Волновал умы ученых многие тысячелетия. Было и есть множество версий - от сугубо теологических до современных, сформированных на основе данных исследований дальнего космоса.

Но так как при образовании нашей планеты присутствовать никому не довелось, остается рассчитывать только на косвенные «улики». Также большую помощь в снятии завесы с этой тайны нам оказывают мощнейшие телескопы.

Солнечная система

История Земли неразрывно связана с появлением и вокруг которой она вращается. А потому начать придется издалека. По предположениям ученых, после Большого Взрыва понадобилось один или два миллиарда лет для того, чтобы галактики стали примерно такими, какие они есть сейчас. Солнечная система же возникла, предположительно, на восемь миллиардов лет позже.

Большинство ученых сходятся на том, что она, как и все подобные космические объекты, возникла из облака пыли и газа, поскольку вещество во Вселенной распределяется неравномерно: где-то его было больше, а в другом месте - меньше. В первом случае это приводит к образованию туманностей из пыли и газа. На каком-то этапе, возможно, посредством внешнего воздействия подобное облако сжалось и начало вращаться. Причина произошедшего, вероятно, кроется во взрыве сверхновой где-то в окрестностях нашей будущей колыбели. Однако если все образуются примерно одинаково, то эта гипотеза выглядит сомнительной. Скорее всего, достигнув определенной массы, облако начало притягивать к себе еще частицы и сжиматься, а вращательный момент приобрело из-за неравномерного распределения вещества в пространстве. Со временем этот крутящийся сгусток становился все более плотным посередине. Так, под влиянием огромного давления и повышающихся температур, и возникло наше Солнце.

Гипотезы разных лет

Как уже было сказано выше, люди всегда задавались вопросом о том, как образовалась планета Земля. Первые научные обоснования появились лишь в семнадцатом веке нашей эры. В то время было совершено множество открытий, в том числе и физических законов. По одной из таких гипотез, Земля образовалась в результате столкновения кометы с Солнцем как остаточное от взрыва вещество. По другой - наша система возникла из холодного облака космической пыли.

Частички последней сталкивались между собой и соединялись, пока не сформировались Солнце и планеты. А вот французские ученые предположили, что указанное облако было раскаленным. По мере остывания оно вращалось и сжималось, образуя кольца. Из последних и сформировались планеты. А в центре появилось Солнце. Англичанин Джеймс Джинс предположил, что когда-то мимо нашего светила пролетала другая звезда. Она и вырвала своим притяжением вещество из Солнца, из которого впоследствии и сформировались планеты.

Как образовалась Земля

По мнению современных ученых, Солнечная система возникла из холодных частиц пыли и газа. Вещество сжималось и распалось на несколько частей. Из самого крупного куска и образовалось Солнце. Этот кусок вращался и разогревался. Он стал похожим на диск. Из плотных частиц на периферии этого газово-пылевого облака и образовались планеты, в том числе и наша Земля. Между тем в центре зарождающейся звезды под действием высоких температур и огромного давления пошли

Существует гипотеза, возникшая в ходе поиска экзопланет (похожих на Землю), что чем больше у звезды тяжелых элементов, тем менее вероятно зарождение близ нее жизни. Это связано с тем, что большое их содержание приводит к появлению вокруг светила газовых гигантов - объектов вроде Юпитера. А такие великаны неизбежно перемещаются в сторону звезды и выталкивают с орбит маленькие планеты.

Дата рождения

Образовалась Земля примерно четыре с половиной миллиарда лет назад. Вращающиеся вокруг раскаленного диска куски становились все тяжелее. Предполагается, что изначально их частички притягивались благодаря электрическим силам. А на каком-то этапе, когда масса этого «кома» достигла определенного уровня, он стал притягивать все в округе уже с помощью гравитации.

Как и в случае с Солнцем, сгусток стал сжиматься и раскаляться. Вещество полностью расплавилось. Со временем сформировался более тяжелый центр, состоящий, в основном, из металлов. Когда образовалась Земля, она стала медленно остывать, и из более легких веществ формировалась кора.

