Земля - одна из планет Солнечной системы Наша планета вращается с запада на восток вокруг одного из своих диаметров - земной оси, которая пересекается с ее поверхностью в двух диаметрально противоположных точках - Северном и Южном полюсах. Поэтому наблюдателю с Земли

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

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

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

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

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

Как же происходит образование и развитие небесных структур?

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

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

Как понять – завершено ли формирование планет?

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

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

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

Прочитайте еще

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

На этот вопрос поможет ответить ведущая теория, которую принято называть «протопланетной гипотезой». Согласно ей, небольшие космические объекты влетали друг в друга, из-за чего происходило их соединение. Именно так формировались гиганты нашей планетарной системы, в том числе и «газовый гигант» Юпитер. Сам процесс формирования планет очень интересен и до конца еще не разгадан.

Все началось с рождения нашего светила – звезды по имени Солнце

Вышесказанная теория гласит, что примерно 4,6 миллиардов лет назад на месте нашей планетарной системы не было практически ничего, кроме газа и мелкодисперсной пыли. Данные составляющие образовывают туманности, о которых в современное время часто говорят астрофизики. Примером таких объектов является «Туманность Ориона».

Однажды, как считают планетологи, произошло некое событие, которое изменило давление в центральной части туманности. Возможно, данным событием являлся взрыв «сверхновой» либо пролет массивного космического объекта в непосредственной близости. В любом случае, после этого события туманность распалась, а в ее центре образовался диск. Давление в центральной части диска возросло настолько, что атомы водорода стали контактировать друг с другом, причем довольно тесно. До этого они спокойно сосуществовали и свободно перемещались в облаке. Контакт между атомами водорода заставил их слиться и превратиться в гелий. Таким образом, сформировался солнечный «зародыш», который в дальнейшем стал центром (ядром) светила.

Чтобы сформироваться, светилу понадобилось около 99% космического стройматериала, который располагался вокруг него. Но 1% материи все еще оставался свободным. Именно из него родились планеты, о которых мы знаем ныне практически все.

Вселенский хаос

Несмотря на то, что на ранней стадии формирования наша планетарная система находилась в хаосе, планеты формировалась с завидной скоростью. Газообразные вещества и космическая мелкодисперсная пыль быстро собирались в «сгустки». Светило уже тогда было настолько горячим, что испаряло любой лед, находившийся рядом с ним. Постепенно рождались и приобретали свою теперешнюю форму планеты. Каменистыми стали те объекты, которые располагались ближе к светилу, а газовыми – максимально отдаленные от него.

Согласно многим теориям, в нашей планетарной системе изначально было больше составляющих. Маленькие объекты постоянно врезались в большие, после чего становились их частью. Существует даже мнение, что когда-то в нашу Землю впечатался объект, по размеру сопоставимый с планетой Марс. Почему происходила данная «космическая бомбардировка», ученые не могут понять по сей день. Возможно, причиной тому являлись «газовые гиганты», которые постоянно тревожили остальных своим присутствием. Пролетая, они сбивали с орбиты «карликов-планет», которые потом врезались в более крупные объекты.

Можно ли считать, что на сегодняшний день все планеты Солнечной системы сформировались

Так думать не следует, так как в вышесказанной планетарной системе еще имеются объекты, которые теоретически могли бы стать планетами. К примеру, астероидный пояс, расположенный между гигантом-Юпитером и Марсом. Если бы гравитация первой планеты была бы мене сильной, возможно, астероиды сформировались бы в цельный космический объект. Кроме этого, через нашу систему постоянно пролетают кометы, метеориты и прочие объекты. Астрономы называют их «космическими кирпичиками» и не зря.

Теориям, подобным вышеописанной, можно доверять, так как астрономы проверяют их несколько раз с помощью современной технологии – компьютерного моделирования. Перед тем, как предложить теорию, специалисты создают несколько компьютерных моделей. В каждой из них события развиваются по-разному. Приемлемым вариантом будут считать тот, результат которого максимально соответствует действительности.

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

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

Солнечная система

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

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

Гипотезы разных лет

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

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

Как образовалась Земля

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

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

Дата рождения

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

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

Столкновение

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

Путь к жизни

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

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

Требуется немало тяжелых элементов, или металлов, как именуют астрономы все элементы тяжелее гелия и водорода. Эти тяжелые элементы не берутся из ниоткуда. Они являются результатом синтеза внутри звезд, а в космос их выбрасывают взрывы сверхновых . Для того, чтобы собрать материал, достаточный для образования Солнечной системы , многие звезды должны умереть. Но все же сколько материала надо для образования планеты и когда во Вселенной его набралось достаточно?

