태양계의 형성

태양계의 형성 과정 살펴보자

 

우리가 보았듯이 혜성, 소행성, 운석은 태양계를 형성한 과정에서 살아남은 잔재입니다. 물론 행성, 달 및 태양도 형성 과정의 산물이지만 그 안에 있는 물질은 광범위한 변화를 겪었습니다. 이제 우리는 태양계의 기원에 대해 알려진 것을 논의하기 위해 이 모든 물체의 정보들을 모았습니다. 행성계의 어떤 이론도 설명해야 할 특정한 기본 특성이 있습니다. 이는 운동 제약, 화학적 제약, 연령 제약의 세 가지 범주로 요약될 수 있습니다. 우리는 그것들이 우리 이론에 제한을 두기 때문에 그것들을 제약이라고 부릅니다. 이론이 관찰된 사실을 설명할 수 없다면 과학의 노력을 특징짓는 아이디어의 경쟁 시장에서 살아남지 못할 것입니다. 이러한 제약 조건을 하나씩 살펴보겠습니다. 태양계의 운동에는 많은 규칙이 있습니다. 우리는 행성들이 모두 같은 방향으로 그리고 대략 태양 자체 자전의 평면에서 태양 주위를 도는 것을 보았습니다. 또한 대부분의 행성은 회전하는 방향과 동일한 방향으로 회전하고 대부분의 위성은 시계 반대 방향으로도 이동합니다. 혜성과 다른 해왕성 천체를 제외하고, 시스템 구성원의 움직임은 디스크 또는 프리스비 모양을 의미합니다. 그럼에도 불구하고 금성의 역행 회전과 같은 이러한 경향에 대한 예외를 처리하기 위한 완전한 이론도 준비되어야 합니다. 화학 영역에서 우리는 목성과 토성이 수소와 헬륨이 지배하는 거의 동일한 구성을 가지고 있음을 알았습니다. 이들은 두 개의 가장 큰 행성으로, 생성된 시기와 장소에 존재하는 모든 가스를 지탱하기에 충분한 중력을 가지고 있습니다. 따라서 우리는 그것들이 태양계가 형성된 원래의 물질을 대표할 것으로 기대할 수 있습니다. 행성계의 다른 구성원들 각각은 어느 정도 빛 요소가 부족합니다. 고체 태양계 물체의 구성을 면밀히 조사하면 금속이 풍부한 내부 행성에서 주로 암석 물질로 만들어진 행성을 통해 외부 태양계에서 얼음이 지배적인 구성을 가진 물체로의 놀라운 진전을 보여줍니다. 나사의 오트 구름의 혜성과 카이퍼 벨트의 해왕성 천체도 얼음 물체입니다. 다른 세계에서 보았듯이 태양계는 일반적인 화학적 패턴은 온도 순서로 해석될 수 있습니다. 태양 근처에서는 뜨겁고 바깥쪽으로 이동하면 더 차갑습니다. 시스템의 내부 부품에는 일반적으로 태양 근처에서 발견되는 고온에서 응축할 수 없는 물질이 없습니다. 그러나 일반적인 패턴에는 중요한 예외가 있습니다. 예를 들어, 얼음이나 물이 나중에 더 차가운 지역에서 유입되지 않는 한, 이러한 행성이 얼음이 응축하기에는 온도가 너무 높은 지역에서 형성된 경우 지구와 화성에 물의 존재를 설명하기 어렵습니다. 극단적인 예는 수성과 달에 극지방의 얼음 퇴적물이 있다는 관찰입니다. 이것들은 거의 확실히 형성되고 가끔 혜성 충돌에 의해 유지됩니다. 우리는 방사능 연대 ​​측정을 통해 지구 표면에 있는 일부 암석이 최소 38억 년 동안 존재했으며, 특정 달이 44억 년 된 것으로 나타났다고 논의했습니다. 원시 운석은 모두 방사능 연대가 45억 년 가까이됩니다. 이 변경되지 않은 빌딩 블록의 시대는 행성계의 시대로 간주됩니다. 측정된 연령의 유사성은 태양계가 시작된 후 수천만 년 내에 행성이 형성되고 지각이 냉각되었음을 알려줍니다. 더욱이 원시 운석에 대한 상세한 조사는 그것들이 주로 뜨거운 가스에서 응축되거나 응고된 물질로 만들어진다는 것을 보여줍니다. 45억 년 전이 고온 증기 단계 이전부터 몇 개의 식별 가능한 파편이 살아남은 것으로 보입니다. 태양 성운은 모든 전술 제약에 소개된 일반적인 생각과 일치 태양계에 다른 세계 태양계는 우리가 전화 먼지 증기와의 회전 구름의 점에 4.5억 년 전에 형성된 것 되어 있고, 태양 성운은 오늘날의 태양과 유사한 초기 구성과 태양 성운이 자체 중력에 의해 붕괴되면서 물질이 중심을 향해 떨어지면서 사물이 점점 더 집중되고 뜨거워졌습니다. 수축하는 성운의 온도가 상승하면 원래 존재했던 대부분의 고체 물질이 증발했습니다. 동시에 붕괴하는 성운은 각운동량의 보존을 통해 더 빠르게 회전하기 시작했습니다. 더 빨리 회전하기 위해 팔을 당기는 피겨 스케이터처럼, 줄어드는 구름은 시간이 지남에 따라 더 빨리 회전했습니다. 