Het verhaal van hoe het zonnestelsel—De zon, planeten, asteroïden, manen en kometen — is er een die planetaire wetenschappers nog schrijven. Het verhaal komt van observaties van veraf starbirth nevels en verre planetaire systemen, studies van de werelden van ons eigen zonnestelsel, en computermodellen die hen helpen de gegevens van hun waarnemingen te begrijpen.
Dit beeld is hoe ons zonnestelsel eruitzag, zo'n 4,6 miljard jaar geleden. Eigenlijk, we waren een donkere nevel- een wolk van gas en stof. Waterstofgas was hier plus zwaardere elementen zoals koolstof, stikstof en silicium, in afwachting van de juiste impuls om een ster en zijn planeten te gaan vormen.
De waterstof werd gevormd toen het universum werd geboren, zo'n 13,7 miljard jaar geleden (dus ons verhaal is ECHT ouder dan we dachten). Andere elementen vormden zich later, in sterren die bestonden lang voordat onze sterrenwolk de zon begon te maken. Ze ontplofte als supernovae of hijgde hun elementen uit zoals onze zon ooit zal doen. De elementen die in sterren zijn gemaakt, werden de zaden van toekomstige sterren en planeten. We maken deel uit van een groots kosmisch recyclingexperiment.
De gassen en het stof in de geboortewolk van de zon wervelden rond, beïnvloed door magnetische velden, de acties van passerende sterren en mogelijk de explosie van een nabijgelegen supernova. De wolk begon samen te trekken, met meer materiaalverzameling in het midden onder invloed van zwaartekracht. De dingen werden warmer en uiteindelijk werd de baby Sun geboren.
Deze proto-zon verhitte de wolken van gas en stof en verzamelde steeds meer materiaal. Toen de temperaturen en de druk hoog genoeg waren, begon kernfusie in de kern. Dat combineert twee atomen waterstof tot een atoom van helium, dat warmte en licht afgeeft, en verklaart hoe onze zon en sterren werken. De afbeelding hier is een Hubble-ruimtetelescoop weergave van een jong stellair object, dat laat zien hoe onze zon eruit heeft gezien.
Nadat de zon was gevormd, vormden stof, brokken steen en ijs en wolken van gassen een enorme protoplanetaire schijf, een gebied zoals dat in de Hubble afbeelding hier getoond, waar planeten vormen.
De materialen in de schijf begonnen aan elkaar te plakken om grotere brokken te worden. De rotsachtige bouwden de planeten Mercurius, Venus, aarde, Mars en de objecten die de asteroïdengordel bevolken. Ze werden gedurende de eerste paar miljard jaar van hun bestaan gebombardeerd, en daarna veranderde ze en hun oppervlakken.
De gasreuzen begonnen als kleine rotsachtige werelden die waterstof en helium en lichtere elementen aantrokken. Deze werelden waarschijnlijk dichter bij de Zon gevormd en naar buiten gemigreerd om zich te vestigen in de banen die we zien ze in vandaag. De ijzige restjes bevolkten de Oort Cloud en de Kuipergordel (waar Pluto en de meeste van zijn zusterdwergplaneten cirkelen).
Babygasreus Jupiter is misschien de boosdoener. Het werd ongelooflijk enorm. Tegelijkertijd trok de zwaartekracht van de zon aan het gas en het stof in de schijf, die de reus Jupiter naar binnen droeg. De jonge planeet Saturnus trok Jupiter de andere kant op, zodat hij niet in de zon zou verdwijnen. De twee planeten migreerden en vestigden zich in hun huidige banen.
Al die activiteit was geen geweldig nieuws voor een aantal "Super-Earths" die zich ook vormden. De bewegingen verstoorden hun banen en zwaartekrachtinvloeden stuurden hen de zon in. Het goede nieuws is dat het ook planetesimalen (de bouwstenen van planeten) in een baan rond de zon stuurde, waar ze uiteindelijk de binnenste vier planeten vormden.
Hoe weten astronomen hiervan? Ze observeer verre exoplaneten en kan deze dingen om zich heen zien gebeuren. Het vreemde is dat veel van deze systemen in niets lijken op de onze. Ze hebben meestal een of meer planeten die veel zwaarder zijn dan de aarde, dichter bij hun sterren dan Mercurius naar de zon, maar ze hebben maar heel weinig objecten op grotere afstanden.
Vormde ons eigen zonnestelsel zich anders door gebeurtenissen zoals het Jupiter-migratie-evenement? Astronomen hebben computersimulaties van planetaire formaties uitgevoerd op basis van waarnemingen rond andere sterren en in ons zonnestelsel. Het resultaat is het migratie-idee van Jupiter. Het is nog niet bewezen, maar aangezien het gebaseerd is op feitelijke waarnemingen, is het een goed begin om te begrijpen hoe de planeten hier moeten zijn.