Земля родилась из материала, собравшегося в протопланетный диск около молодого Солнца 4.54 миллиарда лет назад. Довольно давно, но по сравнению с возрастом Вселенной - не очень. Насколько раньше Земли могла сформироваться первая планета? Недавно считалось, что процесс образования тяжелых элементов в звездах очень медленный, и звездная алхимия превращения элементов не могла дать достаточно материала до 6-7 миллиардов лет после Большого взрыва . Это предположение подтверждалось находками экзопланет, все звезды которых имели столько же или больше металлов, как и Солнце, а значит, были моложе нашей звезды . Однако дело здесь было отнюдь не в фундаментальных законах, которым подчиняется Вселенная. Наш метод наблюдения диктовал результат. До запуска телескопа Кеплер в 2009 году практически все экзопланеты находились по их гравитационному воздействию на звезду. Разумеется, с таким методом часто попадались газовые гиганты на низких орбитах. Запуск орбитального телескопа, предназначенного для поиска экзопланет, изменил ситуацию. На его счету уже более 2300 кандидатов, найденных методом прохода. Треть находимых Кеплером планет - небольшие, твердые миры, гиганты размером с Юпитер или больше составляют 11% от общего числа.

«Мы обнаружили, что существование малых планет около звезд не так сильно зависит от содержания тяжелых элементов в них, как в случае газовых гигантов», - говорит Ларс Бухаве, сотрудник Института Нильса Бора Университета Копенгагена . Бухаве - руководитель группы астрономов, изучившей спектры 150 звезд, вокруг которых обращается 226 кандидатов в планеты. «На первый взгляд может показаться странным, что газовые гиганты содержат больше металлов, чем твердые планеты», - говорит соавтор исследования Андерс Йохансен из Лундской обсерватории. Но все проясняется, если обратиться не к составу планет, а к процессам их образования. Понемногу небольшие частички слипаются, разрастаясь, как снежный ком. Если речь идет о газовом гиганте, то может ли он так сформироваться прямо из облака газа около звезды, или же ему нужно ядро, которое будет притягивать летучие элементы? Тенденция находить гиганты около звезд, богатых металлом, говорит в пользу второй гипотезы. Сначала образуется огромное ядро, в десятки раз более тяжелое, чем Земля. Его гравитационное поле способно притянуть значительные объемы газа до того, как тот рассеется в космосе. Если же тяжелых элементов мало, то и ядра получаются небольшие, неспособные захватить много газа.

Системы звезд с малым содержанием металлов могут оказаться удачным местом для поисков жизни , так как отсутствие газовых гигантов дает ей дополнительные шансы. Большая часть газовых гигантов относятся к горячим Юпитерам - очень близким к звездам планетам. Образуются, однако, такие планеты заметно дальше, а потом медленно мигрируют ближе к звезде. Это создает возмущения в планетарной системе, и то возмущение, которое гиганта неспешно тянет к центру, меньшую планету, на которой может существовать жизнь, быстро выкидывает в межзвездное пространство. Это соображение приводит к выводу, что жизнь чаще встречалась в молодой Вселенной, когда тяжелых элементов было мало и потому почти не было газовых гигантов. Впрочем, процессы образования гигантов могут оказаться не такими, как их представляют астрономы. Сотрудники в 2019 году нашли гигантскую планету около очень старой звезды HIP 13044, а в этом году еще более древнюю звезду HIP 11952, родившуюся 12.8 миллиарда лет назад, но имеющую газового гиганта. Содержание тяжелых элементов в этих звездах очень мало, но иногда и его хватает для газового гиганта. Выше мы уже упомянули, что твердая планета в таких условиях появиться могла тем более. Одновременно расширяется зона поиска обитаемых планет для каждой галактики. В центрах много металлов, но зато много газовых гигантов и взрывов сверхновых. На задворках же металлов меньше, но зато и соседи спокойнее. Потенциально обитаемая зона галактик расширяется.

Остается определить предел наличия металлов для образования Земли и время, когда он был достигнут. К примеру, если бы Солнце имело в десять раз меньше тяжелых элементов, Земля точно не смогла бы образоваться. Впрочем, прирост количества тяжелых элементов в молодой Вселенной шел быстро. Звезды рождались и умирали с огромной частотой, некоторые оценки показывают звездообразование в 4000 солнечных масс в год через миллиард лет после Большого взрыва. Для Млечного пути сейчас это число составляет около десятка. Хоть каждая звезда молодой Вселенной была бедна тяжелыми элементами и производила немного, общий вклад был огромным. Поэтому неудивительно, что в старой галактике, которую мы видим такой, какой она была 12 миллиардов лет назад, было найдено содержание тяжелых элементов, аналогичное солнечному. Более того, в отличие от Млечного пути, металлов в этой галактике много и на задворках. Это единичный пример, который, скорее всего, объясняется аномально мощным звездообразованием, но он уже доказывает возможность появления Земли очень давно.