stringtranslate.com

Формирование и эволюция Солнечной системы

Художественное представление протопланетного диска.

Существуют доказательства того, что формирование Солнечной системы началось около 4,6 миллиарда лет назад с гравитационного коллапса небольшой части гигантского молекулярного облака . [1] Большая часть коллапсирующей массы собралась в центре, образовав Солнце , в то время как остальная часть сплющилась в протопланетный диск, из которого образовались планеты , луны , астероиды и другие малые тела Солнечной системы .

Эта модель, известная как небулярная гипотеза , была впервые разработана в 18 веке Эммануэлем Сведенборгом , Иммануилом Кантом и Пьером-Симоном Лапласом . Ее последующее развитие переплело различные научные дисциплины, включая астрономию , химию , геологию , физику и планетологию . С начала космической эры в 1950-х годах и открытия экзопланет в 1990-х годах модель была как подвергнута сомнению, так и уточнена для учета новых наблюдений.

Солнечная система значительно эволюционировала с момента своего первоначального формирования. Многие луны образовались из вращающихся газово-пылевых дисков вокруг своих родительских планет, в то время как другие луны, как полагают, образовались независимо и позже были захвачены своими планетами. Другие, такие как Луна Земли , могут быть результатом гигантских столкновений . Столкновения между телами происходили непрерывно вплоть до настоящего времени и были центральными в эволюции Солнечной системы. За пределами Нептуна образовалось много объектов размером с субпланету. Было замечено несколько тысяч транснептуновых объектов . В отличие от планет, эти транснептуновые объекты в основном движутся по эксцентричным орбитам, наклоненным к плоскости планет. Положения планет могли сместиться из-за гравитационных взаимодействий. [2] Планетная миграция могла быть ответственна за большую часть ранней эволюции Солнечной системы. [ по мнению кого? ]

Примерно через 5 миллиардов лет Солнце остынет и расширится во много раз больше своего нынешнего диаметра (превратившись в красного гиганта ), прежде чем сбросить свои внешние слои в виде планетарной туманности и оставить после себя звездный остаток, известный как белый карлик . В далеком будущем гравитация пролетающих звезд постепенно сократит свиту планет Солнца. Некоторые планеты будут уничтожены, а другие выброшены в межзвездное пространство . В конечном счете, в течение десятков миллиардов лет, вероятно, что Солнце останется без какого-либо из первоначальных тел на орбите вокруг него. [3]

История

Пьер-Симон Лаплас , один из создателей небулярной гипотезы

Идеи о происхождении и судьбе мира датируются самыми ранними известными писаниями; однако, в течение почти всего этого времени не было попыток связать такие теории с существованием «Солнечной системы», просто потому, что обычно не считалось, что Солнечная система, в том смысле, в котором мы ее сейчас понимаем, существует. Первым шагом к теории формирования и эволюции Солнечной системы было общее принятие гелиоцентризма , который помещал Солнце в центр системы, а Землю на орбиту вокруг него. Эта концепция разрабатывалась на протяжении тысячелетий ( Аристарх Самосский предложил ее еще в 250 году до нашей эры), но не была широко принята до конца 17-го века. Первое зарегистрированное использование термина «Солнечная система» датируется 1704 годом. [4]

Текущая стандартная теория формирования Солнечной системы, небулярная гипотеза , то впадала в немилость, то становилась популярной с тех пор, как ее сформулировали Эммануил Сведенборг , Иммануил Кант и Пьер-Симон Лаплас в 18 веке. Наиболее существенной критикой гипотезы была ее очевидная неспособность объяснить относительное отсутствие у Солнца углового момента по сравнению с планетами. [5] Однако с начала 1980-х годов исследования молодых звезд показали, что они окружены холодными дисками пыли и газа, как и предсказывает небулярная гипотеза, что привело к ее повторному принятию. [6]

Понимание того, как Солнце, как ожидается, будет продолжать развиваться, требовало понимания источника его энергии. Подтверждение Артуром Стэнли Эддингтоном теории относительности Альберта Эйнштейна привело к его пониманию того, что энергия Солнца исходит из реакций ядерного синтеза в его ядре, в результате которых водород превращается в гелий. [7] В 1935 году Эддингтон пошел дальше и предположил, что внутри звезд могут образовываться и другие элементы. [8] Фред Хойл развил эту предпосылку, утверждая, что эволюционировавшие звезды, называемые красными гигантами, создали в своих ядрах множество элементов тяжелее водорода и гелия. Когда красный гигант наконец сбрасывает свои внешние слои, эти элементы затем будут переработаны для формирования других звездных систем. [8]

Формирование

Пресолнечная туманность

Небулярная гипотеза гласит, что Солнечная система образовалась в результате гравитационного коллапса фрагмента гигантского молекулярного облака [9] , скорее всего, на краю пузыря Вольфа-Райе . [10] Облако было около 20  парсеков (65 световых лет) в поперечнике [9] , в то время как фрагменты были примерно 1 парсек (три с четвертью световых года ) в поперечнике [11] Дальнейший коллапс фрагментов привел к образованию плотных ядер  размером 0,01–0,1 парсека (2000–20 000 а. е .). [a] [9] [12] Один из этих коллапсирующих фрагментов (известный как пресолнечная туманность ) образовал то, что стало Солнечной системой. [13] Состав этой области с массой чуть больше массы Солнца ( M ☉ ) был примерно таким же, как у Солнца сегодня, с водородом , а также гелием и следовыми количествами лития, произведенными в результате нуклеосинтеза Большого взрыва , что составляло около 98% ее массы. Оставшиеся 2% массы состояли из более тяжелых элементов , которые были созданы в результате нуклеосинтеза в более ранних поколениях звезд. [14] В конце жизни этих звезд они выбросили более тяжелые элементы в межзвездную среду . [15] Некоторые ученые дали название Коатликуэ гипотетической звезде, которая стала сверхновой и создала пресолнечную туманность.

Изображение протопланетных дисков в туманности Ориона , полученное телескопом «Хаббл», — звездных яслей шириной в световые годы, вероятно, очень похожих на первичную туманность, из которой образовалось Солнце.

Древнейшие включения, обнаруженные в метеоритах , которые, как полагают, являются отпечатками первого твердого материала, образовавшегося в пресолнечной туманности, имеют возраст 4568,2 миллиона лет, что является одним из определений возраста Солнечной системы. [1] Исследования древних метеоритов выявляют следы стабильных дочерних ядер короткоживущих изотопов, таких как железо-60 , которые образуются только во взрывающихся короткоживущих звездах. Это указывает на то, что поблизости произошла одна или несколько сверхновых . Ударная волна от сверхновой могла спровоцировать образование Солнца, создав относительно плотные области внутри облака, что привело к их коллапсу. [16] [17] Высокооднородное распределение железа-60 в Солнечной системе указывает на возникновение этой сверхновой и ее выброс железа-60 задолго до аккреции небулярной пыли в планетарные тела. [18] Поскольку только массивные, короткоживущие звезды производят сверхновые, Солнце должно было сформироваться в большой области звездообразования, которая производила массивные звезды, возможно, похожие на туманность Ориона . [19] [20] Исследования структуры пояса Койпера и аномальных материалов внутри него предполагают, что Солнце сформировалось в скоплении из 1000–10 000 звезд с диаметром от 6,5 до 19,5 световых лет и коллективной массой 3000  M ☉ . Это скопление начало распадаться между 135 миллионами и 535 миллионами лет после образования. [21] [22] Несколько симуляций нашего молодого Солнца, взаимодействующего с близко пролетающими звездами в течение первых 100 миллионов лет его жизни, создали аномальные орбиты, наблюдаемые во внешней Солнечной системе, такие как отдельные объекты . [23] Недавнее исследование предполагает, что такая проходящая звезда ответственна не только за орбиты отдельных объектов, но также за горячее и холодное население пояса Койпера , объекты, подобные Седне , экстремальные транснептуновые объекты и ретроградные транснептуновые объекты . [24]

Из-за сохранения углового момента туманность вращалась быстрее, когда она коллапсировала. По мере того, как материал внутри туманности конденсировался, температура росла . Центр, где собиралась большая часть массы, становился все более горячим, чем окружающий диск. [11] Примерно за 100 000 лет [9] конкурирующие силы гравитации , давления газа, магнитных полей и вращения заставили сжимающуюся туманность сплющиться во вращающийся протопланетный диск диаметром около 200 а.е. [11] и образовать горячую, плотную протозвезду (звезду, в которой еще не начался синтез водорода) в центре. [25] Поскольку около половины всех известных звезд образуют системы из нескольких звезд , а Юпитер состоит из тех же элементов, что и Солнце (водород и гелий), было высказано предположение, что Солнечная система могла быть ранней в своем формировании протозвездной системой, а Юпитер был второй, но неудавшейся протозвездой, но у Юпитера слишком малая масса, чтобы вызвать термоядерный синтез в его ядре, и поэтому он стал газовым гигантом ; на самом деле он моложе Солнца и является самой старой планетой Солнечной системы. [26] [27]

На этом этапе эволюции Солнца , как полагают, Солнце было звездой типа Т Тельца . [28] Исследования звезд типа Т Тельца показывают, что они часто сопровождаются дисками допланетной материи с массами 0,001–0,1  M ☉ . [29] Эти диски простираются на несколько сотен  а.е. — космический телескоп Хаббл наблюдал протопланетные диски диаметром до 1000 а.е. в областях звездообразования, таких как туманность Ориона [30] — и довольно холодные, достигая температуры поверхности всего около 1000 К (730 °C; 1340 °F) в самой горячей точке. [31] В течение 50 миллионов лет температура и давление в ядре Солнца стали настолько большими, что его водород начал плавиться, создавая внутренний источник энергии, который противодействовал гравитационному сжатию, пока не было достигнуто гидростатическое равновесие . [32] Это ознаменовало вступление Солнца в главную фазу его жизни, известную как главная последовательность . Звезды главной последовательности получают энергию от синтеза водорода в гелий в своих ядрах. Солнце остается звездой главной последовательности и сегодня. [33]

По мере того, как ранняя Солнечная система продолжала развиваться, она в конечном итоге отдалилась от своих собратьев в звездных яслях и продолжила вращаться вокруг центра Млечного Пути самостоятельно. Солнце, вероятно, отклонилось от своего первоначального орбитального расстояния от центра галактики. Химическая история Солнца предполагает, что оно могло сформироваться на 3 кпк ближе к ядру галактики. [34]

Среда рождения Солнечной системы

Как и большинство звезд, Солнце, вероятно, сформировалось не изолированно, а как часть молодого звездного скопления . [35] Есть несколько указаний, которые намекают на то, что среда скопления оказала некоторое влияние на молодую, все еще формирующуюся Солнечную систему. Например, снижение массы за пределами Нептуна и экстремально эксцентричная орбита Седны были интерпретированы как признак того, что Солнечная система находилась под влиянием среды ее рождения. Вопрос о том, можно ли интерпретировать присутствие изотопов железа-60 и алюминия-26 как признак родившегося скопления, содержащего массивные звезды, все еще является предметом споров. Если Солнце было частью звездного скопления, на него могли повлиять близкие пролеты других звезд, сильное излучение близлежащих массивных звезд и выбросы сверхновых , происходящие поблизости.

