A NAPRENDSZER KELETKEZÉSE
A Naprendszer keletkezését taglaló elméleteknek az alábbi fontos tényekre
kell magyarázatot adniuk:
A Naprendszer égitesteinek nagy része közel egy síkban, mégpedig a Nap
tengelyforgásával megegyező irányban kering központi csillagunk körül.
A Naprendszer tömegének legnagyobb része a Napban, impulzusmomentumának
legnagyobb része pedig a körülötte keringő bolygókban összpontosul.
A belső és külső bolygók összetételében jelentős különbség mutatkozik.
A nagybolygók körüli holdrendszerek "mini Naprendszerekre" hasonlítanak,
azaz hasonló folyamatok révén alakulhattak ki, mint a nagybolygók a Nap
körül.
Mint azt már az előző részben kifejtettük, a protocsillag körüli burok
egy része az impulzusmegmaradás törvénye értelmében a forgássíkban egy
korongban halmozódik fel. (Ilyen anyagkorongot már sok fiatal, a fősorozati
állapot felé fejlődő protocsillag körül sikerült kimutatni.) A korong anyaga
az impulzusmegmaradás törvénye értelmében beljebb, a protocsillag felé nem
tud hullani, saját gravitációs tere hatására azonban forgássíkjára merőleges
irányban összehúzódhat. A folyamat eredménye egy relatíve vékony anyagkorong
lesz, amelyben a később kialakuló égitestek egy adott irányban, a korong
forgási irányában fognak keringeni, méghozzá egy síkban.
A korongban megnövekedett az anyagsűrűség és az apró, mikroszkopikus
szemcsék a lágyabb ütközések során összetapadtak, egyre nagyobb testeket
építettek fel. Így jött létre az ún. bolygócsírák első nemzedéke, melyek
milliméteres, centiméteres testekből álltak. (Az ütközések "lággyá"
tételében fontos szerepet játszott a korongban lévő nagymennyiségű atomos,
molekuláris gáz.) A bolygócsírák az ütközések során a továbbiakban is egyre
nagyobb testekké álltak össze, és egy idő után már sokmilliárd aszteroida
méretű bolygócsíra keringett az ősnap körül. Minden ilyen test életében
gyökeres változás áll be, amikor átmérője eléri a néhány száz km-t. Innen
kezdve gravitációs tere már jelentőssé válik, és tömegvonzása segítségével
olyan szemcséket is magába tud építeni, amelyekkel egyébként nem ütközött
volna össze - növekedése tehát felgyorsul.
Fontos szerepet játszik a bolygócsírák összetételének kialakításában a
protocsillag erős sugárzása. Ennek a sugárzásnak a következtében a korongban
a centrumtól kifelé haladva fokozatosan csökken a hőmérséklet. Mivel a
protocsillaghoz közel magasabb hőmérséklet uralkodott, ezért ott csak a
kevésbé illékony, azaz magas olvadáspontú anyagok tudtak kikondenzálódni
(fémek, szilikátok, egyes oxidok stb.). Ezzel ellentétben az ősköd külső
régiójában, alacsonyabb hőmérsékleten sok illékony anyag (víz, különféle
gázok) is kicsapódhattak, kifagyhattak. A folyamat következtében létrejött
elemeloszlás a későbbi égitestek összetételében is megmutatkozik. A belső
területeken főként kőzetekből álló objektumok jönnek létre (Föld-típusú
bolygók, kisbolygók), a külső részeken pedig könnyű anyagokból álló
égitestek (óriásbolygók, üstökösök).
A protocsillagot övező anyagkorongban egyre nagyobb bolygócsírák jöttek
létre, de nagymennyiségű anyag keringett szabadon gáz és porszemek
formájában is. (A korong teljes tömege nagyságrendileg az egy naptömeg
tartományába esett. Eredeti összetétele megegyezett a Nap összetételével,
azaz a hidrogénnél és héliumnál nehezebb elemek csak kb. 2%-át alkották.)
Ennek a szabadon maradt anyagnak és a kis porszemeknek az eltávolításáról a
T Tauri stádiumba kerülő központi égitest gondoskodik. Fejlődésének ezen a
szakaszán rendkívüli mértékben felerősödik csillagszele, és kisöpri a
bolygócsírákba be nem épült anyagokat környezetéből.
