnyelni a port és a gázt, amely aztán a napködből állt. Leginkább ez a "szemét" lesz a Nap mélyén, és a szűkös maradványokból bolygók, műholdak, aszteroidák, sőt mi magunk is kialakulnak.
A Naprendszer nem volt az egyetlen "gyermek" egy hatalmas gáz- és porfelhőnek, ugyanakkor "testvérei" - más csillagrendszerek - vele "születnek".
Ugyanezt figyelhetjük meg ma az Orion csillagképben, amelyen keresztül egy óriási molekuláris felhő több száz fényévig nyúlik. Bizonyos helyeken fiatal csillagok láthatók ezekből a csomókból, mint az óriási diszkógömbök, amelyek a szivárvány minden színével megvilágítják a környező gázt.
Promóciós videó:
Orion-köd
Fotó: NASA
Ma két megközelítés létezik a bolygórendszerek kialakulására. Ezek egyike Viktor Szafronov szovjet tudós elképzeléseinek kidolgozása, az úgynevezett maghoz való hozzáállás modellje. E modell szerint eleinte a bolygó egy bizonyos üres része képződik, egy embrió, egy sziklás mag, amelyre azután gáz csatlakozik, és egy olyan óriás bolygó képződik, mint a Jupiter, a Szaturnusz vagy más óriás bolygók. A második megközelítés megkísérli a protoplanetáris lemez bolygóinak kialakulását ugyanazon mechanizmus segítségével magyarázni, amely csillagok kialakulásához vezet, vagyis gravitációs instabilitáshoz vezet. Ha a lemez elég masszív, és sok anyag van benne, akkor kialakulhatnak olyan inhomogenitások, amelyek saját gravitációjuk hatására összenyomódnak. Ha elég masszívak, befelé esnek,összeomlanak és hatalmas bolygókká változnak. A tudományos közösségben az elsőnek, a bolygók kialakulásának Safronov-elméletének még mindig van előnye.
Planethesimals
A "kezdeti szakaszában" a Naprendszernek nem volt bolygója. Maga a Nap sem létezett mint ilyen - csak egy kis protosztár volt, amelynek fénye nagyon gyenge volt a körülötte felhalmozódott gáz és por miatt. A bolygók azonban nagyon gyorsan kialakulnak.
"Készítésük" anyagát a lemez hőmérsékletétől függően több "rétegre" osztották. Közelebb a protoszunhoz, 2 ezer fok feletti hőmérsékleten minden elpárolgott. 8 millió km távolságban volt egy kősor, ahol a fémek és ásványi anyagok megszilárdultak. A következő határt általában hóvonalnak hívják - ez a belső naprendszer felső határa. A víz, a metán és az ammónia itt csak jég formájában létezik. De miért beszélünk ezekről az anyagokról? Ez egyszerű - a legtöbbjük a Naprendszerben van, különösen a víz. Ezek mind a hidrogén egyik vagy másik formájában alkotórészei, és a hidrogén abban az időben a Naprendszer legelterjedtebb eleme.
Ezeket és más elemeket egy dolog egyesíti - mikroszkopikus részecskék formájában vannak itt. De nagyon hamar, az egyeztetés alapján, vonzódni kezdenek egymáshoz, és kövekké és jégdarabokká válnak, amelyek viszont szintén együtt vonzódnak. Többé-kevésbé nagy kődarabokat képeznek (kb. 1–1,5 km), ezeket planetesimáloknak nevezik. Ez az első építőanyag, amelyből 3 millió év alatt protobolygók, a bolygók "embriói" képződnek.
Művészi elképzelés a hó vonal
Fotó: ESA
Gázóriások
Időközben a protobolygók hasonló méretűek, mint a Hold. Egymással ütközve nagy bolygókat alkotnak. A belső naprendszer bolygói - a Merkúr, a Vénusz, a Föld és a Mars - kicsinek bizonyultak, kisebbek, mint a külső, mert kevesebb építőanyagot kaptak (közelebb a csillaghoz, ahol sugárzása miatt elég forró, a jég nem tud sűríteni, nem tud sűríteni víz, ammónia és egyéb gázok szilárd anyaggá, ezért csak sziklás bolygók képződhetnek ott, ezért ezek a bolygók kevésbé masszívak, mert kevesebb anyag áll rendelkezésre képződésükhöz).
Szó szerint 3 millió év alatt megjelenik a Naprendszer óriása - a fiatal megfagyott Jupiter. Mielőtt gáz óriássá vált, a Jupiter szuperföld volt - egy nagy sziklás bolygó, amelynek tömege a Föld tömegének többszöröse. Folytatta a növekedést, egyre több protobolygót vonzott magához. Tömege miatt a Jupiter "gravitációs rabló" lett. Mint egy űrporszívó, az útjában lévő összes gázt elnyelte, és 100 ezer év alatt megnövelte jelenlegi tömegének 90% -át.