Столкновение

А затем появилась Луна, но не так, как образовалась Земля, опять же, по предположению ученых и по найденным на нашем спутнике минералам. Земля, уже остыв, столкнулась с чуть меньшей по размерам другой планетой. В итоге оба объекта полностью расплавились и превратились в один. А выброшенное взрывом вещество стало вращаться вокруг Земли. Из него и получилась Луна. Утверждают, что минералы, найденные на спутнике, отличаются от земных своей структурой: как будто вещество было расплавлено и снова застыло. Но ведь то же произошло и с нашей планетой. И почему это жуткое столкновение не привело к полному уничтожению двух объектов с образованием мелких осколков? Загадок много.

Путь к жизни

Затем Земля снова начала остывать. Опять сформировалось металлическое ядро, а затем тонкий поверхностный слой. А между ними - относительно подвижная субстанция - мантия. Благодаря сильной вулканической деятельности сформировалась атмосфера планеты.

Изначально она, конечно, была абсолютно непригодна для дыхания человека. Да и жизнь была бы невозможна без появления жидкой воды. Предполагается, что последнюю на нашу планету занесли миллиарды метеоритов с окраин Солнечной системы. По всей видимости, через некоторое время после того, как образовалась Земля, случилась мощнейшая бомбардировка, причиной которой могло стать гравитационное воздействие Юпитера. Вода была заключена внутри минералов, а вулканы превратили ее в пар, и она выпадала на образовывая океаны. Затем появился кислород. По мнению многих ученых, это произошло благодаря жизнедеятельности древних организмов, которые смогли появиться в тех суровых условиях. Но это уже совсем другая история. А человечество с каждым годом становится все ближе и ближе к получению ответа на вопрос, как образовалась планета Земля.

На данный момент, мнения большинства астрофизиков сходятся на том, что формирование звезд происходит за счет газопылевых скоплений. Воздействие гравитационных сил на межзвездное облако приводит к противостоянию сил сжатия и расширения. Расширению способствуют магнитные поля и внутреннее давление облака, с другой стороны действует собственная гравитация небесного тела и влияние внешней среды.

Вместе с тем, свет снаружи в непрозрачное облако не поступает, а дополнительную потерю тепла составляет молекулярное инфракрасное излучение. Согласно этому, температура в плотной части облака снижается до отметки -270 градусов, что неминуемо приводит к падению давления. Данная область начинает стремительно сжиматься, в результате доминирующего и более плотного процесса сжатия. Далее уже разогретое газовое облако выделяет огромное количество энергии. Это объясняется тем, что внутреннее давление и температура увеличиваются до предела, когда в ядре будущей звезды запускается механизм термоядерной реакции по слиянию атомов водорода.

2. Как появляются планеты вокруг звезды

По теории Большого взрыва планеты образовались вследствие скопления космической пыли. Крупные потоки частиц притягивали более мелкие, с течением времени обретая увеличенные размеры. Так появилась планетная система, вращающаяся вокруг центральной звезды – Солнца. Но стоит отметить, что Солнце является звездой средней величины. Наша галактика насчитывает множество миллиардов звезд. И подобных галактик сотни миллиардов тоже. Подсчеты ученых показывают, что количество планет может достигать десятки миллиардов триллионов. Но тогда почему их так трудно отыскать?

Дело в том, что планеты не имеют собственного излучения. Их степень яркости зависит от звезд, свет которых они отражают. Особенно отдаленные планеты являются слабыми объектами для возможного их обнаружения и наблюдения. Для этих целей, ученые прибегают к исследованию гравитационного воздействия небесных тел в системе звезда-планета. Сила притяжения универсальна и звезды притягивают к себе планеты. Планеты, в свою очередь, так же обладают силой тяготения, но в менее значительной степени.

3. Чем отличается планета от звезды

Как упоминалось выше, главное отличие планеты от звезды в том, что она отражает свет, в то время как звезды способны его излучать. Кроме этого, имеются и другие существенные отличия. Звезда обладает более значительной массой и температурой, чем планеты. Температура на поверхности звезды может достигать 40 000 градусов. Как правило, по причине большой разницы в массе, планеты движутся вокруг звезд.