Az egyre nagyobbra növekvő bolygócsírák közül a nyolc legnagyobb
kialakította a négy belső és a négy külső bolygót. A négy külső bolygó
meglehetősen nagy tömeggel bírt, így összeállásuk során nem csak magukba
építettek sok anyagot, hanem jelentős mennyiséget állítottak önmaguk körüli
pályára is. Ez az anyag a bolygók egyenlítői síkjában kezdett felhalmozódni,
és a későbbiekben belőle alakultak ki a holdak, A megmaradt apróbb
törmelékszemcsék lassan a bolygók felé zuhantak, és átmenetileg gyűrűk
formájában léteztek. (Mivel a gyűrűk anyagutánpótlása többé-kevésbé
folyamatos, ezért ma is gyűrűrendszereket találhatunk a négy nagybolygó
körül.) A Jupiter és a Szaturnusz őse olyan nagytömegű volt, hogy a
legillékonyabb anyagokból, a hidrogénből és a héliumból többet tudott
megtartani, mint külső két társa, az Uránusz és a Neptunusz. A bolygócsírák
tehát létrehozták a négy belső bolygót és a négy külső bolygót. Az
összeállás persze nem volt tökéletes, így sok apró törmelékanyag maradt meg.
Ezek közül a belső területen elhelyezkedőket nevezzük kisbolygóknak, a külső
régiókban találhatókat pedig üstökösöknek. A Mars és a Jupiter közötti
térségben is megkezdődött a bolygócsírák összeállása nagybolygóvá, de azt a
közeli nagytömegű Jupiter gravitációs zavaró hatása megakadályozta. Az ott
lévő bolygócsírák az erős ütközések során felaprózódtak, egy részük
kilökődött a régióból - a maradék alkotja ma a kisbolygóövet. A Naprendszer
külső részében, a Neptunuszon túl valószínűleg nem jött létre nagybolygó. A
bolygócsírák növekedése itt alapanyag hiányában egy idő után megállt, az így
kialakult apró égitestek alkotják a Kuiper-övet. (Ezek egyik nagy
képviselője a Plútó.) Az óriásbolygók között keringő bolygócsírák
(üstökösök) közül azok, amelyek nem épültek be egyik nagybolygó anyagába
sem, egy-egy közeli elhaladás alkalmával messzire kilökődtek. Ezek a
kidobott kis jeges égitestek egy hatalmas felhő formájában veszik körül a
Naprendszert, ez az Oort-féle üstökösfelhő. (Az itt lévő égitestek együttes
tömege jelentős lehet, elképzelhető, hogy elérik az Uránusz vagy Neptunusz
tömegét.) Egy részük akkora sebességgel lökődött ki az óriásbolygók
övezetéből, hogy örökre elhagyta Napunk környezetét - ezek csillagközi
üstökösök formájában vándorolnak a Tejútrendszerben.
A bolygók összeállása után visszamaradt bolygócsírákra hosszútávon
kétféle sors várt. Vagy kilökték őket a nagybolygók egy-egy közeli elhaladás
alkalmával, mint azt fent említettük, vagy előbb-utóbb összeütköztek
valamelyikkel, és annak részévé váltak. A bolygóközi térben lévő
anyagdarabok száma így fokozatosan csökkent és velük együtt a meteorbombázás
ereje is alábbhagyott. (Az ősi Naprendszer meglehetősen vad hely lehetett,
gyakoriak voltak a gigantikus méretű becsapódások. Az ilyenek során
felszabadult hő valószínűleg fontos szerepet játszott az égitestek belső
differenciálódásának megindításában.) A bombázás mértékének időbeli
változása meghatározható, és ennek segítségével az égitestek felszínének
kora is: minél több kráter borít egy objektumot, annál idősebb a kérdéses
terület. A kráterezettség feltérképezésével tehát egy bolygó felszínének
fejlődéséről szerezhetünk információkat. A bolygóközi térben persze a
kisbolygók folytonos ütközése és az üstökösök porladása során állandóan
keletkezik törmelékanyag, amelynek becsapódásai ugyancsak krátereket
hozhatnak létre. Ezek mennyisége azonban nagyságrendekkel kisebb a
Naprendszer kezdeti évmillióiban uralkodó bombázásénál. A nagybolygók
összeállása és a Nap fősorozatra fejlődése 4,6 milliárd évvel ezelőtt
fejeződött be. Nagyszámú égitest keletkezett, nem is kell csodálkozni, hogy
egyikük felszínén pont olyan körülmények uralkodtak, amelyek megnyitották a
kaput az anyag további fejlődése előtt.