A külső naprendszer többi bolygója - a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz - követte "huligán" példáját. És bár többségüknek nem sikerült ilyen meggyőző "izom" tömeget felhalmoznia, a Jupiter és a Szaturnusz végül az összes nem napenergia anyag 92% -át elnyelte!
Ennek a két óriásnak a "falánkságának" köszönhetően a fiatal naprendszer fennállásának 10 millió éve alatt a benne lévő összes gáz, különösen a hidrogén és a hélium, amelyek miatt a Jupiter és a Szaturnusz olyan gyorsan növekedett, elfogyott. Javíthatatlan "kapzsiságuk" azonban "szerényebb" testvéreik kezébe játszott. Végül is, ha a Jupiter és a Szaturnusz nem vonzza az összes gázt és port, a Napunkat csak egy meglehetősen homályos korongként szemlélhetnénk. Nem tudták azonban - normális napfény hiányában bolygónkon az élet aligha érhet el olyan változatosságot, hogy olyan kíváncsi lények, mint Homo sapiens jelentek meg rajta. A nap azonban maga is hozzájárult ehhez. Végül is folytatta a hidrogén és a hélium felszívódását, különben nem nőtt volna ekkora méretre, és protosztár maradt. A Jupiter egyébként maga is sztárrá válhatott,ha sokkal nagyobb tömege lenne.
A Nap második születése
Napunk kétszer született. A csillag, akiről eddig beszéltünk, csak egy proton volt. Élete kezdetén a fény spektruma más volt. A protosun ugyanolyan energikus volt, mint most, de inkább vörös. 50 millió éves korában jelentős esemény következik be a Naprendszerrel - csillagunk eléri a kritikus hőmérsékletet és nyomást, és a magjában megkezdődik egy atomreakció. Egy hidrogénbomba energiájával felrobban protosununk, és új, teljes értékű csillag születik.
Belső bolygók
A nap megérett, és a kialakult Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz repült át a hóhatáron. Eközben a forró belső régióban, ahol sok kőzet és kevés gáz volt, káosz alakult ki, amikor az apró protobolygók tovább ütköztek és növekedtek.
A Naprendszer belső bolygóinak kialakulása tízszer hosszabb ideig tartott, mint a gázóriások képződése. 75 millió év után ez a folyamat véget ért. Ezeknek a "csatáknak" a por eloszlott, és négy belső bolygó - a Merkúr, a Vénusz, a Föld és a Mars - körvonalai bukkantak elő az űr mélyéből.
Földünk gyermekkora azonban nehéz volt. Abban az időben, amikor a proto-föld elérte jelenlegi méretét és stabil pályára állt, űr üldözője volt. Úgy gondolják, hogy a fejlődés kezdeti szakaszában a Földet egy másik protoplán - Thea kísérte. Szinte ugyanolyan pálya volt, mint a Föld. Szó szerint követte a sarkát. Nem meglepő, hogy egy ilyen "irányításnak" előbb-utóbb heves "konfliktust" kellett eredményeznie - a bolygók összeütköztek. És ismét: a nagy katasztrófák nagyszerű alkotássá váltak - Thea és maga a Föld törmelékéből, egy műholdból - a Hold képződött (erről olvashat a magazin utolsó számában a "Föld története 30 perc alatt" cikkben). Miután túlélte a kataklizmát és megalakította a Holdat, a Föld a belső naprendszer egyik legstabilabb bolygójává vált. Ez valószínűleg egy másik okmiért jelent meg rajta az élet (legalábbis olyan változatos).
Kisbolygó gyűrű és Kuiper öv
Úgy tűnik, hogy a bolygók kialakulása véget ért, de a Mars és a Jupiter között a mai napig van egy gyűrű, amelynek már régen egy másik bolygóvá kellett volna válnia. Születése azonban lehetetlen - a "gazember-sors" az óriás Jupiter formájában nem engedi, hogy kialakuljon: a gázbolygó gravitációs ereje folyamatosan összetolja az aszteroidákat, és megakadályozza, hogy egymáshoz vonzódjanak.
A Naprendszer széléhez közelebb, a Neptunusz pályáján túl található az aszteroidák másik gyűrűje - a Kuiper-öv. Nagyon sok sziklát és jeget tartalmaz, de mind olyan messze repülnek egymástól, hogy szinte soha nem ütköznek össze, ezért nem alkotnak bolygókat.