Формирование планет

Предполагается, что различные планеты образовались из солнечной туманности, дискообразного облака газа и пыли, оставшегося после формирования Солнца. [36] В настоящее время общепринятым методом образования планет является аккреция , при которой планеты начинались как пылевые зерна на орбите вокруг центральной протозвезды. Благодаря прямому контакту и самоорганизации эти зерна образовывали комки диаметром до 200 м (660 футов), которые, в свою очередь, сталкивались, образуя более крупные тела ( планетезимали ) размером ~10 км (6,2 мили). Они постепенно увеличивались в размерах за счет дальнейших столкновений, увеличиваясь со скоростью сантиметров в год в течение следующих нескольких миллионов лет. [37]

Внутренняя часть Солнечной системы , область Солнечной системы внутри 4 а. е., была слишком теплой для конденсации летучих молекул, таких как вода и метан, поэтому планетезимали, которые там образовались, могли образоваться только из соединений с высокими температурами плавления, таких как металлы (например, железо , никель и алюминий ) и каменистые силикаты . Эти каменистые тела стали планетами земной группы ( Меркурий , Венера , Земля и Марс ). Эти соединения довольно редки во Вселенной, составляя всего 0,6% от массы туманности, поэтому планеты земной группы не могли вырасти очень большими. [11] Зародыши земной группы выросли примерно до 0,05 массы Земли ( ME ) и прекратили накапливать вещество примерно через 100 000 лет после образования Солнца; последующие столкновения и слияния между этими телами планетного размера позволили планетам земной группы вырасти до их нынешних размеров. [38]

Когда формировались земные планеты, они оставались погруженными в диск из газа и пыли. Давление частично поддерживало газ и поэтому не вращалось вокруг Солнца так быстро, как планеты. Результирующее сопротивление и, что более важно, гравитационное взаимодействие с окружающим материалом вызвало передачу углового момента , и в результате планеты постепенно мигрировали на новые орбиты. Модели показывают, что изменения плотности и температуры в диске управляли этой скоростью миграции, [39] [40] но чистая тенденция заключалась в том, что внутренние планеты мигрировали внутрь по мере рассеивания диска, оставляя планеты на их текущих орбитах. [41]

Планеты -гиганты ( Юпитер , Сатурн , Уран и Нептун ) сформировались дальше, за линией замерзания , которая является точкой между орбитами Марса и Юпитера, где материал достаточно холодный, чтобы летучие ледяные соединения оставались твердыми. Льды, которые образовали планеты- гиганты , были более распространены, чем металлы и силикаты, которые образовали планеты земной группы, что позволило планетам-гигантам стать достаточно массивными, чтобы захватить водород и гелий, самые легкие и самые распространенные элементы. [11] Планетезимали за линией замерзания накопили до 4  M E в течение примерно 3 миллионов лет. [38] Сегодня четыре планеты-гиганта составляют чуть менее 99% всей массы, вращающейся вокруг Солнца. [b] Теоретики полагают, что не случайно Юпитер находится сразу за линией замерзания. Поскольку линия замерзания накопила большое количество воды посредством испарения из падающего ледяного материала, она создала область более низкого давления, что увеличило скорость вращающихся пылевых частиц и остановило их движение к Солнцу. По сути, линия замерзания выступила в качестве барьера, который заставил материал быстро накапливаться на расстоянии ~5 а.е. от Солнца. Этот избыточный материал слился в большой эмбрион (или ядро) порядка 10  M E , который начал накапливать оболочку посредством аккреции газа из окружающего диска с постоянно увеличивающейся скоростью. [42] [43] Как только масса оболочки стала примерно равна массе твердого ядра, рост продолжался очень быстро, достигнув примерно 150 масс Земли ~10 5  лет спустя и, наконец, достигнув пика в 318  M E . [44] Сатурн может быть обязан своей существенно меньшей массой просто тому, что он сформировался через несколько миллионов лет после Юпитера, когда было меньше газа, доступного для потребления. [38] [45]

Звезды типа T Тельца, такие как молодое Солнце, имеют гораздо более сильные звездные ветры , чем более стабильные, старые звезды. Считается, что Уран и Нептун образовались после Юпитера и Сатурна, когда сильный солнечный ветер унес большую часть материала диска. В результате эти планеты накопили мало водорода и гелия — не более 1  M E каждая. Уран и Нептун иногда называют неудавшимися ядрами. [46] Основная проблема теорий формирования этих планет — это временные рамки их формирования. В нынешних местах потребовались бы миллионы лет для аккреции их ядер. [45] Это означает, что Уран и Нептун могли образоваться ближе к Солнцу — вблизи или даже между Юпитером и Сатурном — позже мигрировав или будучи выброшенными наружу (см. Планетарная миграция ниже). [46] [47] Движение в эру планетезималей было не только направлено внутрь к Солнцу; Образец Stardust , возвращенный кометой Wild 2, показал, что материалы, образовавшиеся в ходе раннего формирования Солнечной системы, мигрировали из более теплой внутренней части Солнечной системы в область пояса Койпера. [48]

По прошествии от трех до десяти миллионов лет [38] солнечный ветер молодого Солнца очистил бы весь газ и пыль в протопланетном диске, выдувая их в межзвездное пространство, тем самым положив конец росту планет. [49] [50]

Последующая эволюция

Первоначально считалось, что планеты сформировались на своих нынешних орбитах или вблизи них. Это подвергалось сомнению в течение последних 20 лет. В настоящее время многие планетологи считают, что Солнечная система могла выглядеть совсем иначе после своего первоначального формирования: несколько объектов, по крайней мере таких же массивных, как Меркурий, могли присутствовать во внутренней Солнечной системе, внешняя Солнечная система могла быть гораздо более компактной, чем сейчас, а пояс Койпера мог быть гораздо ближе к Солнцу. [51]

Планеты земной группы

В конце эпохи формирования планет внутренняя Солнечная система была заселена 50–100 протопланетами размером с Луну или Марс . [52] [53] Дальнейший рост был возможен только потому, что эти тела сталкивались и сливались, что заняло менее 100 миллионов лет. Эти объекты гравитационно взаимодействовали друг с другом, притягивая друг друга к орбитам, пока не столкнулись, увеличиваясь в размерах, пока не сформировались четыре известные нам сегодня планеты земной группы. [38] Считается, что одно из таких гигантских столкновений сформировало Луну (см. Луны ниже), в то время как другое удалило внешнюю оболочку молодого Меркурия . [54]

Одна из нерешенных проблем этой модели заключается в том, что она не может объяснить, как начальные орбиты протоземных планет, которые должны были быть очень эксцентричными, чтобы столкнуться, образовали удивительно стабильные и почти круговые орбиты, которые они имеют сегодня. [52] Одна из гипотез этого «сброса эксцентриситета» заключается в том, что земные планеты образовались в газовом диске, все еще не выброшенном Солнцем. « Гравитационное сопротивление » этого остаточного газа в конечном итоге снизило бы энергию планет, сгладив их орбиты. [53] Однако такой газ, если бы он существовал, изначально предотвратил бы столь эксцентричные орбиты земных планет. [38] Другая гипотеза заключается в том, что гравитационное сопротивление возникало не между планетами и остаточным газом, а между планетами и оставшимися малыми телами. Когда крупные тела двигались сквозь толпу более мелких объектов, более мелкие объекты, притягиваемые гравитацией более крупных планет, образовывали область более высокой плотности, «гравитационный след», на пути более крупных объектов. По мере того, как они это делали, возросшая гравитация следа замедляла более крупные объекты, переводя их на более регулярные орбиты. [55]

Пояс астероидов

Внешний край земной области, между 2 и 4 а.е. от Солнца, называется поясом астероидов . Первоначально пояс астероидов содержал более чем достаточно материи для образования 2–3 планет земного типа, и, действительно, там образовалось большое количество планетезималей . Как и в случае с земными планетами, планетезимали в этом регионе позже объединились и образовали 20–30 планетарных эмбрионов размером с Луну или Марс ; [56] однако близость Юпитера означала, что после образования этой планеты, через 3 миллиона лет после Солнца, история региона резко изменилась. [52] Орбитальные резонансы с Юпитером и Сатурном особенно сильны в поясе астероидов, и гравитационные взаимодействия с более массивными эмбрионами рассеивали множество планетезималей в эти резонансы. Гравитация Юпитера увеличивала скорость объектов внутри этих резонансов, заставляя их разрушаться при столкновении с другими телами, а не аккрецировать. [57]

По мере того, как Юпитер мигрировал внутрь после своего формирования (см. Планетарная миграция ниже), резонансы должны были пронестись по поясу астероидов, динамически возбуждая население региона и увеличивая их скорости относительно друг друга. [58] Совокупное действие резонансов и эмбрионов либо рассеивало планетезимали от пояса астероидов, либо возбуждало их орбитальные наклоны и эксцентриситеты . [56] [59] Некоторые из этих массивных эмбрионов также были выброшены Юпитером, в то время как другие могли мигрировать во внутреннюю часть Солнечной системы и сыграть роль в окончательной аккреции планет земной группы. [56] [60] [61] В течение этого первичного периода истощения воздействие гигантских планет и планетарных эмбрионов оставило пояс астероидов с общей массой, эквивалентной менее 1% от массы Земли, состоящей в основном из небольших планетезималей. [59] Это все еще в 10–20 раз больше, чем текущая масса в главном поясе, которая сейчас составляет около 0,0005  M E . [62] Считается, что период вторичного истощения, в результате которого масса пояса астероидов приблизилась к его нынешней массе, последовал за тем, как Юпитер и Сатурн вошли во временный орбитальный резонанс 2:1 (см. ниже).

Период гигантских столкновений во внутренней части Солнечной системы, вероятно, сыграл определенную роль в приобретении Землей ее нынешнего содержания воды (~6 × 1021  кг) из раннего пояса астероидов. Вода слишком летуча, чтобы присутствовать при формировании Земли, и, должно быть, была впоследствии доставлена ​​из внешних, более холодных частей Солнечной системы. [63] Вода, вероятно, была доставлена ​​планетарными эмбрионами и небольшими планетезималями, выброшенными из пояса астероидов Юпитером. [60] Популяция комет главного пояса, обнаруженная в 2006 году, также была предложена в качестве возможного источника воды Земли. [63] [64] Напротив, кометы из пояса Койпера или более отдаленных регионов доставили не более 6% воды Земли. [2] [65] Гипотеза панспермии утверждает, что сама жизнь могла быть отложена на Земле таким образом, хотя эта идея не получила широкого признания. [66]

Планетарная миграция

Согласно небулярной гипотезе, внешние две планеты могут находиться в «неправильном месте». Уран и Нептун (известные как « ледяные гиганты ») находятся в регионе, где пониженная плотность солнечной туманности и более длительное орбитальное время делают их образование там крайне маловероятным. [67] Вместо этого считается, что эти две планеты образовались на орбитах вблизи Юпитера и Сатурна (известных как « газовые гиганты »), где было больше материала, и мигрировали наружу в свои нынешние положения за сотни миллионов лет. [46]

Моделирование, показывающее внешние планеты и пояс Койпера: [2]
а) До резонанса Юпитера/Сатурна 2:1
б) Рассеивание объектов пояса Койпера в Солнечную систему после смещения орбиты Нептуна
в) После выброса тел пояса Койпера Юпитером
  Орбита Юпитера
  Орбита Сатурна
  Орбита Урана
  Орбита Нептуна

Миграция внешних планет также необходима для учета существования и свойств самых внешних регионов Солнечной системы. [47] За пределами Нептуна Солнечная система продолжается в поясе Койпера , рассеянном диске и облаке Оорта , трех редких популяциях небольших ледяных тел, которые, как полагают, являются точками происхождения большинства наблюдаемых комет . На их расстоянии от Солнца аккреция была слишком медленной, чтобы позволить планетам сформироваться до того, как солнечная туманность рассеялась, и, таким образом, начальному диску не хватало плотности массы, чтобы объединиться в планету. [67] Пояс Койпера находится на расстоянии от 30 до 55 а. е. от Солнца, в то время как более далекий рассеянный диск простирается более чем на 100 а. е., [47] а далекое облако Оорта начинается примерно на 50 000 а. е. [68] Однако изначально пояс Койпера был намного плотнее и ближе к Солнцу, с внешним краем примерно на расстоянии 30 а. е. Его внутренний край находился бы сразу за орбитами Урана и Нептуна, которые, в свою очередь, были гораздо ближе к Солнцу, когда они сформировались (скорее всего, в диапазоне 15–20 а.е.), и в 50% симуляций оказались в противоположных местах, причем Уран находился дальше от Солнца, чем Нептун. [69] [2] [47]

