אחת השאלות הנשאלות ביותר של אסטרונומים היא: כיצד הגיעו השמש והכוכבי הלכת שלנו לכאן? זו שאלה טובה וזו שחוקרים עונים להם בזמן שהם חוקרים את מערכת השמש. לא היה מחסור בתיאוריות לגבי הולדת כוכבי הלכת לאורך השנים. זה לא מפתיע בהתחשב בעובדה שבמשך מאות שנים האמינו כי כדור הארץ היה המרכז כולו יקום, שלא לדבר על מערכת השמש שלנו. מטבע הדברים, הדבר הביא להערכה לא נכונה של מקורנו. כמה תיאוריות מוקדמות העלו כי כוכבי הלכת ירקו מהשמש והתמצקו. אחרים, פחות מדעיים, הציעו כי אלוהות כלשהי פשוט יצרה את מערכת השמש יש מאין רק בכמה "ימים". האמת, לעומת זאת, מרגשת הרבה יותר והיא עדיין סיפור שמתמלא בנתונים תצפיתיים.
כהבנתנו את מקומנו באזור גלקסיה גדל, הערכנו מחדש את שאלת התחלתנו, אך כדי לזהות את האמת מקור מערכת השמש, עלינו לזהות תחילה את התנאים שתאוריה כזו צריכה להיות להיפגש.
מאפייני מערכת השמש שלנו
כל תיאוריה משכנעת של מקורות מערכת השמש שלנו צריכה להיות מסוגלת להסביר בצורה מספקת את התכונות השונות בה. התנאים העיקריים שיש להסביר כוללים:
- מיקום השמש במרכז מערכת השמש.
- תהלוכת כוכבי הלכת סביב השמש בכיוון נגד כיוון השעון (כפי שנראה מעל הקוטב הצפוני של כדור הארץ).
- מיקום העולמות הסלעיים הקטנים (כוכבי הלכת היבשתיים) הקרובים ביותר לשמש, כשענקי הגז הגדולים (כוכבי הלכת היוביים) הם החוצה.
- העובדה כי נראה שכל כוכבי הלכת נוצרו בערך באותה תקופה עם השמש.
- ההרכב הכימי של השמש וכוכבי הלכת.
- קיומו של שביטים ואסטרואידים.
זיהוי תיאוריה
התיאוריה היחידה עד כה שעונה על כל הדרישות שצוינו לעיל ידועה כתיאוריה של ערפילית השמש. זה מרמז שמערכת השמש הגיעה לצורתה הנוכחית לאחר שהתמוטטה מענן גז מולקולרי לפני כ- 4.568 מיליארד שנה.
בעיקרו של דבר, ענן גז מולקולרי גדול, שקוטרו כמה שנות אור, הופרע על ידי אירוע סמוך: פיצוץ סופרנובה או כוכב חולף היוצר הפרעה בכבידה. אירוע זה גרם לאזורים בענן להתחיל להתגבש יחד, כאשר החלק המרכזי של הערפילית, הוא הצפוף ביותר, מתמוטט לאובייקט יחיד.
מכיל יותר מ 99.9% מההמסה, אובייקט זה החל את מסעו למכסה המנוע על ידי הפיכתו לראשונה לפרוטסטאר. באופן ספציפי, הוא האמין שהוא שייך למעמד של כוכבים המכונים כוכבי T טאורי. כוכבי קדם אלה מאופיינים בענני גז מקיפים המכילים טרום פלנטריים משנה עם רוב המסה הכלולה בכוכב עצמו.
שאר העניין בדיסק שמסביב סיפק את אבני הבניין הבסיסיות לכוכבי הלכת, האסטרואידים והשביטים שיווצרו בסופו של דבר. כחמישים מיליון שנה לאחר שגל ההלם הראשוני הניע את ההתמוטטות, גרעין הכוכב המרכזי התחמם מספיק כדי להצית היתוך גרעיני. האיחוי סיפק מספיק חום ולחץ שהוא איזן את המסה וכוח הכבידה של השכבות החיצוניות. באותה נקודה, כוכב התינוקות היה בשיווי משקל הידרוסטטי, והחפץ היה רשמית כוכב, השמש שלנו.
באזור הסובב את הכוכב הנולד, התנגשו יחד גלוביות קטנות וחמות של חומר ליצירת "עולמות" גדולים וגדולים יותר הנקראים פלנטימזלים. בסופו של דבר הם הפכו גדולים מספיק והיו להם מספיק "כוח משיכה עצמי" בכדי לקבל צורות כדוריות.
ככל שהם התגדלו וגדלו יותר, נוצרו כוכבי הלכת אלה כוכבי לכת. העולמות הפנימיים נותרו סוערים כשרוח השמש החזקה מהכוכב החדש סחפה חלק ניכר מהגז הערפילי אל אזורים קרים יותר, שם נלכדה על ידי כוכבי הלכת היוביים המתהווים. כיום נותרו כמה שרידים מאותם פלנטריים אסטרואידים טרויאניים מסלול זה באותו מסלול של כוכב לכת או ירח.
בסופו של דבר האטת החומר הזה באמצעות התנגשויות האטה. אוסף כוכבי הלכת שהוקם זה עתה הוביל למסלולי יציבות, וחלקם נדדו לעבר מערכת השמש החיצונית.
תיאוריה של ערפילית השמש ומערכות אחרות
מדענים פלנטריים בילו שנים בפיתוח תיאוריה שתואמת את נתוני התצפית עבור מערכת השמש שלנו. איזון הטמפרטורה והמסה במערכת השמש הפנימית מסביר את סידור העולמות שאנו רואים. פעולת היווצרות כוכבי הלכת משפיעה גם על אופן ההשתקפות של כוכבי לכת במסלוליהם הסופיים, וכיצד עולמות נבנים ומשתנים אותם לאחר התנגשויות והפצצות מתמשכות.
עם זאת, כפי שאנו מתבוננים במערכות סולריות אחרות, אנו מגלים כי המבנים שלהם משתנים בפראות. נוכחותם של ענקי גז גדולים ליד הכוכב המרכזי שלהם אינה מסכימה עם תיאוריית הערפילית השמש. זה כנראה אומר שיש כמה פעולות דינמיות יותר שמדענים לא הגיבו בתאוריה.
יש הסבורים כי המבנה של מערכת השמש שלנו הוא זה שהוא ייחודי, המכיל מבנה נוקשה בהרבה מאחרים. בסופו של דבר זה אומר שאולי ההתפתחות של מערכות סולאריות אינה מוגדרת בקפדנות כפי שהאמנו פעם.