A fő öv tárgyai zöld színnel, a szétszórt korong narancssárgával vannak jelölve. A négy külső bolygót kék színnel, a Neptunusz trójai aszteroidáit sárga színnel, a Jupitert rózsaszínnel világítják ki. A rés megjelenése az ábra alján a Tejútrendszer-sáv ezen a területen található, halvány tárgyakat rejtve
Az aszteroidagyűrű és a Kuiper-öv mellett a Naprendszerben létezik egy hipotetikus gömb alakú régió, amelyet Oort-felhőnek hívnak. Őt tartják sok kutató szerint a hosszú időtartamú üstökösök "hazájának". És bár az Oort felhő létezését instrumentálisan nem erősítik meg, sok közvetett adat jelzi annak létezését. Úgy gondolják, hogy az Oort felhő az eredeti protoplanetáris lemez maradványa, amely körülbelül 4,6 milliárd évvel ezelőtt a Nap körül alakult ki. Az általánosan elfogadott hipotézis szerint az Oort Cloud objektumok eredetileg sokkal közelebb alakultak ki a Naphoz ugyanabban a folyamatban, mint a bolygók és aszteroidák, de a fiatal óriás bolygókkal, például a Jupiterrel folytatott gravitációs kölcsönhatás ezeket az objektumokat rendkívül hosszúkás elliptikus vagy parabolikus pályákra dobta. …
Késői erős bombázás
Ugyanakkor 50 millió évvel a Naprendszer születése után százszor több test volt a Kuiper-övben és az aszteroidagyűrűben, mint manapság. Mindegyikük romboló, de nagyon fontos szerepet játszott a sziklás belső bolygók, így a Földünk fejlődésében is.
A dráma oka azonban akkor a gázóriásoké volt, akiknek kiszorított pályái majdnem elpusztították a Naprendszert. Amikor a Jupiter rezonanciába lépett a Szaturnusszal, gravitációs izgalom támadt és katasztrófa történt - a bolygók szétszóródtak a Naprendszerben. Két bolygó, a Neptunusz és az Urán szenvedett a legjobban. Pályájuk megfordul.
A Jupiter-Szaturnusz rezonancia alaposan elvékonyította mind az aszteroida, mind a Kuiper övét. Az aszteroida és a Kuiper övek testének 99% -a szétszóródott, többségük a Naprendszeren kívül volt. De néhányan bementek. A föld, mint más sziklás bolygók, a tűzvonalban volt. Ez az esemény késői súlyos bombázásként ismert. De az „ezüst nélküli bélés” elv ismét működött. Sok tudós úgy véli, hogy éppen ilyen bombázások hozhattak vizet a Földre, ugyanakkor szerves ásványi anyagokat és anyagokat, amelyekből később az élet kialakult.
Azóta a modern tudomány tudomása szerint nem történt komoly kataklizma a Naprendszerben. Sokan éppen a stabilitása miatt tartják atipikusnak más hasonló rendszerekhez képest. Különlegesek vagyunk?..
A Naprendszernek még körülbelül 5 milliárd évig fenn kell állnia - mindaddig, amíg a nap belsejében a termonukleáris reakció le nem áll és kitágul. Amikor ez megtörténik, vörös óriássá válik, és elnyeli a Merkúrot, a Vénuszt és esetleg a Földünket. De még akkor is, ha bolygónk elkerüli ezt a sorsot, az élet rajta teljesen lehetetlenné válik az óriási nap közelsége miatt. A lakható zóna a bolygórendszer legszélére tolódik. A rendkívül megnövekedett felület miatt azonban a Nap sokkal hűvösebb csillag lesz, mint korábban. Ezt követően rendszerünk még nagyobb tragédiával szembesül - a Nap ismét zsugorodni kezd. Ez addig folytatódik, amíg fehér törpévé nem válik - csillagmag, szokatlanul sűrű tárgy, a csillag eredeti tömegének fele, de csak a Föld nagysága. A Nap "meghalásának" folyamata, mint minden más ezen a világon, a születése idején kezdődött. Amint a nap kiégeti hidrogén-üzemanyag-tartalékát, a mag támogatására felszabaduló energia hajlamos elfogyni, ami a csillag összehúzódását okozza. Ez növeli a belső térben a nyomást és felmelegíti a magot, ezáltal felgyorsítja az üzemanyag égését. Ennek eredményeként a Nap 1,1 milliárd évente körülbelül tíz százalékot világít, és a következő 3,5 milliárd évben további 40% -ot fog világítani. Ennek eredményeként a Nap 1,1 milliárd évente körülbelül tíz százalékot világít, és a következő 3,5 milliárd évben további 40% -ot fog megvilágítani. Ennek eredményeként a Nap mintegy tíz százalékot világít 1,1 milliárd évente, és a következő 3,5 milliárd évben további 40% -ot fog megvilágítani.