Согласно модели Ниццы , после формирования Солнечной системы орбиты всех гигантских планет продолжали медленно меняться под влиянием их взаимодействия с большим количеством оставшихся планетезималей. Спустя 500–600 миллионов лет (около 4 миллиардов лет назад) Юпитер и Сатурн попали в резонанс 2:1: Сатурн совершал один оборот вокруг Солнца за каждые два оборота Юпитера. [47] Этот резонанс создал гравитационное толчок против внешних планет, что, возможно, заставило Нептун пронестись мимо Урана и врезаться в древний пояс Койпера. [69] Планеты рассеяли большинство небольших ледяных тел внутрь, в то время как сами двигались наружу. Затем эти планетезимали рассеялись со следующей планеты, с которой они столкнулись, аналогичным образом, сдвинув орбиты планет наружу, в то время как они двигались внутрь. [47] Этот процесс продолжался до тех пор, пока планетезимали не взаимодействовали с Юпитером, чья огромная гравитация отправила их на высокоэллиптические орбиты или даже вытолкнула их прямо из Солнечной системы. Это заставило Юпитер немного сместиться внутрь. [c] Те объекты, которые были рассеяны Юпитером на высокоэллиптические орбиты, образовали облако Оорта; [47] те объекты, которые были рассеяны в меньшей степени мигрирующим Нептуном, образовали текущий пояс Койпера и рассеянный диск. [47] Этот сценарий объясняет нынешнюю низкую массу пояса Койпера и рассеянного диска. Некоторые из рассеянных объектов, включая Плутон , стали гравитационно привязаны к орбите Нептуна, заставив их войти в резонансы среднего движения . [70] В конце концов, трение внутри планетезимального диска снова сделало орбиты Урана и Нептуна почти круговыми. [47] [71]

В отличие от внешних планет, считается, что внутренние планеты не претерпели значительных миграций за время существования Солнечной системы, поскольку их орбиты оставались стабильными после периода гигантских столкновений. [38]

Другой вопрос, почему Марс получился таким маленьким по сравнению с Землей. Исследование Юго-Западного исследовательского института, Сан-Антонио, Техас, опубликованное 6 июня 2011 года (названное гипотезой Гранд-Тэка ), предполагает, что Юпитер мигрировал внутрь на 1,5 а.е. После того, как Сатурн сформировался, мигрировал внутрь и установил резонанс движения 2:3 с Юпитером, исследование предполагает, что обе планеты мигрировали обратно в свои нынешние положения. Таким образом, Юпитер поглотил бы большую часть материала, который создал бы более крупный Марс. Те же самые моделирования также воспроизводят характеристики современного пояса астероидов с сухими астероидами и богатыми водой объектами, похожими на кометы. [72] [73] Однако неясно, позволили бы условия в солнечной туманности Юпитеру и Сатурну вернуться в свои нынешние положения, и согласно текущим оценкам эта возможность кажется маловероятной. [74] Более того, существуют альтернативные объяснения малой массы Марса. [75] [76] [77]

Поздняя тяжелая бомбардировка и после

Метеоритный кратер в Аризоне. Образованный 50 000 лет назад ударным объектом диаметром около 50 метров (160 футов), он показывает, что аккреция Солнечной системы еще не закончилась.

Гравитационное нарушение от миграции внешних планет могло бы отправить большое количество астероидов во внутреннюю Солнечную систему, серьезно истощая первоначальный пояс, пока он не достиг сегодняшней чрезвычайно низкой массы. [59] Это событие могло спровоцировать Позднюю тяжелую бомбардировку, которая, как предполагается, произошла приблизительно 4 миллиарда лет назад, через 500–600 миллионов лет после образования Солнечной системы. [2] [78] Однако недавняя переоценка космохимических ограничений показывает, что, вероятно, не было позднего всплеска («терминального катаклизма») в скорости бомбардировки. [79]

Если это произошло, этот период интенсивной бомбардировки продолжался несколько сотен миллионов лет и очевиден в кратерах, которые все еще видны на геологически мертвых телах внутренней Солнечной системы, таких как Луна и Меркурий. [2] [80] Древнейшее известное свидетельство существования жизни на Земле датируется 3,8 миллиардами лет назад — почти сразу после окончания поздней интенсивной бомбардировки. [81]

Считается, что столкновения являются регулярной (хотя в настоящее время и нечастой) частью эволюции Солнечной системы. То, что они продолжают происходить, подтверждается столкновением кометы Шумейкера-Леви 9 с Юпитером в 1994 году, столкновением с Юпитером в 2009 году , Тунгусским событием , Челябинским метеором и столкновением, которое создало Метеоритный кратер в Аризоне . Таким образом, процесс аккреции не завершен и все еще может представлять угрозу для жизни на Земле. [82] [83]

В ходе эволюции Солнечной системы кометы были выброшены из внутренней Солнечной системы гравитацией гигантских планет и отправлены на тысячи а.е. наружу, чтобы сформировать облако Оорта , сферический внешний рой кометных ядер в самой дальней точке гравитационного притяжения Солнца. В конце концов, примерно через 800 миллионов лет, гравитационное разрушение, вызванное галактическими приливами , пролетающими звездами и гигантскими молекулярными облаками, начало истощать облако, отправляя кометы во внутреннюю Солнечную систему. [84] Эволюция внешней Солнечной системы также, по-видимому, была подвержена влиянию космического выветривания от солнечного ветра, микрометеоритов и нейтральных компонентов межзвездной среды . [85]

Эволюция пояса астероидов после поздней тяжелой бомбардировки в основном определялась столкновениями. [86] Объекты с большой массой обладают достаточной гравитацией, чтобы удерживать любой материал, выброшенный при сильном столкновении. В поясе астероидов это обычно не так. В результате многие более крупные объекты были разбиты, а иногда из остатков были созданы более новые объекты в менее сильных столкновениях. [86] Луны вокруг некоторых астероидов в настоящее время можно объяснить только как консолидации материала, выброшенного из родительского объекта без достаточной энергии, чтобы полностью избежать его гравитации. [87]

Луны

Луны появились вокруг большинства планет и многих других тел Солнечной системы. Эти естественные спутники возникли в результате одного из трех возможных механизмов:

Художественное представление гигантского удара, который, как считается, привел к образованию Луны.

У Юпитера и Сатурна есть несколько крупных лун, таких как Ио , Европа , Ганимед и Титан , которые могли образоваться из дисков вокруг каждой гигантской планеты во многом таким же образом, как планеты образовались из диска вокруг Солнца. [88] [89] [90] На это происхождение указывают большие размеры лун и их близость к планете. Эти атрибуты невозможно достичь посредством захвата, в то время как газообразная природа основных звезд также делает образование из обломков столкновения маловероятным. Внешние луны гигантских планет, как правило, небольшие и имеют эксцентричные орбиты с произвольными наклонами. Это характеристики, ожидаемые от захваченных тел. [91] [92] Большинство таких лун вращаются в направлении, противоположном вращению их основной звезды. Самая большая нерегулярная луна — луна Нептуна Тритон , которая, как полагают, является захваченным объектом пояса Койпера . [83]

Луны твердых тел Солнечной системы были созданы как столкновениями, так и захватом. Два небольших спутника Марса , Деймос и Фобос , считаются захваченными астероидами . [93] Считается, что спутник Земли образовался в результате одного большого лобового столкновения . [94] [95] Ударившийся объект , вероятно, имел массу, сопоставимую с массой Марса, и столкновение, вероятно, произошло ближе к концу периода гигантских столкновений. Столкновение вытолкнуло на орбиту часть мантии ударника, которая затем объединилась в Луну. [94] Столкновение, вероятно, было последним в серии слияний, в результате которых образовалась Земля. Далее была выдвинута гипотеза, что объект размером с Марс мог образоваться в одной из стабильных точек Лагранжа Земля-Солнце (либо L 4 , либо L 5 ) и сместиться со своего положения. [96] Спутники транснептуновых объектов Плутон ( Харон ) и Орк ( Вант ) также могли образоваться в результате крупного столкновения: системы Плутон–Харон, Орк–Вант и Земля–Луна необычны в Солнечной системе тем, что масса спутника составляет не менее 1% от массы более крупного тела. [97] [98]

Будущее

Астрономы подсчитали, что текущее состояние Солнечной системы не изменится кардинально, пока Солнце не расплавит почти все водородное топливо в своем ядре в гелий, начав свою эволюцию с главной последовательности диаграммы Герцшпрунга -Рассела и в фазу красного гиганта . Солнечная система будет продолжать развиваться до тех пор. В конце концов, Солнце, вероятно, расширится достаточно, чтобы подавить внутренние планеты (Меркурий, Венеру и, возможно, Землю), но не внешние планеты, включая Юпитер и Сатурн. После этого Солнце уменьшится до размеров белого карлика , а внешние планеты и их луны продолжат вращаться вокруг этого крошечного солнечного остатка. Это будущее развитие может быть похоже на наблюдаемое обнаружение MOA-2010-BLG-477L b , экзопланеты размером с Юпитер, вращающейся вокруг своей белой карликовой звезды MOA-2010-BLG-477L . [99] [100] [101]

Долгосрочная стабильность

Солнечная система хаотична в масштабах миллионов и миллиардов лет, [102] с орбитами планет, открытыми для долгосрочных изменений. Одним из примечательных примеров этого хаоса является система Нептун-Плутон, которая находится в орбитальном резонансе 3:2 . Хотя сам резонанс останется стабильным, становится невозможным предсказать положение Плутона с какой-либо степенью точности более чем на 10–20 миллионов лет ( время Ляпунова ) в будущем. [103] Другим примером является наклон оси Земли , который из-за трения, возникающего в мантии Земли из-за приливных взаимодействий с Луной (см. ниже), не поддается вычислению с некоторой точки между 1,5 и 4,5 миллиардами лет с настоящего момента. [104]

Орбиты внешних планет хаотичны в более длительных временных масштабах, с временем Ляпунова в диапазоне 2–230 миллионов лет. [105] Во всех случаях это означает, что положение планеты на ее орбите в конечном итоге становится невозможным предсказать с какой-либо определенностью (так, например, время зимы и лета становится неопределенным). Тем не менее, в некоторых случаях сами орбиты могут кардинально меняться. Такой хаос наиболее сильно проявляется в изменениях эксцентриситета , при этом орбиты некоторых планет становятся значительно более — или менее — эллиптическими . [106]

В конечном счете, Солнечная система стабильна в том смысле, что ни одна из планет, вероятно, не столкнется друг с другом или не будет выброшена из системы в течение следующих нескольких миллиардов лет. [105] Помимо этого, в течение примерно пяти миллиардов лет эксцентриситет Марса может вырасти примерно до 0,2, так что он окажется на орбите, пересекающей Землю, что приведет к потенциальному столкновению. В том же масштабе времени эксцентриситет Меркурия может вырасти еще больше, и близкое столкновение с Венерой теоретически может полностью выбросить его из Солнечной системы [102] или отправить его на курс столкновения с Венерой или Землей . [107] Это может произойти в течение миллиарда лет, согласно численным моделированиям, в которых орбита Меркурия возмущена. [108]

Системы лунных колец

Эволюция лунных систем обусловлена ​​приливными силами . Луна поднимет приливную выпуклость в объекте, вокруг которого она вращается (основной), из-за дифференциальной силы гравитации по диаметру основной. Если луна вращается в том же направлении, что и вращение планеты, и планета вращается быстрее, чем период обращения луны, выпуклость будет постоянно тянуться впереди луны. В этой ситуации угловой момент передается от вращения основной к вращению спутника. Луна набирает энергию и постепенно спирально вытягивается наружу, в то время как основная вращается медленнее с течением времени.

Земля и ее Луна являются одним из примеров такой конфигурации. Сегодня Луна приливно заблокирована Землей; один из ее оборотов вокруг Земли (в настоящее время около 29 дней) равен одному ее обороту вокруг своей оси, поэтому она всегда показывает одну сторону к Земле. Луна будет продолжать удаляться от Земли, а вращение Земли будет продолжать постепенно замедляться. Другими примерами являются галилеевы луны Юпитера ( а также многие из меньших лун Юпитера) [109] и большинство больших лун Сатурна . [110]

Нептун и его спутник Тритон , снятые Вояджером 2. Орбита Тритона в конечном итоге приведет его в пределы Роша Нептуна , разорвав его на части и, возможно, образовав новую систему колец.