Планета не может стать звездой ввиду разного химического состава. Звезда содержит, преимущественно, легкие элементы. В то время как планета имеет, в том числе и твердые. Следует подчеркнуть, что на абсолютно всех звездах протекают различные ядерные и термоядерные реакции, которых на планетах никогда не наблюдалось. В порядке исключения, что-то подобное происходит на ядерных планетах, но проявления эти гораздо слабее.

Ученые сходятся на том, что вначале существования всей Вселенной был мощный взрыв. После него через некоторое время образовалась сгустки материи – первоначальные системы, где есть центральная звезда, а вокруг нее частички, которые постоянно сталкивались между собой. Точнее сказать — толстый вращающийся диск, состоящий из водорода, окаймленного твердым веществом.

Внутренняя зона этого диска была наполнена обломками камней. Но верхняя граница, снеговая линия, состояла из заледеневшего метана, аммиака и воды. Причем, преимущественно из воды — и тому есть простое объяснение.

Водород был самым распространенным элементом Солнечной системы того времени. Он соединился с кислородом и получилась вода, с углеродом – получался метан, с азотом – получался аммиак.

Столкновения тем временем продолжались. Крошечные частички пыли и льда соединялись, благодаря трению и статическому электричеству, пока не возникла гравитация. В результате они превратились в планетезимали («сгусток» материи вокруг протозвезды).

Планетезимали – это первый строительный камень Солнечной системы. Они были маленькими, диаметром с 1-1,5 километра, однако, их было просто бесчестное количество. именно им, в дальнейшем, предстояло «сбиться» в планеты.

Внутренние планеты (Меркурий, Венера, Земля, Марс) меньше внешних, потому что для внутренних планет было недостаточно материала, такого как металл и камень. Внешним планетам после того, как у них сформировалось ядро, удалось притянуть воду, аммиак, метан и углекислый газ. Они стали больше. А когда гравитация притянула газы, они стали просто непомерно большими. Впрочем, мы с вами совсем не в обиде на Юпитер, Сатурн, Нептун и Уран, за это «хулиганство», верно?

Через 3 миллиона лет после взрыва планетезимали превратились в зародыши планет или протопланеты. Протопланеты состояли из планетезималей, и были уже значительно больше, размером с нашу Луну. Их было попрежнему очень много, они бесконечно сталкивались, притягивались и отталкивались друг от друга. Постепенно самые «удачливые» протопланеты стали «собирать» на себя все больше недавних «одноклассников». Причем чем больше становилось ядро протопланеты, тем больше и легче получался у неё этот процесс.

В результате таких столкновений за 3 миллиона лет возникла первая молодая планета, ставшая в будущем настоящим монстром Солнечной системы – Юпитером. Прежде, чем стать планетой-гигантом, Юпитер был «супер-Землей «– раз в 10 – 15 больше Земли. Молодой Юпитер ещё не был газовым гигантом и состоял из камней и льда, однако его масса продолжала увеличиваться.

В результате столкновения с протопланетой размером примерно соответствующим его собственным, Юпитер, резко прибавивший в размерах, начал «тащить» к себе всё до чего мог дотянуться. Его гравитация стала притягивать материалы из окружающего пространства как гигантский космический пылесос, и очень скоро планета раздулась до совершенно немыслимого размера. За считанные 100000 лет (пустяк по космическим меркам) Юпитер «всосал» все газы на своем пути и увеличил массу на 90% от исходного состояния.

Его примеру, хотя и в меньших масштабах, последовали Сатурн, Нептун и Уран, также ставшие газовыми гигантами. Конечно, планеты даже не думали о справедливости (ах, если бы планеты могли о чем-то думать…) и «брали всё» из окружающего пространства. Естественно, больше всего вещества успели «отхватить» те, кто пришел к раздаче раньше всех. Именно поэтому, в Солнечной Системе 92% несолнечной массы приходится на две соседние планеты: Юпитер и Сатурн.

Естественно не надо считать, что эти двое «сожрали» весь газ в Солнечной Системе. Как только молодая звезда-Солнце оформилась и «заработала», она сама очистила свои владения, солнечным ветром разогнав излишки остатков «строительного материала вселенной».

Юпитер и Сатурн к этому времени успели притянуть достаточно материала, поэтому они такие большие. Уран и Нептун чуть припозднились и не успели вырасти. Поэтому они меньше Юпитера и Сатурна.

