700 juta tahun - butuh waktu lama bagi tata surya kita untuk terbentuk. Waktu yang singkat dalam skala Semesta. Tapi semua peristiwa penting untuk "keluarga surya" kami berhasil terjadi selama ini. Apakah mereka?
Awalnya ada awan
Semuanya dimulai sekitar 4 miliar 600 juta tahun yang lalu. Saat itulah awan besar debu molekuler, yang diam-diam mengambang di Bima Sakti, tiba-tiba mulai menyusut. Hal ini terjadi berkat supernova yang berkobar di dekatnya, gelombang kejut yang melewati seluruh awan dan memicu keruntuhan gravitasi. Dan ledakan bintang raksasa memenuhi awan dengan gas dan unsur berat - besi dan uranium, yang kemudian menjadi batu bata yang menyusun tata surya.
Kompresinya sangat cepat. Selain itu, awan juga ikut berputar. Faktanya adalah bahwa segala sesuatu di sekitar kita, termasuk galaksi, berputar secara konstan. Rotasi adalah bagian dari fisika keruntuhan bintang. Ketika gravitasi muncul di awan debu-gas, ia tidak hanya mulai berputar lebih cepat, tetapi juga diratakan menjadi cakram. Dalam kondisi kompresi yang cepat dan putaran yang kacau, gas dan debu mulai memadat menjadi banyak gumpalan. Benjolan ini tidak lebih dari bintang masa depan.
Sebentar lagi, sebagian dari awan ini akan menjadi tata surya yang terfragmentasi, di tengah-tengahnya sebuah protobintang terang akan bersinar. Ini akan mulai menyerap debu dan gas, yang kemudian terdiri dari nebula surya. Kebanyakan dari semua "sampah" ini akan berada di kedalaman Matahari, dan planet, satelit, asteroid, dan bahkan diri kita sendiri akan terbentuk dari sisa-sisa yang sedikit.
Tata surya bukanlah satu-satunya "anak" dari awan gas dan debu yang sangat besar, pada saat yang sama "saudara" -nya - sistem bintang lainnya - "lahir" dengannya.
Kita dapat mengamati hal yang sama hari ini di konstelasi Orion, di mana awan molekul raksasa membentang ratusan tahun cahaya. Di beberapa tempat, bintang-bintang muda terlihat terbentuk dari gumpalan-gumpalan ini, seperti bola disko raksasa, menerangi gas di sekitarnya dengan semua warna pelangi.
Video promosi:
Nebula Orion
Foto: NASA
Saat ini ada dua pendekatan untuk pembentukan sistem planet. Salah satunya adalah pengembangan gagasan ilmuwan Soviet Viktor Safronov, yang disebut model akresi ke nukleus. Menurut model ini, mula-mula bagian kosong tertentu dari planet terbentuk, embrio, inti berbatu, tempat gas kemudian bertumpuk, dan planet raksasa seperti Jupiter, Saturnus, atau planet raksasa lainnya terbentuk. Pendekatan kedua dikaitkan dengan upaya untuk menjelaskan pembentukan planet di cakram protoplanet dengan mekanisme yang sama yang mengarah pada pembentukan bintang, yaitu ketidakstabilan gravitasi. Jika cakram cukup masif, dan ada banyak materi di dalamnya, beberapa ketidakhomogenan dapat terbentuk, yang akan dikompresi di bawah pengaruh gravitasinya sendiri. Jika mereka cukup besar, mereka akan jatuh ke dalam,runtuh dan berubah menjadi planet besar. Dalam komunitas ilmiah, yang pertama, teori Safronov tentang pembentukan planet, masih memiliki keunggulan.
Planethesimals
Dalam "masa pertumbuhan", tata surya tidak memiliki planet. Matahari sendiri, dengan demikian, juga tidak ada - hanya ada protobintang kecil, cahayanya sangat redup karena gas dan debu yang terkumpul di sekitarnya. Namun, planet akan terbentuk dengan sangat cepat.