Другой сценарий возникает, когда луна вращается вокруг первичной звезды быстрее, чем вращается первичная звезда, или вращается в направлении, противоположном вращению планеты. В этих случаях приливная выпуклость отстает от луны на ее орбите. В первом случае направление передачи углового момента меняется на противоположное, поэтому вращение первичной звезды ускоряется, в то время как орбита спутника сокращается. Во втором случае угловой момент вращения и вращения имеют противоположные знаки, поэтому передача приводит к уменьшению величины каждого из них (что компенсирует друг друга). [d] В обоих случаях приливное замедление заставляет луну двигаться по спирали к первичной звезде, пока она либо не будет разорвана приливными напряжениями, потенциально создавая планетарную кольцевую систему, либо не врежется в поверхность или атмосферу планеты. Такая судьба ожидает спутники Фобос Марса (через 30–50 миллионов лет), [111] Тритон Нептуна (через 3,6 миллиарда лет), [112] и по крайней мере 16 малых спутников Урана и Нептуна. Дездемона Урана может даже столкнуться с одним из соседних спутников. [113]

Третья возможность заключается в том, что первичная звезда и луна приливно заперты друг с другом. В этом случае приливная выпуклость остается прямо под луной, нет передачи углового момента, и орбитальный период не изменится. Плутон и Харон являются примером такого типа конфигурации. [114]

Нет единого мнения о механизме формирования колец Сатурна. Хотя теоретические модели указывали, что кольца, вероятно, образовались на ранних этапах истории Солнечной системы, [115] данные с космического аппарата Кассини-Гюйгенс показывают, что они образовались относительно поздно. [116]

Солнце и планетарная среда

В долгосрочной перспективе наибольшие изменения в Солнечной системе будут вызваны изменениями в самом Солнце по мере его старения. По мере того, как Солнце сжигает свой запас водородного топлива, оно становится горячее и сжигает оставшееся топливо еще быстрее. В результате Солнце становится ярче со скоростью десять процентов каждые 1,1 миллиарда лет. [117] Примерно через 600 миллионов лет яркость Солнца нарушит углеродный цикл Земли до такой степени, что деревья и леса (фотосинтетическая растительная жизнь C3) больше не смогут выживать; и примерно через 800 миллионов лет Солнце убьет всю сложную жизнь на поверхности Земли и в океанах. Через 1,1 миллиарда лет повышенный выход излучения Солнца заставит его околозвездную обитаемую зону сместиться наружу, сделав поверхность Земли слишком горячей для естественного существования там жидкой воды. В этот момент вся жизнь сократится до одноклеточных организмов. [118] Испарение воды, мощного парникового газа , с поверхности океанов может ускорить повышение температуры, потенциально положив конец всей жизни на Земле еще раньше. [119] В это время, возможно, что по мере постепенного повышения температуры поверхности Марса , углекислый газ и вода, в настоящее время замороженные под поверхностным реголитом, будут высвобождаться в атмосферу, создавая парниковый эффект , который будет нагревать планету до тех пор, пока она не достигнет условий, параллельных сегодняшним условиям Земли, обеспечивая потенциальное будущее пристанище для жизни. [120] Через 3,5 миллиарда лет условия на поверхности Земли будут похожи на условия на Венере сегодня. [117]

Относительный размер Солнца в настоящее время (вставка) по сравнению с его предполагаемым будущим размером как красного гиганта.

Примерно через 5,4 миллиарда лет ядро ​​Солнца станет достаточно горячим, чтобы вызвать реакцию синтеза водорода в окружающей его оболочке. [118] Это приведет к значительному расширению внешних слоев звезды, и звезда вступит в фазу своей жизни, в которой она будет называться красным гигантом . [121] [122] В течение 7,5 миллиардов лет Солнце расширится до радиуса 1,2 а.е. (180 × 10 6  км; 110 × 10 6  миль) — в 256 раз больше своего текущего размера. На кончике ветви красных гигантов , в результате значительно увеличившейся площади поверхности, поверхность Солнца будет намного холоднее (около 2600 К (2330 °C; 4220 °F)), чем сейчас, а его светимость будет намного выше — до 2700 текущих солнечных светимостей. В течение части своей жизни красного гиганта Солнце будет иметь сильный звездный ветер , который унесет около 33% его массы. [118] [123] [124] В это время возможно, что спутник Сатурна Титан сможет достичь температуры поверхности, необходимой для поддержания жизни. [125] [126]^^

По мере расширения Солнца оно поглотит планеты Меркурий и Венеру . [127] Судьба Земли менее ясна; хотя Солнце охватит текущую орбиту Земли, потеря массы звездой (и, следовательно, более слабая гравитация) заставит орбиты планет сместиться дальше. [118] Если бы это было только так, Венера и Земля, вероятно, избежали бы сожжения, [123] но исследование 2008 года предполагает, что Земля, скорее всего, будет поглощена в результате приливных взаимодействий со слабосвязанной внешней оболочкой Солнца. [118]

Кроме того, обитаемая зона Солнца переместится во внешнюю часть Солнечной системы и в конечном итоге за пределы пояса Койпера в конце фазы красного гиганта, заставив ледяные тела, такие как Энцелад и Плутон, растаять. В это время эти миры могли бы поддерживать гидрологический цикл на основе воды , но поскольку они были слишком малы, чтобы удерживать плотную атмосферу, как Земля, они бы испытывали экстремальные перепады температур день-ночь. Когда Солнце покидает ветвь красного гиганта и входит в асимптотическую ветвь гиганта , обитаемая зона резко сократится примерно до пространства между современными орбитами Юпитера и Сатурна, но к концу 200-миллионной продолжительности фазы асимптотического гиганта она расширится наружу примерно на то же расстояние, что и раньше. [128]

Постепенно водород, горящий в оболочке вокруг солнечного ядра, будет увеличивать массу ядра, пока она не достигнет примерно 45% от нынешней массы Солнца. В этот момент плотность и температура станут настолько высокими, что начнется синтез гелия в углерод , что приведет к гелиевой вспышке ; Солнце сократится примерно с 250 до 11 раз от своего нынешнего (главной последовательности) радиуса. Следовательно, его светимость уменьшится примерно с 3000 до 54 раз от своего нынешнего уровня, а температура его поверхности увеличится примерно до 4770 К (4500 °C; 8130 °F). Солнце станет горизонтальным гигантом , сжигая гелий в своем ядре стабильным образом, так же, как оно сжигает водород сегодня. Стадия синтеза гелия продлится всего 100 миллионов лет. В конце концов, ему придется снова прибегнуть к запасам водорода и гелия во внешних слоях. Оно расширится во второй раз, став тем, что известно как асимптотический гигант . Здесь светимость Солнца снова увеличится, достигнув примерно 2090 нынешних светимостей, и оно остынет примерно до 3500 К (3230 °C; 5840 °F). [118] Эта фаза продлится около 30 миллионов лет, после чего в течение последующих 100 000 лет оставшиеся внешние слои Солнца отпадут, выбрасывая огромный поток материи в космос и образуя гало, известное (ошибочно) как планетарная туманность . Выброшенный материал будет содержать гелий и углерод, произведенные ядерными реакциями Солнца, продолжая обогащение межзвездной среды тяжелыми элементами для будущих поколений звезд и планет. [129]

Туманность Кольцо , планетарная туманность, похожая на то, во что превратится Солнце.

Это относительно мирное событие, не похожее на сверхновую , которую Солнце слишком мало, чтобы пережить в ходе своей эволюции. Любой наблюдатель, присутствующий и ставший свидетелем этого события, увидел бы огромное увеличение скорости солнечного ветра, но недостаточное, чтобы полностью уничтожить планету. Однако потеря массы звездой может привести орбиты выживших планет в хаос, в результате чего некоторые из них столкнутся, другие будут выброшены из Солнечной системы, а третьи будут разорваны приливными взаимодействиями. [130] После этого от Солнца останется только белый карлик , необычайно плотный объект, массой 54% от его первоначальной массы, но размером всего с Землю. Первоначально этот белый карлик может быть в 100 раз ярче, чем Солнце сейчас. Он будет полностью состоять из вырожденного углерода и кислорода, но никогда не достигнет температур, достаточно высоких для синтеза этих элементов. Таким образом, белый карлик Солнце будет постепенно остывать, становясь все тусклее и тусклее. [131]

По мере того, как Солнце умирает, его гравитационное притяжение к вращающимся вокруг него телам, таким как планеты, кометы и астероиды, ослабнет из-за потери массы. Орбиты всех оставшихся планет расширятся; если Венера, Земля и Марс все еще существуют, их орбиты будут находиться примерно на расстоянии 1,4  а.е. (210 миллионов  км ; 130 миллионов  миль ), 1,9  а.е. (280 миллионов  км ; 180 миллионов  миль ) и 2,8  а.е. (420 миллионов  км ; 260 миллионов  миль ) соответственно. Они и другие оставшиеся планеты станут темными, холодными оболочками, полностью лишенными жизни. [123] Они продолжат вращаться вокруг своей звезды, их скорость замедлится из-за их увеличенного расстояния от Солнца и уменьшенной гравитации Солнца. Два миллиарда лет спустя, когда Солнце остынет до диапазона 6000–8000 К (5730–7730 °C; 10340–13940 °F), углерод и кислород в ядре Солнца замерзнут, и более 90% его оставшейся массы приобретут кристаллическую структуру. [132] В конце концов, примерно через один квадриллион лет, Солнце окончательно перестанет светить, превратившись в черного карлика . [133]

Галактическое взаимодействие

Расположение Солнечной системы в Млечном Пути

Солнечная система движется в одиночку через Млечный Путь по круговой орбите примерно в 30 000 световых лет от Галактического Центра . Ее скорость составляет около 220 км/с. Период, необходимый для того, чтобы Солнечная система совершила один оборот вокруг Галактического Центра, галактический год , находится в диапазоне 220–250 миллионов лет. С момента своего образования Солнечная система совершила не менее 20 таких оборотов. [134]

Различные ученые предполагали, что путь Солнечной системы через галактику является фактором периодичности массовых вымираний, наблюдаемых в ископаемых летописях Земли . Одна из гипотез предполагает, что вертикальные колебания, совершаемые Солнцем при его вращении вокруг Галактического центра, заставляют его регулярно проходить через галактическую плоскость. Когда орбита Солнца выводит его за пределы галактического диска, влияние галактического прилива слабее; когда оно снова входит в галактический диск, что происходит каждые 20–25 миллионов лет, оно попадает под влияние гораздо более сильных «дисковых приливов», которые, согласно математическим моделям, увеличивают поток комет облака Оорта в Солнечную систему в 4 раза, что приводит к значительному увеличению вероятности разрушительного удара. [135]

Однако другие утверждают, что Солнце в настоящее время находится близко к галактической плоскости, и все же последнее великое событие вымирания произошло 15 миллионов лет назад. Таким образом, вертикальное положение Солнца само по себе не может объяснить такие периодические вымирания, и что вымирания вместо этого происходят, когда Солнце проходит через спиральные рукава галактики . Спиральные рукава являются домом не только для большего количества молекулярных облаков, гравитация которых может искажать облако Оорта, но и для более высоких концентраций ярких голубых гигантов , которые живут относительно короткие периоды, а затем бурно взрываются как сверхновые . [136]