Какой бы увидели Солнечную систему в то время инопланетные астрономы, если бы смотрели на нее с большого расстояния? Телескоп Хаббл сделал снимки различных протопланетных дисков в зоне формирования звезд на расстоянии 1350 световых лет от Земли. Если бы мы смотрели прямо, то увидели бы просто звезду, окруженную диском. Но когда мы смотрим под углом, то пыль и газ полностью загораживают звезду и блокируют ее свет.

Только спустя 10 миллионов лет после начала формирования Солнечной системы, когда пыль и газ исчезли, Солнце ярко засияло в пространстве. Хотя оно еще не превратилось в настоящую звезду и в тот момент выглядело странновато. Спектр света был другим — Солнце обладало огромной энергией, как сейчас, но было более красным. Поэтому в то время Солнечная система была не такого цвета, как сегодня. Протозвезда была оранжево-желтой и напоминала бурлящий котел.

Только через 50 миллионов лет произошел самый важный момент формирования Солнечной системы. Протосолнце достигло критической массы, температуры и давления, в его ядре началась ядерная реакция и… оно взорвалось.

Родилась новая звезда.

Когда образовалось Солнце и стало таким, каким мы его знаем сейчас, остальная Солнечная система еще не созрела. На 40 млн. лет раньше замерзшие газовые гиганты, улетевшие за «снеговую линию», перестали расти и достигли стабильности. А в горячей внутренней области, где было мало газа и было много камней, царил хаос. То есть, в то время, когда Солнце уже стало полноценной звездой, планеты во внутренней области еще пытались расти.

Крошечные протопланеты продолжали сталкиваться, становились больше. В результате образовались четыре планеты во внутренней области. Но возле орбиты Юпитера до сих пор находится узкая область, где правят планетазимали , а протопланеты – так и не сформировались. Это Пояс астероидов , где Юпитер мешает формироваться другим планетам.

Юпитера – самая большая планета, у него самая большая гравитация. На заре формирования Солнечной системы Юпитера вошел в Пояс астероидов, ускорил движение планетезималей и заставил сталкиваться с разрушительной силой.

Пояс астероидов – единственная область в Солнечной системе, где планеты не образуются. По краям Солнечной системы в ледяном молчании летает еще одно кольцо небесных тел – Пояс Койпера . Это область за пределами орбиты Нептуна. В нем полно камней и льда, расположенных далеко друг от друга. Они не сталкиваются и не образуют планету, потому что не подлетают слишком близко. Через 50 млн. лет после зарождения Солнечной системы в Поясе Койпера и в Поясе астероидов было в 100 раз больше тел, чем сегодня. Эти тела сыграли разрушительную, но важную роль в эволюции каменистых внутренних планет, включая Землю.

Итак, «внутренние» планеты формировались в 10 раз дольше гигантов, находящихся за снеговой линией. Только спустя 75 миллионов лет этот процесс подошел к концу.

В 150 миллионах километров от молодого Солнца, Протоземля достигла размеров планеты и заняла стабильную орбиту. Но у нее был космический преследователь – считается, что на начальном этапе Землю сопровождала другая планета, протопланета Тея . У нее была такая же орбита, как у Земли, она следовала почти по тому же пути. Миллионы лет эти планеты гонялись друг за другом вокруг Солнца. И в один момент произошло столкновение, имевшее для Земли серьезные последствия.

Тея и Земля столкнулись, вероятно, по касательной, Тея просто «чиркнула» нашу планету боком и скрылась в неизвестном направлении (а может и развалилась на части). Однако столкновение было настолько чудовищным, что обломки обоих небесных тел взметнулись в космос, и хотя часть их вновь упала на нашу планету, оставшихся хватило для того, чтобы со временем из них образовался естественный спутник Земли — Луна .

Следующая драма произошла с газовыми гигантами, чьи сместившиеся орбиты чуть не погубили Солнечную систему. Через 500 миллионов лет после формирования планет Солнечной системы, они по-прежнему были окружены обломками или остатками планетарного диска. В молодой солнечной системе группа из трех планет находилась гораздо ближе к Солнцу, чем сейчас.