이제 둥근 물체가 어떻게 회전하는지 생각해보시길 바랍니다. 여기서 우리는 극점에 가까울수록 회전 속도가 느리고 적도에 가까워질수록 속도가 빨라지는 것 알 수 있습니다. 같은 방식으로 궤도가 느린 성운의 극 근처에서 성운 물질이 중심으로 직접 떨어졌습니다. 반면에 빠르게 움직이는 재료는 중앙 물체를 중심으로 회전하는 평평한 디스크로 붕괴되었습니다. 이 원반 모양의 회전 성운의 존재는 이전 섹션에서 논의한 태양계의 주요 운동을 설명합니다. 그리고 그들은 회전하는 원반으로 형성되었기 때문에 행성들은 모두 같은 방식으로 궤도를 돌고 있습니다. 태양 성운을 그것의 가장 뜨거운 있었다 붕괴 단계의 끝에서, 이젠 더 이상 중력 에너지를 가열하지 않아도 대부분의 성운은 냉각되기 시작했습니다. 그러나 가장 뜨겁고 붐비는 중심부의 물질은 자체 에너지를 생산하여 인근 지역에서 고온을 유지하는 별을 형성했습니다. 디스크 내의 난류 운동과 자기장은 각운동량을 빼앗아 일부 스핀의 디스크 재료를 강탈할 수 있습니다. 이로 인해 일부 물질은 성장하는 별에 계속 떨어지고 나머지 디스크는 점차 안정화되었습니다. 원반 내부의 온도는 오늘날 행성의 온도가 위치에 따라 달라지듯이 태양과의 거리가 멀어짐에 따라 감소했습니다. 디스크가 냉각됨에 따라 가스는 화학적으로 상호 작용하여 화합물을 생성했습니다. 결국 이러한 화합물은 액체 방울 또는 고체 입자로 응축됩니다. 이것은 지구의 빗방울이 산 위로 올라갈 때 습한 공기로부터 응축되는 과정과 유사합니다. 다음으로 재료가 성숙 디스크의 여러 위치에서 어떻게 응축되는지 자세히 살펴보겠습니다. 고체 입자를 형성하는 첫 번째 재료는 금속과 다양한 암석 형성 규산염이었습니다. 온도가 내려감에 따라 이들은 현재 소행성 사이에서 풍부하게 발견되는 것과 같은 황 화합물과 탄소 및 수분이 풍부한 규산염에 의해 태양 성운의 대부분에 걸쳐 결합되었습니다. 그러나 디스크 내부의 온도는 얼음이나 탄소 성 유기 화합물과 같은 물질이 응축될 만큼 충분히 낮아지지 않았기 때문에 가장 안쪽 행성에는 부족했습니다. 태양과는 거리가 멀기 때문에 온도가 낮아지면 산소가 수소와 결합하여 물과 얼음 형태로 응축됩니다. 토성의 궤도를 넘어서 탄소와 질소가 수소와 결합되어 메탄과 암모니아와 같은 얼음을 만듭니다. 태양 성운에서 응축된 입자들은 대부분의 고체 물질이 직경이 몇 킬로미터에서 수십 킬로미터에 달하는 행성 형태가 될 때까지 더 크고 더 큰 덩어리로 빠르게 결합되었습니다. 일부 행성은 오늘날에도 혜성과 소행성으로 살아남습니다. 다른 사람들은 이전 장에서 연구 한 많은 세계의 상자 표면에 자국을 남겼습니다. 그러나 행성에서 행성으로 이동하려면 크기가 크게 증가해야 합니다. 일부 행성계는 이웃을 중력 적으로 끌어들여서 부착이라 불리는 과정에 의해 성장할 만큼 충분히 컸습니다. 중간 단계는 잘 이해되지 않았지만 궁극적으로 수십 개의 부착 중심이 내부 태양계에서 성장한 것 같습니다. 이들 각각은 수성이나 화성의 질량과 유사한 질량을 얻을 때까지 주변 행성을 끌어들였습니다. 이 원시 행성 각각은 행성계의 증가에 의해 계속 성장했습니다. 들어오는 모든 행성은 원 행성의 중력에 의해 가속되어 발사체와 충돌 영역의 일부를 모두 녹일 수 있는 충분한 에너지로 충돌했습니다. 곧 전체 원시 행성이 암석의 녹는 온도 이상으로 가열되었습니다. 그 결과 중금속이 코어 쪽으로 가라앉고 더 가벼운 규산염이 표면으로 올라오는 행성의 차별화 가 이루어졌습니다. 그들이 가열됨에 따라 내부 원시 행성은 더 많은 휘발성 성분을 잃고 더 무거운 원소와 화합물을 남겼습니다. 이용 가능한 원자재가 얼음과 암석을 포함하는 외부 태양계에서 원형 행성은 훨씬 더 커져서 질량이 지구보다 10배 더 커졌습니다. 외부 태양계의 이 원형 행성은 너무 커서 주변의 가스를 끌어들일 수 있었습니다. 수소와 헬륨이 핵으로 빠르게 붕괴되면서 거대한 행성은 수축 에너지에 의해 가열되었습니다. 그러 나이 거대 행성은 지구 형제보다 더 뜨거워졌지만 핵반응이 시작될 수 있는 지점까지 중앙 온도와 압력을 높이기에는 너무 작았습니다. 수천 년 동안 칙칙한 붉은빛을 낸 후 거대 행성은 점차 현재 상태로 냉각되었습니다