Земля и Юпитер появились из одного облака газа и пыли, но одна стала каменным миром с океаном, а другой — гигантским шаром водорода и гелия. Даже почти равные по размеру Земля и Венера пошли совершенно разными путями. Общий «родитель» вовсе не обещает одинаковую судьбу.
2. Диск был общим, условия — нет
Около 4,6 миллиарда лет назад часть молекулярного облака сжалась, в центре возникло Солнце, а вокруг него вращался протопланетный диск. Пылинки сталкивались, слипались и постепенно образовывали более крупные тела — планетезимали, зародыши планет и сами планеты.
Температура в диске резко зависела от расстояния до молодой звезды. В горячей внутренней области сохранялись в твёрдом виде главным образом металлы и силикатные минералы. Поэтому Меркурий, Венера, Земля и Марс росли из сравнительно скудного запаса каменного вещества.
Дальше находилась линия льда — условная граница, за которой вода и некоторые другие летучие соединения могли замерзать. Твёрдого материала там стало больше, и ядра планет росли быстрее. Достаточно массивные зародыши успели притянуть водород и гелий до того, как газ молодого диска рассеялся.
3. Масса меняет дальнейшую судьбу
Юпитер и Сатурн накопили огромные газовые оболочки и стали газовыми гигантами. Уран и Нептун росли медленнее или в менее благоприятных условиях; в них относительно больше воды, аммиака и метана в горячих плотных формах, поэтому их называют ледяными гигантами.
Небольшая планета хуже удерживает атмосферу и быстрее остывает. Марс потерял глобальное магнитное поле и значительную часть воздуха, а вода в основном исчезла с поверхности или оказалась заперта во льдах и минералах. Меркурий из-за малой массы и близости к Солнцу сохранил лишь крайне разреженную оболочку частиц.
Но одна масса не объясняет всё. Венера почти равна Земле, однако её плотная углекислая атмосфера создала сильнейший парниковый эффект и разогрела поверхность примерно до 465 градусов Цельсия. На Земле вода, круговорот углерода, тектоника и жизнь помогли сформировать совершенно иной климат.
4. Столкновения и путешествия планет
Формирование системы было не аккуратной сборкой, а чередой ударов. Считается, что Луна возникла после гигантского столкновения молодой Земли с крупным телом. Уран, возможно, получил лежащую почти на боку ось вращения в результате одного или нескольких мощных ударов, хотя детали спорны.
Планеты также могли менять расстояние до Солнца. Газовый диск обменивался с ними угловым моментом, а позже гравитационные встречи с многочисленными планетезималями передвигали гигантов. Модель Ниццы описывает раннюю нестабильность, после которой Юпитер немного сместился внутрь, а другие гиганты — наружу.
Такая миграция перемешивала малые тела, меняла пояса астероидов и комет, доставляла воду и вызывала столкновения. Поэтому нынешнее положение планеты — не обязательно точный адрес её рождения.
5. Что говорит наука
Надёжно подтверждено, что звёзды рождаются с газопылевыми дисками и что в этих дисках формируются планеты. Наблюдения молодых звёзд показывают кольца, промежутки и структуры, связанные с ростом тел. Состав метеоритов и возраст древнейших минералов подтверждают общее происхождение Солнечной системы около 4,6 миллиарда лет назад.
Физика конденсации хорошо объясняет, почему внутренние планеты преимущественно каменные, а гиганты богаты летучими веществами. Открытия экзопланет подтверждают, что миграция действительно должна быть обычным процессом: газовые гиганты встречаются на орбитах, где им трудно было сформироваться.
Конкретная последовательность событий в нашей системе остаётся предметом уточнения. Модель Ниццы успешно воспроизводит многие особенности орбит гигантов и малых тел, но имеет несколько вариантов и не является покадровой записью прошлого. Детали рождения Луны, наклона Урана и доставки земной воды тоже продолжают обсуждаться.
6. Почему семейное сходство почти незаметно
Все планеты сделаны из вещества одного исходного диска, но получили разные порции этого вещества, росли при разных температурах и в разное время. Затем массу, атмосферу и поверхность изменили удары, внутреннее тепло, солнечное излучение и миграция.
Поэтому Солнечная система похожа не на набор одинаковых шаров, а на восемь разных итогов одного большого эксперимента. Общие законы были одни, начальные условия отличались, а небольшие случайности за миллиарды лет превратились в пропасти. Предложите в комментариях, историю какой планеты разобрать следующей.