Первая орбита Нептуна была внутри орбиты Урана, но потом они поменяли их. А в обоих Поясах было в 100 раз больше материала. Гравитация планет-гигантов постоянно притягивает материал из обоих поясов. Каждый раз большие планеты перетасовывают планетезимали. Хоть результат вначале незаметен, но возможно из-за этого гигантские планеты сместились на новые орбиты.

Раньше внешние планеты слегка смещались, мигрировали. Сатурн, Уран и Нептун отправляли планетезимали Солнцу, а сами отдалялись от Солнца. Юпитер же отшвыривал планетезимали на огромные расстояния, даже за пределы Солнечной системы. Это значит, что сам он должен при этом сдвигаться. Когда планета отбрасывает планетезимали, она сама немного смещается, это закон сохранения энергии, ведь она дает гравитационный толчок планетезимали. При этом планета теряет часть энергии и сама смещается на более низкую орбиту.

За полмиллиарда лет миллионы слабых гравитационных рывков слегка изменили орбиты больших планет. Земля и другие молодые планеты могли оказаться в условиях, пригодных для жизни. Но их чуть не уничтожили газовые гиганты Юпитер и Сатурн, которые достигли переломной точки – резонанса. Когда Юпитер вошел в резонанс с Сатурном, случилась катастрофа. Резонанс означает, что когда Сатурн делает один оборот вокруг Солнца, Юпитер делает два. В результате Юпитер и Сатурн оказались в одной части Солнечной системы.

Гравитационный хаос, который внесли Юпитер и Сатурн, повлиял на планеты и их спутники внутренней Солнечной системы, вызвав событие, известное как поздняя бомбардировка . Гравитация гигантов притянула множество материала из внешней Солнечной системы во внутреннюю, так, что внутренние планеты оказались атакованы целым роем комет и астероидов, буквально изрешетившими их поверхность кратерами.

Впрочем, худа без добра не бывает. Вполне возможно, что свои гигантские запасы воды наша Земля приобрела как раз в то время, «переварив» ледяные ядра комет и астероидов. Да-да, некоторые ученые всерьез считают, что такое количество воды на нашей планете – результат то самой поздней бомбардировки.

Спустя 4 млрд. 600 млн. лет после рождения Солнечной системы угроза столкновения с огромным астероидом по-прежнему существует. Но, хотя они и несут для нас опасность, они же дают и ответы на вопросы.

Только изучая крошечные астероиды и метеориты долетающие до земли, можно понять действительно ли Солнечная система сформировалась так, как мы думаем. Такая категоричность не случайна, приведу просто пример: в начале 2011 года астрохимики из Аризонского университета определили возраст одного из метеоритов найденных в Северной Африки в 4 млрд. 568 млн. лет. Это старейший материал на Земле. Только подумайте об этом — камень, который старше самой планеты.

Так приятно осознавать, что планета Земля оказалась наиболее пригодной для различных форм жизни. Здесь идеальные температурные условия, достаточно воздуха, кислорода и безопасного света. Трудно поверить, что когда-то ничего этого не было. Или почти ничего, кроме расплавленной космической массы неопределенной формы, плавающей в условиях невесомости. Но обо всем по порядку.

Взрыв вселенского масштаба

Ранние теории происхождения Вселенной

Ученые выдвигали разные гипотезы, объясняющие рождение Земли. В 18 веке французы утверждали, что причиной оказалась космическая катастрофа в результате столкновения Солнца с кометой. Англичане уверяли, что пролетающий мимо светила астероид отсек его часть, из которой в последствии появился целый ряд небесных тел.

Немецкие умы продвинулись дальше. Прототипом образования планет Солнечной системы они считали холодное пылевое облако невероятных размеров. Позже решили, что пыль была раскаленной. Ясно одно: образование Земли неразрывно связано с формированием всех планет и звезд, входящих в состав системы Солнца.

Материалы по теме:

Как определили возраст Земли

Сегодня астрономы и физики единодушны во мнении, что Вселенная образовалась после Большого Взрыва . Миллиарды лет назад гигантский огненный шар разлетелся на куски в космическом пространстве. Это вызвало гигантский выброс материи, частички которой обладали колоссальной энергией. Именно мощность последней мешала элементам создать атомы, заставляя отталкиваться друг от друга. Этому способствовала и высокая температура (примерно в миллиард градусов). Но через миллион лет пространство остыло приблизительно до отметки 4000º. С этого момента началось притяжение и образование атомов легких газообразных веществ (водорода и гелия).

