Күн системасынын пайда болушунун заманбап теориялары
Күн системасынын пайда болушу заманбап астрономиядагы эң кызыктуу темалардын бири болуп саналат, анткени ал илимдин көптөгөн тармактарын: физиканы, химияны, геологияны жана планеталар илимин бириктирет. Күн, планеталар, астероиддер жана кометалардын жылдыздар аралык заттан кантип пайда болгону жөнүндөгү маселе окумуштууларды байкоо жана үлгүлөрдү талдоо технологиялары өнүккөн сайын тынымсыз жаңыланып турган моделдерди иштеп чыгууга алып келди. Учурда эң кеңири кабыл алынган заманбап теория күн тумандуу теориясы катары белгилүү, ал турбуленттүүлүктүн ролу, планеталардын миграциясы, ошондой эле метеориттерден алынган далилдер жана жаш жылдыздардын айланасындагы протопланетардык дисктерди байкоо сыяктуу жаңы ачылыштар менен байытылган.
1. Өбөлгөлөр: классикалык гипотезадан заманбап моделге чейин
Күн системасы газ жана чаң булутунан пайда болгон деген негизги идея 18-кылымда Иммануил Кант менен Пьер-Саймон Лапластын эмгектеринин аркасында пайда болгон. Бирок, ошол кездеги классикалык гипотезанын күчтүү физикалык негизи жана байкоо маалыматтары жок болчу. Астрономдор протопланетарлык дисктер деп аталган газ жана чаң дисктери менен курчалган жаш жылдыздарды байкай алгандан кийин, заманбап моделдер тездик менен өнүккөн. Бул байкоолор алгачкы күн системасында байкалган процесстерге окшош процесстерди байкоо үчүн "табигый лаборатория" болгон.
Байкоолордон тышкары, алгачкы метеориттерди (айрыкча хондриттерди) талдоо, астероиддер менен кометалардын үлгүлөрүн кайтарып берген космостук миссиялар жана миллиондогон жылдар бою газ жана чаң бөлүкчөлөрүнүн динамикасын симуляциялаган компьютердик моделдөө дагы ийгиликтерге жетишти.
2. Башталышы: гиганттык молекулярдык булуттун кыйрашы
Заманбап теорияга ылайык, Күн системасы болжол менен 4,6 миллиард жыл мурун алп молекулярдык булуттун кичинекей бөлүгүнөн — жылдыздар аралык мейкиндиктеги суутек, гелий жана космостук чаң түрүндөгү оор элементтерге бай муздак, тыгыз аймактан башталган. Бул булут, мисалы, жакын жердеги супернова жарылууларынан же башка жылдыз пайда кылуучу аймактар менен гравитациялык өз ара аракеттенүүдөн келип чыккан сокку толкундарынан улам бузулган.
Бул бузулуу гравитациялык коллапсты пайда кылат. Зат борборго түшкөндө, гравитациялык потенциалдык энергия жылуулукка айланат. Ошол эле учурда булут бурчтук импульска ээ болот (кичинекей айлануу күчү). Булут кыскарган сайын анын айлануусу жогорулайт — балет бийчиси колдорун жаап жатканда тезирээк айлангандай. Бул айлануу заттын борборго толугу менен түз түшпөй, тескерисинче, айланып турган дискти пайда кылышына алып келет.
3. Протосундун жана протопланетардык дисктин пайда болушу
Кыйроонун борборунда зат протожылдызды (Күндүн башаты) түзүү үчүн топтолуп, аны курчап, газ (негизинен суутек жана гелий) жана силикат чаңы, муз жана көмүртек кошулмалары менен толтурулган эбегейсиз чоң протопланетардык диск пайда болгон.
Бул фазада Күн азыркыдай толук "күйө" элек болчу. Ал дагы эле масса топтоп, ысый баштаган. Ядродогу температура жана басым жетиштүү деңгээлде жогору болгондо, суутектин биригүү реакциялары башталган. Биригүү турукташканда, Күн негизги ырааттуулук фазасына кирген, ал эми аны курчап турган диск планеталардын мекени болуп калган.