Галактическое столкновение и планетарные разрушения

Хотя подавляющее большинство галактик во Вселенной удаляются от Млечного Пути, галактика Андромеды, крупнейший член Местной группы галактик, движется к ней со скоростью около 120 км/с. [137] Через 4 миллиарда лет Андромеда и Млечный Путь столкнутся, в результате чего обе они деформируются, поскольку приливные силы искривят их внешние рукава в огромные приливные хвосты . Если произойдет это первоначальное разрушение, астрономы подсчитали 12%-ную вероятность того, что Солнечная система будет втянута наружу в приливной хвост Млечного Пути, и 3%-ную вероятность того, что она станет гравитационно связанной с Андромедой и, таким образом, частью этой галактики. [137] После еще одной серии скользящих ударов, во время которых вероятность выброса Солнечной системы возрастает до 30%, [138] сверхмассивные черные дыры галактик сольются. В конце концов, примерно через 6 миллиардов лет, Млечный Путь и Андромеда завершат свое слияние в гигантскую эллиптическую галактику . Во время слияния, если газа достаточно, возросшая гравитация заставит газ попасть в центр формирующейся эллиптической галактики. Это может привести к короткому периоду интенсивного звездообразования, называемому звездообразованием . [ 137] Кроме того, падающий газ будет питать новообразованную черную дыру, превращая ее в активное галактическое ядро . Сила этих взаимодействий, вероятно, вытолкнет Солнечную систему во внешнее гало новой галактики, оставив ее относительно невредимой от излучения от этих столкновений. [137] [138]

Распространено заблуждение, что это столкновение нарушит орбиты планет Солнечной системы. Хотя верно, что гравитация пролетающих звезд может выбросить планеты в межзвездное пространство, расстояния между звездами настолько велики, что вероятность столкновения Млечного Пути и Андромеды, вызывающего такое нарушение в любой отдельной звездной системе, ничтожно мала. Хотя эти события могут повлиять на Солнечную систему в целом, Солнце и планеты, как ожидается, не будут нарушены. [139]

Однако со временем кумулятивная вероятность случайной встречи со звездой увеличивается, и разрушение планет становится почти неизбежным. Если предположить, что сценарии Большого сжатия или Большого разрыва для конца Вселенной не произойдут, расчеты показывают, что гравитация пролетающих звезд полностью лишит мертвое Солнце его оставшихся планет в течение 1 квадриллиона (10 15 ) лет. Эта точка знаменует конец Солнечной системы. Хотя Солнце и планеты могут выжить, Солнечная система, в любом осмысленном смысле, прекратит свое существование. [3]

Хронология

Прогнозируемая хронология жизни Солнца. От формирования до 14 Гр.

Временные рамки формирования Солнечной системы были определены с помощью радиометрического датирования . Ученые подсчитали, что Солнечной системе 4,6 миллиарда лет. Самые старые известные минеральные зерна на Земле имеют возраст приблизительно 4,4 миллиарда лет. [140] Камни такого возраста редки, поскольку поверхность Земли постоянно меняется под воздействием эрозии , вулканизма и тектоники плит . Чтобы оценить возраст Солнечной системы, ученые используют метеориты , которые образовались во время ранней конденсации солнечной туманности. Установлено, что почти все метеориты (см. метеорит Canyon Diablo ) имеют возраст 4,6 миллиарда лет, что предполагает, что Солнечная система должна быть по крайней мере такой же давности. [141]

Исследования дисков вокруг других звезд также во многом помогли установить временные рамки формирования Солнечной системы. Звезды возрастом от одного до трех миллионов лет имеют диски, богатые газом, тогда как диски вокруг звезд возрастом более 10 миллионов лет имеют мало или вообще не имеют газа, что говорит о том, что гигантские планеты внутри них перестали формироваться. [38]

Хронология эволюции Солнечной системы

Примечание: Все даты и время в этой хронологии являются приблизительными и должны восприниматься только как показатель порядка величины .

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Астрономическая единица, или AU, — это среднее расстояние между Землей и Солнцем, или около 150 миллионов километров. Это стандартная единица измерения межпланетных расстояний.
  2. ^ Общая масса Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна составляет 445,6 масс Земли. Масса оставшегося материала составляет ~5,26 масс Земли или 1,1% (см. Solar System#Notes и List of Solar System objects by mass )
  3. ^ Причина, по которой Сатурн, Уран и Нептун все двинулись наружу, тогда как Юпитер двинулся внутрь, заключается в том, что Юпитер достаточно массивен, чтобы выбросить планетезимали из Солнечной системы, в то время как три другие внешние планеты — нет. Чтобы выбросить объект из Солнечной системы, Юпитер передает ему энергию и, таким образом, теряет часть своей собственной орбитальной энергии и движется внутрь. Когда Нептун, Уран и Сатурн возмущают планетезимали наружу, эти планетезимали оказываются на сильно эксцентричных, но все еще связанных орбитах и, таким образом, могут вернуться к возмущающей планете и, возможно, вернуть ее потерянную энергию. С другой стороны, когда Нептун, Уран и Сатурн возмущают объекты внутрь, эти планеты получают энергию, делая это, и, следовательно, движутся наружу. Что еще важнее, объект, возмущенный вовнутрь, имеет больше шансов столкнуться с Юпитером и быть выброшенным из Солнечной системы, и в этом случае прирост энергии Нептуна, Урана и Сатурна, полученный в результате отклонения выброшенного объекта вовнутрь, становится постоянным.
  4. ^ Во всех этих случаях передачи момента импульса и энергии момент импульса системы из двух тел сохраняется. Напротив, суммарная энергия вращения луны плюс вращение первичного тела не сохраняется, а со временем уменьшается из-за рассеивания через тепло трения, генерируемое движением приливного выступа через тело первичного тела. Если бы первичное тело было идеальной жидкостью без трения, приливный выступ был бы центрирован под спутником, и передача не происходила бы. Именно потеря динамической энергии через трение делает возможной передачу момента импульса.