Со временем они сгруппировались в скопления, называемыми туманностями. Такими были прототипы будущих небесных тел. Постепенно частицы внутри вращались все быстрее, наращивая температуру и энергию, заставляя туманность сжиматься. Достигнув критической точки, в определенный момент запустилась термоядерная реакция, способствующая формированию ядра. Так родилось яркое Солнце.

Появление Земли – от газа к твердому телу

Молодое светило обладало мощными силами гравитации. Их влияние послужило причиной формирования на разных расстояниях других планет из скоплений космической пыли и газов, в том числе и Земли. Если сравнить состав разных небесных тел солнечной системы, станет заметно, что они не одинаковы.

Материалы по теме:

Тайны Земли

Меркурий в основном состоит из металла, наиболее стойкому к воздействию солнечного свечения. Венера, Земля обладают скальной поверхностью. А Сатурн и Юпитер остаются газовыми великанами из-за наибольшей удаленности. Кстати, они защищают другие планеты от метеоритов, отталкивая их от своих орбит.

Формирование Земли

Формирование Земли началось по тому же принципу, который лежал в основе появления самого Солнца. Происходило это примерно 4,6 миллиарда лет назад. Тяжелые металлы (железо, никель) в результате гравитации и сжатия проникали в центр молодой планеты, образуя ядро. Высокая температура создавала все условия для череды ядерных реакций. Произошло разделение мантии и ядра.

Когда звезда молодая, она всегда окружена первичным вращающимся диском из газа и пыли, из которого образуются космические объекты. Астрономы всегда охотятся за такими структурами, потому что они могут ухватить момент не только образования звезды, но и зафиксировать процесс формирования планет.

Однако найти такие диски вокруг коричневых карликов или звезд с очень низкой массой чрезвычайно трудно. Но в этот раз ученые открыли сразу четыре(!) новых объекта с низкой массой, окруженные дисками.

Три из них чрезвычайно малы – только в 13 или 18 раз больше массы Юпитера. Четвертый – больше массы Юпитера приблизительно в 120 раз (Для сравнения: Солнце больше Юпитера в 1000 раз).

Еще интереснее то, что возраст двух звезд – примерно 42 и 45 миллионов лет. Получается, что это самые молодые, когда-либо найденные объекты, окруженные активными планетообразующими дисками.

Находить газопылевое облако, принадлежащее коричневому карлику с чрезвычайно низкой массой еще более интересно, потому что его дальнейшее развитие позволит узнать очень многое об эволюции звезд и планет.

Как же происходит образование и развитие небесных структур?

В газопылевом диске крупинки пыли сталкиваются, соединяются, образуя более крупные фрагменты, которые увеличиваются до камней, далее начинается стадия планетезималей, планетарных эмбрионов и, наконец, наступает этап превращения в каменистые планеты земного типа (некоторые из которых становятся ядром газовых гигантов).

Астрономы, как правило, идентифицируют газопылевые облака следующим образом: звезда нагревает окружающую пыль, приобретающую свойства, благодаря которым ее можно увидеть через телескопы с инфракрасными камерами.

Как понять – завершено ли формирование планет?

Однако некоторые диски показывают, что формирование небесных тел не продолжается, а уже закончено. Эти диски образуются из осколков, остающихся после процесса планетообразований и в результате последующих столкновений уже созданных небесных объектов. В конечном счете эти остатки пыли рассеиваются в межпланетное пространство.

Некоторые диски даже представляют собой переходную стадию между фазами планетообразования и его окончания.

Ученым важно различать эти типы дисков, поскольку в результате они смогут лучше составить схему рождения и изменения с течением времени планетарных систем, включая Солнечную систему.

Прочитайте еще

После того как зонд New Horizons пролетел рядом с Плутоном в прошлом году, неоднократно высказывались предположения, что у карликовой планеты может существовать океан жидкости под ледяной оболочкой. Последнее исследование проанализировало внутренние и поверхностные особенности Плутона и позволяет с большой вероятностью утверждать – океан все же существует, но его объем и[…]