4. Чаңдан ташка чейин: бөлүкчөлөрдүн жана планетасизимдердин өсүшү
Планеталардын пайда болуу теориясындагы негизги көйгөйлөрдүн бири - микроскопиялык чаң бөлүкчөлөрүнүн кантип километр өлчөмдөгү объектилерге айланышы мүмкүн экенин түшүндүрүү. Заманбап моделдер бул процессти бир нече этаптан турган деп сүрөттөйт:
1. Чаңдын коагуляциясы: майда бөлүкчөлөр электростатикалык жана беттик күчтөрдүн таасиринен улам кагылышып, бири-бирине жабышып, чоңураак агрегаттарды пайда кылат.
2. Шагылдын өсүшү: өлчөмү миллиметрден сантиметрге чейин чоңоёт, андан кийин плита аркылуу жылган "шагылга" айланат.
3. Агымдын туруксуздугу: кээ бир шарттарда шагыл газ менен өз ара аракеттенүүдөн улам жергиликтүү жерде тыгыз үймөктөргө айланып чогулушу мүмкүн.
4. Жергиликтүү гравитациялык коллапс: бул тыгыз топтор планетаэсималдарга, башкача айтканда, километрлерден жүздөгөн километрге чейинки планеталардын курулуш материалына кулап түшүшү мүмкүн.
Бул этаптар маанилүү, анткени планеталар кагылышуулар жана аккрециялар аркылуу планеталардын пайда болушундагы негизги "курулуш материалы" болуп саналат .
5. Кар сызыгы жана ички жана тышкы планеталардын айырмачылыктары
Күн системасынын айырмалоочу өзгөчөлүгү - таштуу ички планеталар (Меркурий, Венера, Жер, Марс) менен газ жана музга бай тышкы гигант планеталардын (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) ортосундагы айырмачылык. Заманбап теория бул айырмачылыкты үшүк сызыгы түшүнүгү аркылуу түшүндүрөт.
Күнгө жакын жерде дисктин температурасы ушунчалык жогору болгондуктан, силикаттар жана металлдар сыяктуу ысыкка чыдамдуу материалдар гана катуу заттарга айланышы мүмкүн. Катуу заттардын көлөмү салыштырмалуу аз болгондуктан, пайда болгон планеталар кичинекей жана таштуу болушат. Алысыраак жерде температура төмөн, бул суу, аммиак, метан жана башка учуучу кошулмалардын музга айланышына мүмкүндүк берет. Муздун болушу катуу заттардын көлөмүн көбөйтүп, планетанын өзөгүнүн тезирээк жана чоңойушуна шарт түзөт, ошентип, көп өлчөмдөгү суутек-гелий газын өзүнө тартып, алп планетага айланат.
6. Ядронун топтолушу жана гигант планеталардын пайда болушу
Юпитер менен Сатурндун пайда болушу, жалпысынан, өзөктүн аккреция модели менен түшүндүрүлөт. Башында чоң, тыгыз өзөк (бир нечеден бир нече ондогон Жер массасына чейин) пайда болот. Өзөк белгилүү бир босогого жеткенде, анын тартылуу күчү айланадагы газды тез тартып, массивдүү атмосфералык кабыкты пайда кыла тургандай күчтүү болот. Бул процесс дисктеги газ жылдыз шамалдарына жана радиацияга жоголгонго чейин, адатта, бир нече миллион жылдын ичинде болушу керек.
Уран жана Нептун да ушул сыяктуу механизм аркылуу пайда болушкан, бирок Күндөн алысыраак жайгашкандыктан, алардын өзөгүнүн өсүшү жайыраак болуп, Юпитер жана Сатурн сыяктуу көп газды кармай алышкан эмес.
7. Планеталык миграция: Күн системасы дайыма эле "тынч" болгон эмес
Заманбап теориянын негизги элементи - планеталар дайыма эле пайда болуп, бир жерде тура бербейт. Өсүп келе жаткан планета менен газ дискинин ортосундагы гравитациялык өз ара аракеттенүүлөр планеталардын миграциясына алып келиши мүмкүн. Бул бир нече нерсени түшүндүрүүгө жардам берет, мисалы, эмне үчүн башка жылдыздардын айланасындагы планета системаларында көп учурда "ысык юпитерлер" (ата-эне жылдыздарына абдан жакын жайгашкан газ гиганттары) болот.