Ссылки

  1. ^ ab Одри Бувье; Минакши Вадхва (2010). «Возраст солнечной системы переопределен старейшим возрастом Pb-Pb метеоритного включения». Nature Geoscience . 3 (9): 637–641. Bibcode : 2010NatGe...3..637B. doi : 10.1038/NGEO941.
  2. ^ abcdefgh Гомес, Р.; Левисон, Гарольд Ф.; Циганис, К.; Морбиделли, Алессандро (2005). «Происхождение катастрофического периода поздней тяжелой бомбардировки планет земной группы». Nature . 435 (7041): 466–9. Bibcode :2005Natur.435..466G. doi : 10.1038/nature03676 . PMID  15917802.
  3. ^ abc Freeman Dyson (июль 1979). «Время без конца: физика и биология в открытой вселенной». Reviews of Modern Physics . 51 (3). Институт перспективных исследований, Принстон, Нью-Джерси: 447–460. Bibcode : 1979RvMP...51..447D. doi : 10.1103/RevModPhys.51.447.
  4. ^ "Солнечная система". Онлайн-словарь Merriam Webster . 2008. Получено 15 апреля 2008 г.
  5. ^ Майкл Марк Вулфсон (1984). «Вращение в Солнечной системе». Philosophical Transactions of the Royal Society . 313 (1524): 5–18. Bibcode : 1984RSPTA.313....5W. doi : 10.1098/rsta.1984.0078. S2CID  120193937.
  6. ^ Найджел Хенбест (1991). «Рождение планет: Земля и ее соседи-планеты могут быть пережитками того времени, когда планеты рикошетили вокруг Солнца, как шарики на столе для пинбола». New Scientist . Получено 18.04.2008 .
  7. ^ Дэвид Уайтхаус (2005). The Sun: Биография . John Wiley and Sons. ISBN 978-0-470-09297-2.
  8. ^ ab Simon Mitton (2005). "Происхождение химических элементов". Фред Хойл: Жизнь в науке . Aurum. стр. 197–222. ISBN 978-1-85410-961-3.
  9. ^ abcde Тьерри Монмерль; Жан-Шарль Ожеро; Марк Шоссидон (2006). «Формирование и ранняя эволюция Солнечной системы: первые 100 миллионов лет». Земля, Луна и планеты . 98 (1–4). Springer: 39–95. Bibcode : 2006EM&P...98...39M. doi : 10.1007/s11038-006-9087-5. S2CID  120504344.
  10. ^ Дваркадас, Викрам В.; Дофас, Николас; Мейер, Брэдли; Бояджян, Питер; Боязи, Майкл (22 декабря 2017 г.). «Инициированное звездообразование внутри оболочки пузыря Вольфа–Райе как источник Солнечной системы». The Astrophysical Journal . 852 (2): 147. arXiv : 1712.10053 . Bibcode :2017ApJ...851..147D. doi : 10.3847/1538-4357/aa992e . PMC 6430574 . PMID  30905969. 
  11. ^ abcde Ann Zabludoff (весна 2003 г.). "Лекция 13: Небулярная теория происхождения Солнечной системы". Архивировано из оригинала 2012-07-10 . Получено 2006-12-27 .
  12. ^ JJ Rawal (1986). «Дальнейшие соображения о сжимающейся солнечной туманности». Земля, Луна и планеты . 34 (1). Планетарий Неру, Бомбей, Индия: Springer Netherlands: 93–100. Bibcode : 1986EM&P...34...93R. doi : 10.1007/BF00054038. S2CID  121914773.
  13. ^ WM Irvine (1983). «Химический состав досолнечной туманности». В TI Gombosi (ред.). Cometary Exploration . Том 1. стр. 3–12. Bibcode :1983coex....1....3I.
  14. ^ Зейлик и Грегори 1998, стр. 207.
  15. ^ ab Charles H. Lineweaver (2001). «Оценка распределения возраста планет земной группы во Вселенной: количественная оценка металличности как эффекта отбора». Icarus . 151 (2): 307–313. arXiv : astro-ph/0012399 . Bibcode :2001Icar..151..307L. doi :10.1006/icar.2001.6607. S2CID  14077895.
  16. ↑ Cameron, AGW; Truran, JW (март 1977 г.). «Сверхновая, вызывающая образование солнечной системы». Icarus . 30 (3): 447–461. Bibcode :1977Icar...30..447C. doi :10.1016/0019-1035(77)90101-4 . Получено 12 ноября 2022 г. .
  17. ^ Уильямс, Дж. (2010). «Астрофизическая среда солнечного места рождения». Contemporary Physics . 51 (5): 381–396. arXiv : 1008.2973 . Bibcode : 2010ConPh..51..381W. doi : 10.1080/00107511003764725. S2CID  118354201.
  18. ^ Dauphas, Nicolas; Cook, DL; Sacarabany, A.; Fröhlich, C.; Davis, AM; Wadhwa, M.; Pourmand, A.; Rauscher, T.; Gallino, A. (10 октября 2008 г.). «Доказательства раннего впрыскивания и эффективного смешивания звездного мусора в протосолнечной туманности с помощью железа 60». The Astrophysical Journal . 686 (1): 560–569. arXiv : 0805.2607 . Bibcode :2008ApJ...686..560D. doi :10.1086/589959. S2CID  15771704 . Получено 12 ноября 2022 г. .
  19. ^ ab J. Jeff Hester; Steven J. Desch; Kevin R. Healy; Laurie A. Leshin (21 мая 2004 г.). «Колыбель Солнечной системы» (PDF) . Science . 304 (5674): 1116–1117. Bibcode :2004Sci...304.1116H. doi :10.1126/science.1096808. PMID  15155936. S2CID  117722734. Архивировано из оригинала (PDF) 13 февраля 2020 г.
  20. ^ ab Martin Bizzarro; David Ulfbeck; Anne Trinquier; Kristine Thrane; James N. Connelly; Bradley S. Meyer (2007). «Доказательства поздней инъекции сверхновой 60 Fe в протопланетный диск». Science . 316 (5828): 1178–1181. Bibcode :2007Sci...316.1178B. doi :10.1126/science.1141040. PMID  17525336. S2CID  19242845.
  21. ^ Морган Келли. «Медленно движущиеся камни повышают вероятность того, что жизнь упала на Землю из космоса». Новости в Принстоне . Получено 24 сентября 2012 г.
  22. ^ Саймон Ф. Портегис Зварт (2009). «Потерянные братья и сестры Солнца». Astrophysical Journal . 696 (L13–L16): L13–L16. arXiv : 0903.0237 . Bibcode : 2009ApJ...696L..13P. doi : 10.1088/0004-637X/696/1/L13. S2CID  17168366.
  23. ^ Натан А. Кайб; Томас Куинн (2008). «Формирование облака Оорта в условиях открытого скопления». Icarus . 197 (1): 221–238. arXiv : 0707.4515 . Bibcode :2008Icar..197..221K. doi :10.1016/j.icarus.2008.03.020. S2CID  14342946.
  24. ^ Пфальцнер, Сюзанна; Говинд, Амит; Портегис Цварт, Саймон (2024-09-04). «Траектория пролета звезды, сформировавшего внешнюю часть Солнечной системы». Nature Astronomy : 1–7. doi : 10.1038/s41550-024-02349-x . ISSN  2397-3366.
  25. ^ Джейн С. Гривз (2005). «Диски вокруг звезд и рост планетных систем». Science . 307 (5706): 68–71. Bibcode :2005Sci...307...68G. doi :10.1126/science.1101979. PMID  15637266. S2CID  27720602.
  26. ^ "Я слышал, как люди называют Юпитер "неудавшейся звездой", которая просто не стала достаточно большой, чтобы светить. Делает ли это наше Солнце своего рода двойной звездой? И почему Юпитер не стал настоящей звездой?". Scientific American . 1999-10-21 . Получено 2023-12-05 .
  27. ^ ДРОБЫШЕВСКИЙ, Э. М. (1974). «Был ли Юпитер ядром протосолнца?». Nature . 250 (5461). Springer Science and Business Media LLC: 35–36. Bibcode : 1974Natur.250...35D. doi : 10.1038/250035a0. ISSN  0028-0836.
  28. ^ Caffe, MW; Hohenberg, CM; Swindle, TD; Goswami, JN (1 февраля 1987 г.). «Свидетельства в метеоритах активного раннего солнца». Astrophysical Journal Letters . 313 : L31–L35. Bibcode : 1987ApJ...313L..31C. doi : 10.1086/184826. hdl : 2060/19850018239 .
  29. ^ M. Momose; Y. Kitamura; S. Yokogawa; R. Kawabe; M. Tamura; S. Ida (2003). "Исследование физических свойств протопланетных дисков вокруг звезд типа T Tauri с помощью съемки с высоким разрешением при лямбде = 2 мм". В Ikeuchi, S.; Hearnshaw, J.; Hanawa, T. (ред.). Труды 8-го Азиатско-Тихоокеанского регионального совещания IAU, том I. Труды 8-го Азиатско-Тихоокеанского регионального совещания IAU . Том 289. Серия конференций астрономического общества Тихого океана. стр. 85. Bibcode : 2003ASPC..289...85M.
  30. ^ Дебора Л. Паджетт; Вольфганг Бранднер; Карл Р. Штапельфельдт; и др. (март 1999 г.). «Получение изображений дисков и оболочек вокруг очень молодых звезд с помощью космического телескопа Хаббл/NICMOS». The Astronomical Journal . 117 (3): 1490–1504. arXiv : astro-ph/9902101 . Bibcode : 1999AJ....117.1490P. doi : 10.1086/300781. S2CID  16498360.
  31. ^ M. Küker; T. Henning; G. Rüdiger (2003). "Magnetic Star-Disk Coupling in Classical T Tauri Systems" (PDF) . Astrophysical Journal . 589 (1): 397–409. Bibcode :2003ApJ...589..397K. doi :10.1086/374408. S2CID  54039084. Архивировано из оригинала (PDF) 2020-04-12.
  32. ^ ab Sukyoung Yi; Pierre Demarque; Yong-Cheol Kim; Young-Wook Lee; Chang H. Ree; Thibault Lejeune; Sydney Barnes (2001). «К лучшим оценкам возраста звездного населения: изохроны для солнечной смеси». Приложение к Astrophysical Journal . 136 (2): 417–437. arXiv : astro-ph/0104292 . Bibcode : 2001ApJS..136..417Y. doi : 10.1086/321795. S2CID  118940644.
  33. ^ Зейлик и Грегори 1998, стр. 320
  34. ^ Франкель, Нейдж; Сандерс, Джейсон; Тинг, Юань-Сен; Рикс, Ханс-Вальтер (июнь 2020 г.). «Сохраняя прохладу: большая миграция орбит, но мало нагрева в галактическом диске». The Astrophysical Journal . 896 (1): 15. arXiv : 2002.04622 . Bibcode :2020ApJ...896...15F. doi : 10.3847/1538-4357/ab910c . S2CID  211082559. 15.См. §6.4.
  35. ^ Адамс, Фред К. (2010-08-01). «Среда рождения Солнечной системы». Annual Review of Astronomy and Astrophysics . 48 (1): 47–85. arXiv : 1001.5444 . Bibcode :2010ARA&A..48...47A. doi :10.1146/annurev-astro-081309-130830. ISSN  0066-4146. S2CID  119281082.
  36. ^ AP Boss; RH Durisen (2005). «Ударные фронты, формирующие хондры, в солнечной туманности: возможный единый сценарий формирования планет и хондритов». The Astrophysical Journal . 621 (2): L137–L140. arXiv : astro-ph/0501592 . Bibcode :2005ApJ...621L.137B. doi :10.1086/429160. S2CID  15244154.
  37. ^ P. Goldreich; WR Ward (1973). "Формирование планетезималей". Astrophysical Journal . 183 : 1051. Bibcode : 1973ApJ...183.1051G. doi : 10.1086/152291 .
  38. ^ abcdefghij Douglas NC Lin (май 2008). "The Genesis of Planets" (платно) . Scientific American . 298 (5): 50–59. Bibcode : 2008SciAm.298e..50C. doi : 10.1038/scientificamerican0508-50 (неактивен 2024-06-18). PMID  18444325.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на июнь 2024 г. ( ссылка )
  39. ^ D'Angelo, G.; Lubow, SH (2010). "Трехмерные вращающие моменты диск-планета в локально изотермическом диске". The Astrophysical Journal . 724 (1): 730–747. arXiv : 1009.4148 . Bibcode :2010ApJ...724..730D. doi :10.1088/0004-637X/724/1/730. S2CID  119204765.
  40. ^ Lubow, SH; Ida, S. (2011). «Миграция планет». В S. Seager. (ред.). Экзопланеты . Издательство Аризонского университета, Тусон, Аризона. С. 347–371. arXiv : 1004.4137 . Bibcode :2010exop.book..347L.
  41. ↑ Сотрудники (12 января 2010 г.). «Как Земля пережила рождение». Журнал Astrobiology . Архивировано из оригинала 2010-04-12 . Получено 2010-02-04 .{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  42. ^ Ayliffe, B.; Bate, MR (2009). «Аккреция газа на ядра планет: трехмерные гидродинамические расчеты самогравитирующего излучения». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 393 (1): 49–64. arXiv : 0811.1259 . Bibcode : 2009MNRAS.393...49A. doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.14184.x . S2CID  15124882.
  43. ^ D'Angelo, G.; Bodenheimer, P. (2013). "Трехмерные радиационно-гидродинамические расчеты оболочек молодых планет, встроенных в протопланетные диски". The Astrophysical Journal . 778 (1): 77 (29 стр.). arXiv : 1310.2211 . Bibcode :2013ApJ...778...77D. doi :10.1088/0004-637X/778/1/77. S2CID  118522228.
  44. ^ Lissauer, JJ; Hubickyj, O.; D'Angelo, G.; Bodenheimer, P. (2009). «Модели роста Юпитера, включающие тепловые и гидродинамические ограничения». Icarus . 199 (2): 338–350. arXiv : 0810.5186 . Bibcode :2009Icar..199..338L. doi :10.1016/j.icarus.2008.10.004. S2CID  18964068.
  45. ^ ab D'Angelo, Gennaro; Durisen, Richard H.; Lissauer, Jack J. (декабрь 2010 г.). "Giant Planet Formation". В Seager, Sara (ред.). Exoplanets . University of Arizona Press. стр. 319–346. arXiv : 1006.5486 . Bibcode :2010exop.book..319D. ISBN 978-0-8165-2945-2.