Bahan untuk "pembuatan" mereka dibagi menjadi beberapa "lapisan" tergantung pada suhu disk. Lebih dekat ke protosun, pada suhu lebih dari 2.000 derajat, semuanya menguap. Pada jarak 8 juta km, ada garis batu tempat logam dan mineral mengeras. Batas berikutnya biasanya disebut garis salju - ini adalah batas atas tata surya bagian dalam. Air, metana, dan amonia ada di sini hanya sebagai es. Tetapi mengapa kita berbicara tentang zat ini? Sederhana - sebagian besar ada di tata surya, terutama air. Ini semua adalah komponen hidrogen dalam satu bentuk atau lainnya, dan hidrogen adalah unsur paling melimpah di tata surya saat itu.
Baik elemen ini maupun elemen lainnya disatukan oleh satu hal - mereka masih di sini dalam bentuk partikel mikroskopis. Tetapi segera, dengan pertambahan, mereka akan mulai tertarik satu sama lain, dan mereka akan berubah menjadi batu dan potongan es, yang, pada gilirannya, juga akan menarik bersama. Mereka membentuk potongan batu yang kurang lebih besar (sekitar 1 km kali 1,5 km), yang disebut planetesimal. Ini adalah bahan bangunan pertama dari mana protoplanet, "embrio" planet, akan terbentuk dalam 3 juta tahun.
Visi artistik dari garis salju
Foto: ESA
Raksasa gas
Sementara itu, protoplanet memiliki ukuran yang mirip dengan Bulan. Bertabrakan satu sama lain, mereka membentuk planet besar. Planet-planet di tata surya bagian dalam - Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars - ternyata kecil, lebih kecil dari yang terluar, karena mereka mendapat lebih sedikit bahan bangunan (lebih dekat ke bintang, di mana suhunya cukup panas karena radiasinya, es tidak bisa mengembun, tidak bisa mengembun. air, amonia dan gas lain dalam materi padat, oleh karena itu hanya planet berbatu yang dapat terbentuk di sana, sehingga planet ini kurang masif, karena lebih sedikit materi yang tersedia untuk pembentukannya).
Secara harfiah dalam 3 juta tahun, raksasa tata surya muncul - Jupiter muda yang membeku. Sebelum menjadi raksasa gas, Jupiter adalah super-bumi - planet berbatu besar dengan massa beberapa kali lipat dari Bumi. Itu terus tumbuh, menarik protoplanet baru ke dirinya sendiri. Karena massanya, Jupiter telah menjadi "perampok gravitasi". Seperti penyedot debu luar angkasa, ia menyerap semua gas yang dilewatinya dan dalam 100 ribu tahun telah meningkatkan 90% dari massanya saat ini.
Planet lain di tata surya luar - Saturnus, Uranus, dan Neptunus - mengikuti contoh "hooligan". Dan meskipun kebanyakan dari mereka gagal mengumpulkan massa "otot" yang begitu meyakinkan, Jupiter dan Saturnus akhirnya menyerap 92% dari semua materi non-surya!
Berkat "kerakusan" kedua raksasa ini selama 10 juta tahun keberadaan tata surya muda, hampir semua gas di dalamnya, khususnya, hidrogen dan helium, yang dengannya Yupiter dan Saturnus tumbuh begitu cepat, habis. "Keserakahan" mereka yang tak tertahankan, bagaimanapun, bermain di tangan saudara-saudara mereka yang lebih "sederhana". Lagi pula, jika Yupiter dan Saturnus tidak menarik semua gas dan debu, kita dapat merenungkan Matahari kita hanya sebagai cakram kabur yang agak redup. Namun, mereka tidak bisa - dengan tidak adanya sinar matahari normal, kehidupan di planet kita hampir tidak dapat mencapai keragaman yang sedemikian rupa sehingga makhluk aneh seperti Homo sapiens muncul di atasnya. Matahari, bagaimanapun, berkontribusi pada ini sendiri. Bagaimanapun, ia terus menyerap hidrogen dan helium, jika tidak ia tidak akan tumbuh sebesar ini, dan tetap menjadi protobintang. Omong-omong, Jupiter bisa saja menjadi bintang,jika memiliki massa yang jauh lebih besar.
