Išsami Saulės sistemos biografija: susipažinkime su savo namais

Dabar egzistuoja du pagrindiniai planetų sistemų susidarymo modeliai. Pirmasis – sov. astronomo Viktoro Safronovo idėjų išplėtojimas, vadinamasis branduolio akrecijos modelis. Pagal šį modelį iš pradžių susidaro planetos ruošinys, užuomazga, ant kurio paskui kaupiasi dujos, ir susidaro tokios planetos milžinės, kaip Jupiteris, Saturnas ar kitos planetos gigantės.

Antrasis būdas susijęs su bandymais paaiškinti planetų susidarymą protoplanetiniame diske tuo pačiu mechanizmu, pagal kurį formuojasi ir žvaigždės, t.y. gravitaciniu nepastovumu. Jeigu diskas pakankamai masyvus ir jame užtenka materijos, tai gali susidaryti netolygumai, kuriuos spaus jų pačių gravitacija. Pakankamai masyvūs netolygumai kris į save, kolapsuos ir virs masyviomis planetomis. Mokslinėje aplinkoje kol kas plačiau priimama pirmoji planetų formavimosi teorija.

Pradžioje buvo debesis

Viskas prasidėjo maždaug prieš 4568 milijonus metų. Būtent tada milžiniškas molekulinių dulkių debesis, ramiai plaukiojęs Paukščių Take, staiga pradėjo trauktis. Tai nutiko dėl netoliese įvykusio supernovos sprogimo, kurio smūginė banga perėjo per visą debesį ir sukėlė gravitacinį kolapsą. Be to, gigantiškos žvaigždės sprogimas pripildė debesį dujomis ir sunkiais elementais – geležimi ir uranu, kurie vėliau tapo Saulės sistemos statybiniais blokais.

Suspaudimas vyko labai greitai. Be to, debesis dar ir sukosi. Taip yra todėl, kad viskas aplink, taip pat ir mūsų galaktika, nuolat sukasi.

Sukimasis žvaigždžių kolapso fizikos dalis. Dėl sustiprėjusios gravitacijos dujų ir dulkių debesis ėmė ne tik suktis sparčiau, bet ir susiplojo į diską. Staigus suspaudimas ir chaotiškas sukimasis dujos ir dulkės ėmė tankėti Oriono ūke į daugybę gumulėlių. Šie gumulėliai ne kas kita, kaip būsimos žvaigždės.

Šio debesies dalis labai greitai taps susmulkinta Saulės sistema, kurios centre sužibs ryški protožvaigždė. Ji pradės ryti dulkes ir dujas, tada sudariusias Saulės ūką. Didžioji šių „atliekų“ dalis atsidurs Saulės gelmėse, o iš apgailėtinų likučių susiformuos planetos, palydovai, asteroidai ir netgi mes patys.

Saulės sistema buvo ne vienintelis dujų ir dulkių debesies „vaikas“, drauge su ja gimė ir kitos žvaigždžių sistemos.

Tą patį vyksmą dabar galime stebėti Oriono žvaigždyne, per kurį nutįso gigantiškas, šimtų šviesmečių ilgio molekulinis debesis. Kai kuriose vietose matosi, kaip iš debesies sutankėjimų formuojasi jaunos žvaigždės, nelyginant gigantiški disko rutuliai, nušviečiantys supančias dujas visomis vaivorykštės spalvomis.

Planetoidai

Saulės sistemos kūdikystėje jokių planetų nebuvo. Nebuvo ir pačios Saulės kaip tokios – buvo tik nedidelė protožvaigždė, kurios šviesa buvo labai blanki dėl aplink ją susikaupusių dujų ir dulkių. Beje, planetos formuosis labai sparčiai.