  46. ^ abc Томмес, EW; Дункан, MJ; Левисон, Гарольд Ф. (2002). «Формирование Урана и Нептуна среди Юпитера и Сатурна». Astronomical Journal . 123 (5): 2862–2883. arXiv : astro-ph/0111290 . Bibcode : 2002AJ....123.2862T. doi : 10.1086/339975. S2CID  17510705.
  47. ^ abcdefghi Левисон, Гарольд Ф.; Морбиделли, Алессандро; Ван Лаэрховен, Криста; и др. (2007). «Происхождение структуры пояса Койпера во время динамической нестабильности орбит Урана и Нептуна». Икар . 196 (1): 258–273. arXiv : 0712.0553 . Бибкод : 2008Icar..196..258L. дои : 10.1016/j.icarus.2007.11.035. S2CID  7035885.
  48. ^ Эмили Лакдавалла (2006). "Результаты Stardust в двух словах: Солнечная туманность была похожа на блендер". Планетарное общество . Получено 2007-01-02 .
  49. ^ BG Elmegreen (1979). «О разрушении протопланетной дисковой туманности солнечным ветром типа Т Тельца». Астрономия и астрофизика . 80 (1): 77. Bibcode : 1979A&A....80...77E.
  50. ^ Хэн Хао (24 ноября 2004 г.). "Взаимодействие диска и протопланеты" (PDF) . Гарвардский университет. Архивировано из оригинала (PDF) 7 сентября 2006 г. Получено 19 ноября 2006 г.
  51. ^ Майк Браун . "Дисномия, луна Эриды". Персональный веб-сайт . Получено 2008-02-01 .
  52. ^ abc Petit, Jean-Marc; Morbidelli, Alessandro (2001). «Первоначальное возбуждение и очистка пояса астероидов» (PDF) . Icarus . 153 (2): 338–347. Bibcode :2001Icar..153..338P. doi :10.1006/icar.2001.6702. Архивировано из оригинала (PDF) 21-02-2007 . Получено 19-11-2006 .
  53. ^ ab Junko Kominami; Shigeru Ida (2001). «Влияние приливного взаимодействия с газовым диском на формирование планет земной группы». Icarus . 157 (1). Department of Earth and Planetary Sciences, Tokyo Institute of Technology, Ookayama, Meguro-ku, Tokyo, Department of Earth and Planetary Sciences, Tokyo Institute of Technology, Ookayama, Meguro-ku, Tokyo: 43–56. Bibcode :2002Icar..157...43K. doi :10.1006/icar.2001.6811.
  54. ^ Шон С. Соломон (2003). «Меркурий: загадочная внутренняя планета». Earth and Planetary Science Letters . 216 (4): 441–455. Bibcode : 2003E&PSL.216..441S. doi : 10.1016/S0012-821X(03)00546-6.
  55. ^ Питер Голдрайх; Йорам Литвик; Реем Сари (10 октября 2004 г.). «Заключительные стадии формирования планет». The Astrophysical Journal . 614 (1): 497–507. arXiv : astro-ph/0404240 . Bibcode : 2004ApJ...614..497G. doi : 10.1086/423612. S2CID  16419857.
  56. ^ abc Bottke, William F.; Durda, Daniel D.; Nesvorny, David; et al. (2005). «Связь истории столкновений главного пояса астероидов с его динамическим возбуждением и истощением» (PDF) . Icarus . 179 (1): 63–94. Bibcode :2005Icar..179...63B. doi :10.1016/j.icarus.2005.05.017.
  57. ^ R. Edgar; P. Artymowicz (2004). «Накачка планетезимального диска быстро мигрирующей планетой» (PDF) . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 354 (3): 769–772. arXiv : astro-ph/0409017 . Bibcode :2004MNRAS.354..769E. doi : 10.1111/j.1365-2966.2004.08238.x . S2CID  18355985 . Получено 12.05.2008 .
  58. ^ ERD Scott (2006). «Ограничения на возраст и механизм формирования Юпитера и время жизни туманности по хондритам и астероидам». Труды 37-й ежегодной конференции по науке о Луне и планетах . Лиг-Сити, Техас: Лунное и планетарное общество. Bibcode : 2006LPI....37.2367S.
  59. ^ abc О'Брайен, Дэвид; Морбиделли, Алессандро; Боттке, Уильям Ф. (2007). «Первоначальное возбуждение и очищение пояса астероидов — Повторный визит» (PDF) . Icarus . 191 (2): 434–452. Bibcode :2007Icar..191..434O. doi :10.1016/j.icarus.2007.05.005.
  60. ^ ab Raymond, Sean N.; Quinn, Thomas; Lunine, Jonathan I. (2007). «Высокоразрешающее моделирование окончательной сборки планет земного типа 2: доставка воды и обитаемость планет». Astrobiology . 7 (1): 66–84. arXiv : astro-ph/0510285 . Bibcode :2007AsBio...7...66R. doi :10.1089/ast.2006.06-0126. PMID  17407404. S2CID  10257401.
  61. ↑ Сьюзан Ватанабе (20 июля 2001 г.). «Тайны солнечной туманности». NASA. Архивировано из оригинала 2012-01-17 . Получено 2007-04-02 .
  62. ^ Георгий А. Красинский ; Елена Владимировна Питьева ; М.В. Васильев; Е.И. Ягудина (июль 2002 г.). «Скрытая масса в поясе астероидов». Икар . 158 (1): 98–105. Бибкод : 2002Icar..158...98K. дои : 10.1006/icar.2002.6837.
  63. ^ ab Henry H. Hsieh; David Jewitt (23 марта 2006 г.). «Популяция комет в главном поясе астероидов» (PDF) . Science . 312 (5773): 561–563. Bibcode :2006Sci...312..561H. doi :10.1126/science.1125150. PMID  16556801. S2CID  29242874. Архивировано из оригинала (PDF) 12 апреля 2020 г.
  64. ^ Фрэнсис Редди (2006). «Новый класс комет на заднем дворе Земли». astronomy.com . Получено 29.04.2008 .
  65. ^ Морбиделли, Алессандро; Чемберс, Дж.; Лунин, Джонатан И.; Пети, Жан-Марк; Роберт, Ф.; Вальсекки, Джованни Б.; Сир, К. Э. (2000). «Исходные регионы и временные шкалы доставки воды на Землю». Метеоритика и планетарная наука . 35 (6): 1309–1320. Bibcode : 2000M&PS...35.1309M. doi : 10.1111/j.1945-5100.2000.tb01518.x . ISSN  1086-9379.
  66. ^ Флоранс Раулен-Серсо; Мари-Кристин Морель; Жан Шнайдер (1998). «От панспермии к биоастрономии, эволюция гипотезы универсальной жизни». Происхождение жизни и эволюция биосфер . 28 (4/6). Springer Netherlands: 597–612. Bibcode : 1998OLEB...28..597R. doi : 10.1023/A:1006566518046. PMID  11536892. S2CID  7806411.
  67. ^ ab G. Jeffrey Taylor (21 августа 2001 г.). "Уран, Нептун и горы Луны". Планетарные научные исследования . Гавайский институт геофизики и планетологии . Получено 01.02.2008 .
  68. ^ Морбиделли, Алессандро (3 февраля 2008 г.). «Происхождение и динамическая эволюция комет и их резервуаров». arXiv : astro-ph/0512256 .
  69. ^ ab Tsiganis, K.; Gomes, R.; Morbidelli, A.; F. Levison, H. (2005). «Происхождение орбитальной архитектуры гигантских планет Солнечной системы» (PDF) . Nature . 435 (7041): 459–461. Bibcode :2005Natur.435..459T. doi :10.1038/nature03539. PMID  15917800. S2CID  4430973.
  70. ^ Р. Малхотра (1995). «Происхождение орбиты Плутона: последствия для Солнечной системы за пределами Нептуна». Astronomical Journal . 110 : 420. arXiv : astro-ph/9504036 . Bibcode : 1995AJ....110..420M. doi : 10.1086/117532. S2CID  10622344.
  71. ^ MJ Fogg; RP Nelson (2007). «О формировании планет земной группы в системах с горячими Юпитерами». Astronomy & Astrophysics . 461 (3): 1195–1208. arXiv : astro-ph/0610314 . Bibcode : 2007A&A...461.1195F. doi : 10.1051/0004-6361:20066171. S2CID  119476713.
  72. ^ "Юпитер, возможно, лишил Марс массы, указывает новый отчет". Юго-западный исследовательский институт, Сан-Антонио, Техас (пресс-релиз). 6 июня 2011 г.
  73. ^ Уолш, К. Дж.; Морбиделли, Алессандро; Рэймонд, С. Н.; О'Брайен, Д. П.; Манделл, А. М. (2011). «Низкая масса Марса из-за ранней миграции Юпитера под воздействием газа». Nature . 475 (7355): 206–209. arXiv : 1201.5177 . Bibcode :2011Natur.475..206W. doi :10.1038/nature10201. PMID  21642961. S2CID  4431823.
  74. ^ D'Angelo, G.; Marzari, F. (2012). "Внешняя миграция Юпитера и Сатурна в эволюционировавших газовых дисках". The Astrophysical Journal . 757 (1): 50 (23 стр.). arXiv : 1207.2737 . Bibcode : 2012ApJ...757...50D. doi : 10.1088/0004-637X/757/1/50. S2CID  118587166.
  75. ^ Чемберс, Дж. Э. (2013). «Аккреция планет на поздней стадии, включая столкновения с наездом и фрагментацию». Icarus . 224 (1): 43–56. Bibcode :2013Icar..224...43C. doi :10.1016/j.icarus.2013.02.015.
  76. ^ Izidoro, A.; Haghighipour, N.; Winter, OC; Tsuchida, M. (2014). «Формирование планет земного типа в протопланетном диске с локальным истощением массы: успешный сценарий формирования Марса». The Astrophysical Journal . 782 (1): 31, (20 стр.). arXiv : 1312.3959 . Bibcode :2014ApJ...782...31I. doi :10.1088/0004-637X/782/1/31. S2CID  118419463.
  77. ^ Фишер, РА; Цисла, ФДж (2014). «Динамика планет земной группы на основе большого количества симуляций N-тел». Earth and Planetary Science Letters . 392 : 28–38. Bibcode : 2014E&PSL.392...28F. doi : 10.1016/j.epsl.2014.02.011.
  78. ^ Кэтрин Хансен (2005). "Орбитальная перетасовка для ранней солнечной системы". Geotimes . Получено 22-06-2006 .
  79. ^ Zellner, Nicolle EB (сентябрь 2017 г.). «Cataclysm No More: New Views on the Timing and Delivery of Lunar Impactors». Origins of Life and Evolution of Biospheres . 47 (3): 261–280. arXiv : 1704.06694 . Bibcode : 2017OLEB...47..261Z. doi : 10.1007/s11084-017-9536-3. ISSN  0169-6149. PMC 5602003. PMID 28470374  . 
  80. ^ Veverka, J. (январь 1984). "Хронология планетарных поверхностей". NASA History Division . Получено 2008-03-13 .
  81. ^ ab "Ученые Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе подтверждают доводы в пользу существования жизни более 3,8 миллиарда лет назад" (пресс-релиз). Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе. 21 июля 2006 г. Получено 29 апреля 2008 г.
  82. ^ Кларк Р. Чепмен (1996). «Риск цивилизации от внеземных объектов и последствия падения кометы Шумейкеров-Леви 9» (PDF) . Abhandlungen der Geologischen Bundeanstalt, Wien . 53 : 51–54. ISSN  0016-7800. Архивировано из оригинала (PDF) 2008-09-10 . Получено 2008-05-06 .
  83. ^ ab Craig B. Agnor; Hamilton P. Douglas (2006). "Захват Нептуном своей луны Тритона в гравитационном столкновении с двойной планетой" (PDF) . Nature . 441 (7090): 192–194. Bibcode :2006Natur.441..192A. doi :10.1038/nature04792. PMID  16688170. S2CID  4420518. Архивировано из оригинала (PDF) 21.06.2007.
  84. ^ ab Morbidelli, Alessandro (2008-02-03). "Происхождение и динамическая эволюция комет и их резервуаров". arXiv : astro-ph/0512256 .
  85. ^ Бет Э. Кларк; Роберт Э. Джонсон (1996). «Межпланетное выветривание: поверхностная эрозия в космическом пространстве». Eos, Transactions, Американский геофизический союз . 77 (15): 141. Bibcode : 1996EOSTr..77Q.141C. doi : 10.1029/96EO00094. Архивировано из оригинала 6 марта 2008 г. Получено 13 марта 2008 г.
  86. ^ ab Bottke, William F.; Durba, D.; Nesvorny, D.; et al. (2005). "Происхождение и эволюция каменных метеоритов" (PDF) . Труды Международного астрономического союза . Динамика популяций планетных систем. Том 197. С. 357–374. doi : 10.1017/S1743921304008865 .
  87. ^ Х. Альфвен; Г. Аррениус (1976). «Малые тела». SP–345 Эволюция Солнечной системы . NASA . Получено 12 апреля 2007 г.
  88. ^ Кэнап, Робин М.; Уорд, Уильям Р. (2008-12-30). Происхождение Европы и Галилеевых спутников . Издательство Университета Аризоны. стр. 59. arXiv : 0812.4995 . Bibcode : 2009euro.book...59C. ISBN 978-0-8165-2844-8.
  89. ^ D'Angelo, G.; Podolak, M. (2015). "Захват и эволюция планетезималей в циркумювиальных дисках". The Astrophysical Journal . 806 (1): 29 стр. arXiv : 1504.04364 . Bibcode : 2015ApJ...806..203D. doi : 10.1088/0004-637X/806/2/203. S2CID  119216797.
  90. ^ N. Takato; SJ Bus; et al. (2004). «Обнаружение глубокой 3- метровой особенности поглощения в спектре Амальтеи (JV)». Science . 306 (5705): 2224–7. Bibcode :2004Sci...306.2224T. doi :10.1126/science.1105427. PMID  15618511. S2CID  129845022.
    См. также Fraser Cain (24 декабря 2004 г.). "Jovian Moon Was likely Captured". Universe Today . Архивировано из оригинала 2008-01-30 . Получено 2008-04-03 .