Kelahiran kedua Matahari
Matahari kita lahir dua kali. Bintang yang kita bicarakan selama ini hanyalah seorang protosun. Di awal hidupnya, spektrum cahayanya berbeda. Protosun itu energik seperti sekarang, tetapi lebih merah. Pada usia 50 juta tahun, peristiwa penting terjadi dengan tata surya - bintang kita mencapai suhu dan tekanan kritis, dan reaksi nuklir dimulai di intinya. Dengan energi bom hidrogen, protosun kita meledak, dan lahirlah bintang baru yang utuh.
Planet dalam
Matahari sudah matang, dan Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus yang terbentuk terbang di atas garis salju. Sementara itu, di wilayah dalam yang panas, di mana terdapat banyak bebatuan dan sedikit gas, kekacauan terjadi saat protoplanet kecil terus bertabrakan dan tumbuh.
Pembentukan planet bagian dalam tata surya berlangsung 10 kali lebih lama dibandingkan pembentukan raksasa gas. Setelah 75 juta tahun, proses ini telah berakhir. Debu dari "pertempuran" ini tersebar, dan garis besar empat planet bagian dalam - Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars - muncul dari kedalaman ruang angkasa.
Masa kanak-kanak Bumi kita, bagaimanapun, adalah sulit. Pada saat proto-bumi mencapai ukuran saat ini dan mengambil orbit yang stabil, ia memiliki pengejar luar angkasa. Diyakini bahwa pada tahap awal perkembangan, Bumi ditemani oleh protoplanet lain - Thea. Itu memiliki orbit yang hampir sama dengan Bumi. Dia benar-benar mengikuti jejaknya. Tidaklah mengherankan bahwa "kendali" seperti itu cepat atau lambat harus menghasilkan "konflik" yang sengit - planet-planet bertabrakan. Dan lagi, bencana besar berubah menjadi ciptaan hebat - dari puing-puing Thea dan Bumi itu sendiri, satelit - Bulan terbentuk (baca tentang ini di edisi terakhir majalah dalam artikel "Sejarah Bumi dalam 30 menit"). Setelah selamat dari bencana alam dan membentuk Bulan, Bumi telah menjadi salah satu planet paling stabil di tata surya bagian dalam. Ini mungkin alasan lainmengapa kehidupan muncul di atasnya (setidaknya, sangat beragam).
Cincin Asteroid dan Sabuk Kuiper
Tampaknya pembentukan planet sudah berakhir, tetapi antara Mars dan Jupiter hingga hari ini ada cincin yang seharusnya berubah menjadi planet lain sejak lama. Tetapi kelahirannya tidak mungkin - "nasib-kejahatan" dalam bentuk Yupiter raksasa tidak memungkinkannya untuk terbentuk: gaya gravitasi planet gas terus-menerus mendorong asteroid bersama-sama dan mencegah mereka tertarik satu sama lain.
Lebih dekat ke tepi tata surya, di luar orbit Neptunus, ada cincin asteroid lainnya - sabuk Kuiper. Ada banyak bebatuan dan es di dalamnya, tetapi semuanya terbang sangat jauh sehingga hampir tidak pernah bertabrakan, oleh karena itu mereka tidak membentuk planet.
Objek sabuk utama ditampilkan dalam warna hijau, cakram tersebar - berwarna oranye. Empat planet luar disorot dengan warna biru, asteroid Trojan Neptunus dengan warna kuning, dan Jupiter dengan warna pink. Munculnya celah di bagian bawah gambar disebabkan oleh adanya jalur Bima Sakti di daerah ini yang menyembunyikan benda-benda samar
Selain cincin asteroid dan sabuk Kuiper, terdapat juga wilayah bola hipotetis di tata surya yang disebut awan Oort. Dialah yang, menurut banyak peneliti, dianggap sebagai "tanah air" komet berperiode panjang. Dan meskipun keberadaan awan Oort tidak dikonfirmasi secara instrumental, banyak data tidak langsung yang menunjukkan keberadaannya. Awan Oort diyakini sebagai sisa dari cakram protoplanet asli yang terbentuk di sekitar Matahari sekitar 4,6 miliar tahun lalu. Hipotesis yang diterima secara umum adalah bahwa objek Awan Oort awalnya terbentuk lebih dekat ke Matahari dalam proses yang sama dengan pembentukan planet dan asteroid, tetapi interaksi gravitasi dengan planet raksasa muda seperti Yupiter melemparkan objek-objek ini ke dalam orbit elips atau parabola yang sangat memanjang. …
Pengeboman berat yang terlambat
Namun, 50 juta tahun setelah kelahiran tata surya, terdapat 100 kali lebih banyak benda di sabuk Kuiper dan cincin asteroid dibandingkan saat ini. Semuanya telah memainkan peran yang merusak tetapi sangat penting dalam evolusi planet dalam berbatu, termasuk Bumi kita.
