Вселенная с нуля. От Большого взрыва до абсолютной пустоты

Присутствовавшие в диске частички пыли постепенно слипались друг с другом, примерно так же, как они слипаются в пылевые клубки у нас под кроватью. Когда размеры пылевых клубков доходили до нескольких метров, в действие вступала гравитация – она помогала создавать тела размером более километра. Самые массивные из планетоидов притягивали к себе все, что оказывалось в зоне их гравитационного воздействия. Этот процесс приводил к образованию зародышей планет, масса которых росла по мере удаления от Солнца.

За «ледяной границей» зародыши планет были достаточно массивными (в несколько масс Земли), чтобы притянуть к себе газ из диска и окружить себя атмосферой из водорода и гелия. Из таких протопланет возникли газовые гиганты с массой в сотни земных масс – Юпитер и Сатурн. Газовые оболочки других планетоидов рассеялись; возникли гигантские образования из скал и твердых летучих льдов, с массой примерно в пятнадцать земных и с разреженной атмосферой из гелия и водорода – Уран и Нептун.

В промежутке между Солнцем и ледяной границей, в среде, откуда почти весь газ был вытеснен солнечным излучением, зародыши планет то и дело сталкивались, вращаясь по вытянутым и пересекающимся друг с другом орбитам. Взаимодействия планетоидов заканчивались либо их слиянием, либо выбрасыванием одного из них за границы Солнечной системы – будто камень вылетел из пращи. В результате во внутренней части системы, в порядке удаления от Солнца, остались только четыре планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Астрофизики называют их теллурическими, то есть планетами земного типа: как и Земля, они созданы из камня и металла. Они гораздо меньше гигантов с окраин Солнечной системы, но и заметно плотнее. Сейчас исследователи активно ищут планеты земного типа вокруг других звезд. И нашли их уже довольно много – в частности благодаря данным, полученным космическим телескопом «Кеплер» с 2009 по 2018 год.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Открытие экзопланет (1995)

4,56 миллиарда лет назад

Образование пояса астероидов

Из-за воздействия гравитационного поля Юпитера планетоиды, орбиты которых находились между ним и Марсом, не смогли объединиться в одну планету. Из них образовался пояс малых планет – астероидов.

Самые благоприятные для формирования планет участки газопылевого диска, вращавшегося вокруг юного Солнца, находились снаружи ледяной границы. Именно там масса протопланет (например, будущего Юпитера) росла очень быстро. Согласно исследованию немецких планетологов, опубликованному в 2017 году, масса прото-Юпитера всего за миллион лет превысила двадцать земных. В течение последующих трех миллионов лет он продолжал расти и достиг пятидесяти земных масс. Гравитационное воздействие такой массы позволило этой протопланете сыграть главную роль в формировании Солнечной системы. Оно препятствовало, и довольно заметно, переносу материи сквозь протопланетный диск. Именно по этой причине во внутренней части Солнечной системы нет массивных теллурических планет, подобных тем, что ученые обнаруживают во все возрастающих количествах на орбитах вокруг других звезд.

Итак, новорожденный Юпитер продолжает накапливать массу, поглощая окружающие его газ и пыль, и постепенно смещается к внутренней части диска. Из-за этого планета-гигант все чаще вступает в орбитальный резонанс с планетоидами, эволюционирующими во внутренней части Солнечной системы, между Марсом и Юпитером.

Взаимодействия приводят к возрастанию относительных скоростей, что, в свою очередь, вызывает разрушение тел во время столкновений. В результате, формирование планеты между Марсом и Юпитером оказалось невозможным – зародыши планет продолжали развиваться только в центральных областях Солнечной системы. Планетоиды, которые все еще оставались между Марсом и Юпитером, сформировали пояс астероидов, свидетелей ранней эпохи существования первичной Солнечной системы. В XIX веке многие астрономы предполагали, что пояс астероидов возник в результате разрушения гипотетической планеты Фаэтон, но сегодня ученые отвергают эту гипотезу.

Прогресс астронавтики позволяет планетологам надеяться посадить космический корабль на один из астероидов, чтобы исследовать вблизи первичный материал, из которого создавалась Солнечная система, и даже попробовать доставить на Землю его образцы. В 2005 году японский зонд «Хайабуса» совершил короткую посадку на астероид Итокава и забрал оттуда небольшое количество зернистого грунта, которое было доставлено на Землю в июне 2010 года. Позднее, в 2013-м, НАСА начало разработку амбициозной миссии ARM, предполагавшей доставку крупного осколка ближайшего астероида на постоянную окололунную орбиту, где астронавты могли бы детально его изучить. Однако по финансовым причинам в 2017 году подготовка этого проекта прекратилась.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Образование планет (4,57 миллиарда лет назад)