  91. ^ DC Jewitt; S. Sheppard; C. Porco (2004). "Внешние спутники Юпитера и троянцы" (PDF) . В Fran Bagenal ; Timothy E. Dowling; William B. McKinnon (ред.). Юпитер. Планета, спутники и магнитосфера . Cambridge University Press. стр. 263–280. ISBN 0-521-81808-7. Архивировано из оригинала (PDF) 2007-06-14.
  92. ^ Скотт С. Шеппард. "The Giant Planet Satellite and Moon Page". Персональная веб-страница . Архивировано из оригинала 2008-03-11 . Получено 2008-03-13 .
  93. ^ Зейлик и Грегори 1998, стр. 118–120.
  94. ^ ab RM Canup; E. Asphaug (2001). «Происхождение Луны в результате гигантского удара в конце формирования Земли». Nature . 412 (6848): 708–12. Bibcode :2001Natur.412..708C. doi :10.1038/35089010. PMID  11507633. S2CID  4413525.
  95. ^ DJ Stevenson (1987). "Происхождение Луны – Гипотеза столкновения" (PDF) . Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 15 (1): 271–315. Bibcode :1987AREPS..15..271S. doi :10.1146/annurev.ea.15.050187.001415. S2CID  53516498. Архивировано из оригинала (PDF) 2020-04-12.
  96. ^ G. Jeffrey Taylor (31 декабря 1998 г.). "Происхождение Земли и Луны". Планетарные научные исследования . Гавайский институт геофизики и планетологии . Получено 25 июля 2007 г.
  97. ^ Робин М. Кэнап (28 января 2005 г.). "Происхождение Плутона-Харона в результате гигантского удара" (PDF) . Science . 307 (5709): 546–550. Bibcode :2005Sci...307..546C. doi :10.1126/science.1106818. PMID  15681378. S2CID  19558835.
  98. ^ Браун, ME; Рагоззин, D.; Стэнсберри, J.; Фрейзер, WC (2010). «Размер, плотность и формирование системы Оркус-Вант в поясе Койпера». The Astronomical Journal . 139 (6): 2700–2705. arXiv : 0910.4784 . Bibcode : 2010AJ....139.2700B. doi : 10.1088/0004-6256/139/6/2700. S2CID  8864460.
  99. ^ Blackman, JW; et al. (13 октября 2021 г.). «Аналог Юпитера, вращающийся вокруг белой карликовой звезды». Nature . 598 (7880): 272–275. arXiv : 2110.07934 . Bibcode :2021Natur.598..272B. doi :10.1038/s41586-021-03869-6. PMID  34646001. S2CID  238860454 . Получено 14 октября 2021 г. .
  100. ^ Блэкман, Джошуа; Беннетт, Дэвид; Болье, Жан-Филипп (13 октября 2021 г.). «Хрустальный шар в будущее нашей Солнечной системы — гигантская газовая планета, вращающаяся вокруг мертвой звезды, дает представление о предсказанных последствиях гибели нашего Солнца». Обсерватория Кека . Получено 14 октября 2021 г.
  101. ^ Феррейра, Бекки (13 октября 2021 г.). «Астрономы нашли планету, пережившую смерть своей звезды. Планета размером с Юпитер вращается вокруг звезды, называемой белым карликом, и намекает на то, какой может быть наша Солнечная система, когда Солнце сгорит». The New York Times . Архивировано из оригинала 28.12.2021 . Получено 14 октября 2021 г.
  102. ^ ab J. Laskar (1994). "Крупномасштабный хаос в солнечной системе". Астрономия и астрофизика . 287 : L9–L12. Bibcode : 1994A&A...287L...9L.
  103. ^ Джеральд Джей Сассман; Джек Уиздом (1988). «Численные доказательства того, что движение Плутона хаотично» (PDF) . Science . 241 (4864): 433–437. Bibcode :1988Sci...241..433S. doi :10.1126/science.241.4864.433. hdl : 1721.1/6038 . PMID  17792606. S2CID  1398095.
  104. ↑ O. Neron de Surgy; J. Laskar (февраль 1997 г.). «О долгосрочной эволюции вращения Земли». Астрономия и астрофизика . 318 : 975–989. Bibcode : 1997A&A...318..975N.
  105. ^ ab Wayne B. Hayes (2007). «Является ли внешняя часть Солнечной системы хаотичной?». Nature Physics . 3 (10): 689–691. arXiv : astro-ph/0702179 . Bibcode : 2007NatPh...3..689H. doi : 10.1038/nphys728. S2CID  18705038.
  106. ^ Стюарт, Ян (1997). Играет ли Бог в кости? (2-е изд.). Penguin Books. стр. 246–249. ISBN 0-14-025602-4.
  107. ^ Дэвид Шига (23 апреля 2008 г.). «Солнечная система может выйти из строя до того, как умрет солнце». Служба новостей NewScientist.com . Получено 28.04.2008 .
  108. ^ Батыгин, К.; Лафлин, Г. (2008). «О динамической устойчивости Солнечной системы». The Astrophysical Journal . 683 (2): 1207–1216. arXiv : 0804.1946 . Bibcode : 2008ApJ...683.1207B. doi : 10.1086/589232. S2CID  5999697.
  109. ^ А. Гайлитис (1980). «Приливное нагревание Ио и орбитальная эволюция спутников Юпитера». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 201 (2): 415–420. Bibcode : 1982MNRAS.201..415G. doi : 10.1093/mnras/201.2.415 .
  110. ^ R. Bevilacqua; O. Menchi; A. Milani; et al. (апрель 1980 г.). «Резонансы и близкие сближения. I. Случай Титана-Гипериона». Earth, Moon, and Planets . 22 (2): 141–152. Bibcode : 1980M&P....22..141B. doi : 10.1007/BF00898423. S2CID  119442634.
  111. ^ Брюс Г. Биллс; Грегори А. Нойманн; Дэвид Э. Смит; Мария Т. Зубер (2006). «Улучшенная оценка приливной диссипации в пределах Марса по наблюдениям MOLA тени Фобоса». Журнал геофизических исследований . 110 (E7): E07004. Bibcode : 2005JGRE..110.7004B. doi : 10.1029/2004JE002376 . S2CID  6125538.
  112. ^ CF Chyba; DG Jankowski; PD Nicholson (1989). «Приливная эволюция в системе Нептун-Тритон». Astronomy & Astrophysics . 219 (1–2): 23. Bibcode : 1989A&A...219L..23C.
  113. ^ Дункан и Лиссауэр 1997.
  114. ^ Марк Буйе; Уильям Гранди; Элиот Янг; Лесли Янг; Алан Стерн (2006). «Орбиты и фотометрия спутников Плутона: Харон, S/2005 P1 и S/2005». The Astronomical Journal . 132 (1): 290–298. arXiv : astro-ph/0512491 . Bibcode : 2006AJ....132..290B. doi : 10.1086/504422. S2CID  119386667.
  115. ^ Tiscareno, MS (2012-07-04). "Планетные кольца". В Kalas, P.; French, L. (ред.). Планеты, звезды и звездные системы. Springer . стр. 61–63. arXiv : 1112.3305v2 . doi : 10.1007/978-94-007-5606-9_7. ISBN 978-94-007-5605-2. S2CID  118494597 . Получено 2012-10-05 .
  116. ^ Иесс, Л.; Милитцер, Б.; Каспи, Ю.; Николсон, П.; Дуранте, Д.; Рачиоппа, П.; Анабтави, А.; Галанти, Э.; Хаббард, В.; Мариани, MJ; Тортора, П.; Валь, С.; Заннони, М. (2019). «Измерение и значение гравитационного поля и массы кольца Сатурна» (PDF) . Наука . 364 (6445): eaat2965. Бибкод : 2019Sci...364.2965I. дои : 10.1126/science.aat2965 . hdl : 10150/633328. PMID  30655447. S2CID  58631177.
  117. ^ abc Джефф Хехт (2 апреля 1994 г.). «Наука: огненное будущее планеты Земля». New Scientist . № 1919. стр. 14. Получено 29 октября 2007 г.
  118. ^ abcdefgh KP Schroder; Robert Connon Smith (2008). «Отдалённое будущее Солнца и Земли снова». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 386 (1): 155–163. arXiv : 0801.4031 . Bibcode : 2008MNRAS.386..155S. doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x . S2CID  10073988.
  119. ^ Кнут Йорген; Рёд Эдегор (2004). «Наша меняющаяся Солнечная система». Центр международных исследований климата и окружающей среды . Архивировано из оригинала 9 октября 2008 г. Проверено 27 марта 2008 г.
  120. ^ ab Jeffrey Stuart Kargel (2004). Марс: более теплая и влажная планета. Springer. ISBN 1-85233-568-8. Получено 29 октября 2007 г.
  121. ^ Зейлик и Грегори 1998, стр. 320–321.
  122. ^ "Введение в катаклизмические переменные (CV)". NASA Goddard Space Center . 2006. Получено 29.12.2006 .
  123. ^ abcd И. Дж. Сакманн; А. И. Бутройд; К.Э. Кремер (1993). «Наше Солнце. III. Настоящее и будущее». Астрофизический журнал . 418 : 457. Бибкод : 1993ApJ...418..457S. дои : 10.1086/173407 .
  124. ^ Зейлик и Грегори 1998, стр. 322.
  125. ^ ab Ральф Д. Лоренц; Джонатан И. Лунин; Кристофер П. Маккей (1997). "Титан под красным гигантским солнцем: новый вид "обитаемой" луны" (PDF) . Geophysical Research Letters . 24 (22): 2905–8. Bibcode :1997GeoRL..24.2905L. CiteSeerX 10.1.1.683.8827 . doi :10.1029/97GL52843. PMID  11542268. S2CID  14172341. Архивировано из оригинала (PDF) 24.07.2011 . Получено 21.03.2008 . 
  126. ^ Марк Делеханти. "Солнце, единственная звезда Солнечной системы". Astronomy Today . Получено 23.06.2006 .
  127. ^ KR Rybicki; C. Denis (2001). «О конечной судьбе Земли и Солнечной системы». Icarus . 151 (1): 130–137. Bibcode :2001Icar..151..130R. doi :10.1006/icar.2001.6591.
  128. ^ Рамирес, Рамзес М.; Кальтенеггер, Лиза (16 мая 2016 г.). «Обитаемые зоны звезд после главной последовательности». The Astrophysical Journal . 823 (1): 6. arXiv : 1605.04924 . Bibcode :2016ApJ...823....6R. doi : 10.3847/0004-637X/823/1/6 . S2CID  119225201.
  129. ^ ab Брюс Балик. "Планетарные туманности и будущее Солнечной системы". Персональный веб-сайт . Архивировано из оригинала 2008-12-19 . Получено 2006-06-23 .
  130. ^ BT Gänsicke; TR Marsh; J. Southworth; A. Rebassa-Mansergas (2006). «Газообразный металлический диск вокруг белого карлика». Science . 314 (5807): 1908–1910. arXiv : astro-ph/0612697 . Bibcode :2006Sci...314.1908G. doi :10.1126/science.1135033. PMID  17185598. S2CID  8066922.
  131. ^ Ричард В. Погге (1997). "The Once & Future Sun". Новые перспективы в астрономии . Архивировано из оригинала (лекции) 27-05-2005 . Получено 07-12-2005 .
  132. ^ TS Metcalfe; MH Montgomery; A. Kanaan (2004). "Проверка теории кристаллизации белого карлика с помощью астросейсмологии массивной пульсирующей звезды DA BPM 37093". Astrophysical Journal . 605 (2): L133. arXiv : astro-ph/0402046 . Bibcode :2004ApJ...605L.133M. doi :10.1086/420884. S2CID  119378552.
  133. ^ G. Fontaine; P. Brassard; P. Bergeron (2001). "Потенциал космохронологии белых карликов". Publications of the Astronomical Society of the Pacific . 113 (782): 409–435. Bibcode :2001PASP..113..409F. doi : 10.1086/319535 .
  134. ^ Стейси Леонг (2002). Гленн Элерт (ред.). «Период обращения Солнца вокруг Галактики (космический год)». The Physics Factbook (самостоятельно опубликовано) . Получено 26.06.2008 .
  135. ^ Szpir, Michael. "Perturbing the Oort Cloud". American Scientist . The Scientific Research Society. Архивировано из оригинала 2012-04-02 . Получено 2008-03-25 .
  136. ^ Эрик М. Лейтч; Гаутам Васишт (1998). «Массовые вымирания и встречи Солнца со спиральными рукавами». Новая астрономия . 3 (1): 51–56. arXiv : astro-ph/9802174 . Bibcode : 1998NewA....3...51L. doi : 10.1016/S1384-1076(97)00044-4. S2CID  17625755.
  137. ^ abcde Фрейзер Кейн (2007). «Когда наша галактика врезается в Андромеду, что происходит с Солнцем?». Вселенная сегодня . Получено 2007-05-16 .
  138. ^ ab JT Cox; Abraham Loeb (2007). «Столкновение Млечного Пути и Андромеды». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 386 (1): 461–474. arXiv : 0705.1170 . Bibcode : 2008MNRAS.386..461C. doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13048.x . S2CID  14964036.
  139. ^ NASA (2012-05-31). "NASA's Hubble показывает, что Млечный Путь обречен на лобовое столкновение". NASA . Получено 2012-10-13 .
  140. ^ ab Simon A. Wilde; John W. Valley; William H. Peck; Colin M. Graham (2001). "Доказательства существования континентальной коры и океанов на Земле 4,4 млрд лет назад по детритовым цирконам" (PDF) . Nature . 409 (6817): 175–8. Bibcode :2001Natur.409..175W. doi :10.1038/35051550. PMID  11196637. S2CID  4319774.
  141. ^ Гэри Эрнст Уоллес (2000). «Место Земли в Солнечной системе». Earth Systems: Processes and Issues . Cambridge University Press. С. 45–58. ISBN 0-521-47895-2.
  142. ^ ab Courtland, Rachel (2 июля 2008 г.). «Была ли жизнь на новорожденной Земле?». New Scientist . Получено 13 апреля 2014 г.
  143. ^ Барроу, Джон Д .; Типлер, Фрэнк Дж. (1986). Антропный космологический принцип (1-е изд.). Oxford University Press . ISBN 978-0-19-282147-8. LCCN  87028148.

Библиография

Внешние ссылки