Penyebab drama tersebut, bagaimanapun, adalah raksasa gas, yang orbitnya yang terlantar hampir menghancurkan tata surya. Ketika Yupiter masuk ke resonansi dengan Saturnus, kegembiraan gravitasi muncul dan bencana terjadi - planet-planet tersebar di seluruh tata surya. Dua planet, Neptunus dan Uranus, paling menderita. Orbitnya terbalik.
Resonansi Jupiter-Saturnus telah menipiskan sabuk asteroid dan sabuk Kuiper. 99% benda di asteroid dan sabuk Kuiper tersebar, sebagian besar berada di luar tata surya. Tapi beberapa masuk ke dalam. Bumi, seperti planet berbatu lainnya, berada di garis api. Peristiwa ini dikenal sebagai pemboman berat yang terlambat. Tetapi prinsip "tanpa lapisan perak" berhasil lagi. Banyak ilmuwan percaya bahwa pemboman seperti itulah yang dapat membawa air ke Bumi, dan pada saat yang sama mineral dan zat organik yang darinya kehidupan kemudian berkembang.
Sejak itu, sejauh yang diketahui sains modern, tidak ada bencana alam yang serius di tata surya. Banyak yang umumnya menganggapnya atipikal dibandingkan dengan sistem serupa lainnya justru karena stabilitasnya. Apakah kita istimewa?..
Tata surya seharusnya ada sekitar 5 miliar tahun lebih - sampai reaksi termonuklir di bagian dalam matahari berhenti dan meluas. Ketika ini terjadi, ia akan berubah menjadi raksasa merah dan menelan Merkurius, Venus, dan mungkin Bumi kita. Tetapi bahkan jika planet kita menghindari takdir ini, kehidupan di atasnya akan menjadi sangat mustahil karena kedekatannya dengan matahari raksasa. Zona layak huni akan bergeser ke ujung-ujung sistem planet. Namun, karena luas permukaan yang sangat meningkat, Matahari akan menjadi bintang yang jauh lebih dingin dari sebelumnya. Setelah itu, sistem kita akan menghadapi tragedi yang lebih besar - Matahari akan mulai menyusut kembali. Ini akan berlanjut hingga berubah menjadi katai putih - inti bintang, objek yang sangat padat setengah dari massa asli bintang, tetapi hanya seukuran Bumi. Proses "sekarat" Matahari, seperti semua hal lain di dunia ini, dimulai pada saat kelahirannya. Saat matahari membakar cadangan bahan bakar hidrogennya, energi yang dilepaskan untuk menopang inti cenderung habis, menyebabkan bintang berkontraksi. Hal ini meningkatkan tekanan di bagian dalam dan memanaskan inti, sehingga mempercepat pembakaran bahan bakar. Akibatnya, Matahari mencerahkan sekitar sepuluh persen setiap 1,1 miliar tahun, dan akan mencerahkan 40% lainnya selama 3,5 miliar tahun mendatang. Akibatnya, Matahari mencerahkan sekitar sepuluh persen setiap 1,1 miliar tahun, dan akan mencerahkan 40% lainnya selama 3,5 miliar tahun mendatang. Akibatnya, Matahari mencerahkan sekitar sepuluh persen setiap 1,1 miliar tahun, dan akan mencerahkan 40% lainnya selama 3,5 miliar tahun mendatang.
