Образование Солнечной системы

До настоящего времени вопрос о происхождении Солнечной системы не получил своего точного научного описания. Тем не ме­нее достоверно известно, что Солнечная система образовалась при­мерно 5 млрд. лет назад, причем Солнце — звезда второго (или еще более позднего) поколения. Так что Солнечная система возникла на продуктах жизнедеятельности звезд предыдущего поколения, скап­ливавшихся в газопылевых облаках.

Гипотеза X. Альвена и С. Аррениуса. На протяжении XX в. вы­двигался целый ряд противоречащих друг другу гипотез о происхо­ждении Солнца и Солнечной системы, из которых наиболее убеди­тельной и популярной стала гипотеза шведских астрономов X. Аль­вена и С. Аррениуса. Они исходили из предположения, что в при­роде существует единый механизм планетообразования, действие которого проявляется и в случае образования планет около звезды, и в случае появления планет-спутников около планеты. Для объяс­нения этого механизма они привлекают совокупность различных сил — гравитацию, магнитогидродинамику, электромагнетизм, плазменные процессы.

Альвен и Аррениус отказались от традиционного допущения об образовании Солнца и планет из одного массива вещества в одном нераздельном процессе. Они считают, что сначала из газопылевого облака возникло первичное тело — звезда, а затем к нему из друго­го газопылевого облака, через которое по своей орбите двигалось Солнце, поступил материал для образования вторичных тел. Таким образом, к моменту, когда начали образовываться планеты, цен­тральное тело системы уже существовало. К такому выводу иссле­дователи пришли в результате многолетнего изучения изотопного состава вещества метеоритов, Солнца и Земли. При этом были об­наружены отклонения в изотопном составе ряда элементов, содер­жащихся в метеоритах и земных породах, от изотопного состава тех же элементов на Солнце. Это говорит о различном происхождении этих элементов. Отсюда следует, что основная масса вещества Сол­нечной системы поступила из одного газопылевого облака, и из него образовалось Солнце. Значительно меньшая часть вещества, не превышающая 0, 15 массы Солнца, с другим изотопным составом поступила из другого газопылевого облака, и она послужила мате­риалом для формирования планет и метеоритов. Если бы масса это­го облака была больше, оно аккумулировалось бы не в систему планет, а в звездообразный спутник Солнца.

Чтобы образовать планетную систему, звезда должна обладать рядом признаков:

• мощным магнитным полем, величина которого превышает определенное критическое значение;

• пространство в окрестностях звезды должно быть заполнено разреженной плазмой, создающей солнечный ветер.

Молодое Солнце, предположительно обладавшее значительным магнитным моментом, имело размеры, превышавшие нынешние, но не доходившие до орбиты Меркурия. Его окружала гигантская сверхкорона, представлявшая собой разреженную намагниченную плазму. Как и в наши дни, с поверхности Солнца вырывались про­туберанцы, но выбросы тех лет имели протяженность в сотни мил­лионов километров и достигали орбиты современного Плутона. То­ки в них оценивались в сотни миллионов ампер и более. Это спо­собствовало стягиванию плазмы в узкие каналы. В них возникали разрывы, пробои, откуда разбегались мощные ударные волны, уп­лотнявшие плазму на пути их следования. Плазма сверхкороны бы­стро становилась неоднородной и неравномерной.

Когда молодое Солнце начало свое прохождение через газопы­левое облако, мощное гравитационное воздействие звезды начало притягивать поток газовых и пылевых частиц, послуживших мате­риалом для образования вторичных тел. Поступавшие из внешнего резервуара нейтральные частицы вещества под действием гравита­ции падали к центральному телу. Но при этом они попадали в сверхкорону Солнца. Там они ионизировались, и в зависимости от химического состава тормозились на разных расстояниях от центрального тела. Таким образом, с самого начала имела место дифференциация допланетного облака по химическому и весовому со ставу. В конечном счете, выделились три-четыре концентрически области, плотность частиц в которых примерно на семь порядков превышала их плотности в промежутках. Это объясняет тот факт что вблизи Солнца располагаются планеты земной группы, которые при относительно малых размерах имеют высокую плотность (от 3 до 5, 5 г/см³), а планеты-гиганты — намного меньшие плотности (1-2 г/см³)...

Сверхкорона, по мере накопления в ней выпадающего вещест­ва, начинала отставать в своем вращении от вращения центрально­го тела. Стремление выровнять угловые скорости тела и короны заставляли плазму вращаться быстрее. Но это происходило за счет замедления вращения центрального тела. Ускорение плазмы увели­чивало центробежные силы, оттесняя их от звезды. Между цен­тральным телом и плазмой образовалась область с очень низкой плотностью вещества. Таким образом, создалась благоприятная об­становка для конденсации нелетучих веществ путем их выпадения из плазмы в виде отдельных зерен. Эти зерна получали от плазмы импульс и, двигаясь по орбитам будущих планет, уносили с собой часть момента количества движения в Солнечной системе. Сегодня на долю планет, суммарная масса которых составляет только 0, 1% массы всей системы, приходится 99% суммарного момента количе­ства движения.

Множественные соударения между зернами приводили к их аг­регации в большие группы. Затем эти зерна слипались в зародыше­вые ядра, к которым продолжали прилипать частицы, и они посте­пенно разрастались до крупных тел — планетезималий. Сталкиваясь друг с другом, планетезималий образовывали допланетные тела. Их первоначальное количество оценивается во множество миллионов. Образование планетезималий продолжалось десятки тысяч лет. Формирование же самих планет заняло от 10⁵ до 10⁸ лет. Столкновение планетезималий друг с другом привело к тому, что наиболее крупные из них начали еще более увеличиваться в размерах, вследствие чего и образовались планеты. А как только планетные тела оформились настолько, что возле них появилось достаточно сильное собственное магнитное поле, то начался процесс образования спутников, в миниатюре повторяющий то, что произошло при образовании самих планет.

Так, в теории Альвена и Аррениуса пояс астероидов — это струйный поток, в котором из-за нехватки выпавшего вещества процесс планетообразования прервался на стадии планетезималий. Метеориты и кометы, согласно данной модели, формировались на окраине Солнечной системы, за орбитой Плутона. В отдаленных от Солнца областях существовала слабая плазма. В ней механизм вы­падения вещества еще работал, но струйные потоки, в которых рож­даются планеты, образоваться уже не могли. Слипание выпавших там частиц привело к единственно возможному результату — обра­зованию кометных тел.