Күн системасы үчүн, Гранд Так сыяктуу айрым белгилүү моделдер Юпитер Күнгө жакындап, андан кийин артка чегинген болушу мүмкүн деп божомолдошот, бул материалдын таралышына таасир этип, балким, Марстын салыштырмалуу кичинекейлигин түшүндүрөт. Ошондой эле, гигант планеталардын орбиталарынын кайра жайгашуусун жана алгачкы күн системасындагы чоң кагылышуу окуясынын башталышын түшүндүргөн Ницца модели бар.
Майда-чүйдө нерселер дагы эле талкууланып жатканы менен, миграция жана динамикалык өз ара аракеттенүүлөр маанилүү ролду ойногон деген негизги идея азыр заманбап алкактын бир бөлүгү болуп саналат.
8. Формация калдыктары: астероиддер, кометалар жана Койпер куру
Диск материалынын баары эле планеталарга айланган эмес. Пайда болуу процессинин калдыктары төмөнкүдөй сакталат:
– Марс менен Юпитердин ортосундагы астероид алкагында эч качан чоң планеталарды пайда кылбаган планеталар бар, балким, бул Юпитердин гравитациялык таасирлеринин кесепетинен улам болушу мүмкүн.
– Нептундун аркы өйүзүндөгү Койпер куру, ал жерде Плутон сыяктуу муздуу телолор жайгашкан.
– Оорт булуту, алп планеталар менен өз ара аракеттенүү аркылуу бөлүнүп кеткен муздак денелерден пайда болгон деп болжолдонгон алыскы кометалардын резервуары.
Бул объектилер Күн системасынын алгачкы шарттарынын "жазуусун" камсыз кылгандыктан маанилүү. Метеориттердин жана кометалардын курамын талдоо алардын температурасын, химиялык курамын жана пайда болуу убактысын аныктай алат.
9. Заманбап далилдер: метеориттер, изотоптор жана жаш жылдыз дисктеринин байкоолору
Заманбап теориялар симуляцияларга гана эмес, далилдерге да негизделген:
– Метеориттин радиометриялык датасы Күн системасынын жашына дал келип, болжол менен 4,56 миллиард жыл жашта экенин көрсөтүп турат.
– Изотоптордун катышы (мисалы, кычкылтек жана алюминий) кыска мөөнөттүү радионуклиддердин бар экендигин кошо алганда, баштапкы ысытуу процесси жөнүндө белгилерди берет.
– ALMA сыяктуу заманбап телескоптор планеталардын пайда болушунун натыйжасы деп эсептелген шакекчелери жана боштуктары бар протопланетардык дисктерди сүрөткө тарта алат.
Бул далилдер планеталардын пайда болушу күн системасына гана тиешелүү окуя эмес, жаш жылдыздарга гана мүнөздүү табигый процесс экенин көрсөтүп турат.
Корутунду
Заманбап Күн системасынын пайда болуу теориялары Күн системасын газ жана чаң булутунун кулашынан пайда болуп, Күндү жана протопланетарлык дискти пайда кылган деп сүрөттөйт. Чаңдын планеталык түзүлүштөргө топтолушу, планеталык өзөктөрдүн өсүшү, газды кармоо жана планеталык миграция сыяктуу динамика аркылуу биз бүгүн билген планеталык система пайда болду. Көп нерсе түшүнүктүү болгону менен, изилдөөлөр уланууда, айрыкча планеталык түзүлүштүн чоо-жайын, гиганттык планеталардын миграциясынын тарыхын жана Жердеги суунун жана органикалык кошулмалардын келип чыгышын түшүндүрүү. Астрономиялык байкоолордун, үлгүлөрдү талдоо жана компьютердик симуляциялардын айкалышы учурдагы теорияны бекемдеп, биздин "космостук үйүбүздүн" кантип пайда болгону жөнүндө жаңы ачылыштарды жасоого мүмкүнчүлүк ачты.
Кааласаңыз, мен бул макаланы мектеп версиясына (жөнөкөй), академиялык версиясына (көбүрөөк терминдер жана шилтемелер) ылайыкташтыра алам же библиография кошо алам.