Jų statybinė medžiaga pasidalino į keletą sluoksnių, priklausomai nuo disko temperatūros. Arčiau protosaulės, kur temperatūra viršijo 2000 laipsnių, viskas išgaravo. Už 8 milijonų kilometrų buvo akmens linija, kur metalai ir mineralai sukietėjo. Kita riba paprastai vadinama sniego linija – tai tolimoji vidinės Saulės sistemos riba. Čia vanduo, metanas ir amoniakas egzistuoja tik ledo pavidalu. Tačiau kodėl kalbame būtent apie šias medžiagas? Visas paparasta, Saulės sistemoje šių medžiagų daugiausia, ypač vandens.

Visa tai – vienaip ar kitaip vandenilio komponentai, o vandenilis to laiko Saulės sistemoje buvo labiausiai paplitęs elementas.

Šiems, o ir kitiems elementams bendra viena – jie kolkas egzistuoja mikroskopinių dalelių pavidalu. Be jau labai greitai dėl akrecijos jos ims traukti viena kitą, ir virs akmenimis ir ledo gabalais, kurie, savo ruožtu, taip pat trauks draugėn. Iš jų susidarys akmeniniai kūnai (1 km – 1,5 km), vadinamieji planetoidai. Tai pirmoji statybinė medžiaga, iš kurios per 3 milijonus metų susiformuos protoplanetos – planetų užuomazgos.

Dujų milžinės

Per 3 milijonus metų atsiranda Saulės sistemos milžinas – jaunas suledėję Jupiteris. Prieš tapdamas dujų milžinu, Jupiteris buvo superžeme – didele akmenine planeta, kurios masės keletą kartų viršijo Žemės masę. Jis vis augo, pritraukdamas vis naujas protoplanetas. Dėl savo masės Jupiteris tapo „gravitaciniu plėšiku“.

Kaip kosminis dulkių siurblys, savo kelyje jis rijo visas dujas ir per 100 tūkst. metų išaugo iki 90% dabartinės masės.

Šiuo chuliganišku pavyzdžiu nesibodėjo ir kitos išorinės Saulės sistemos planetos – Saturnas, Uranas ir Neptūnas. Ir nors daugeliui jų sukaupti tokią raumenų masę nepavyko, Jupiteris ir Saturnas pasiglemžė 92% visos planetoms likusios masės! Dėl šių dviejų milžinų godumo, per 10 milijonų jaunos Saulės sistemos egzistavimo metų, joje baigėsi praktiškai visos dujos, konkrečiai, vandenilis ir helis, kurių sąskaita taip greitai išaugo Jupiteris ir Saturnas. Tačiau jų beatodairiškas godumas pasitarnavo kuklesniems jų giminaičiams. Juk jeigu Jupiteris ir Saturnas nebūt susiurbę visų dujų ir dulkių, regėtume Saulę tik kaip blankų neryškų diską. Nors šiaip jau, neregėtume – be normalios Saulės šviesos gyvybė mūsų planetoje vargu ar būtų pasiekusi tokios įvairovės, kad atsirastų tokie smalsūs padarai, kaip Homo sapiens. Beje, tam padėjo ir pati Saulė. Juk ji ir toliau siurbė į save vandenilį ir helį, antraip nebūtų išaugusi iki tokio dydžio, ir būtų likusi protožvaigžde. Beje, Jupiteris ir pats galėtų tapti žvaigžde, jeigu jo masė būtų didesnė.

Antrasis Saulės gimimas

Mūsų Saulė gimė dukart.

Žvaigždė, apie kurią iki šiol kalbėjome, tebuvo protosaulė. Gyvenimo pradžioje jos šviesos spektras buvo kitoks.

Protosaulės energija buvo milžiniška, kaip ir dabar, bet ji pati buvo raudonesnė. 50 milijonų metų amžiaus Saulės sistemoje vyksta reikšmingas įvykis – mūsų žvaigždė pasiekia kritinę temperatūrą ir slėgį, jos branduolyje prasideda branduolinė reakcija. Su vandenilinės bombos energija mūsų protosaulė sprogsta ir gimsta nauja, visavertė žvaigždė.

Vidinės planetos