Kako je nastao Sunčev sistem

Pitanje koje je od davnina postavljao svaki čovek koji je ikada hodao ovom planetom jeste kako je ona nastala i kako je nastao čitav Svemir u kome zajedno sa njom obitavamo.

Kako je nastao Sunčev sistem

Budući da je Zemlja formirana kada i sam solarni sistem kome pripada, određivanjem starosti uzoraka stena na Zemlji procenjena je starost sistema na oko 4,5 milijardi godina.
Tokom ovog perioda iz oblaka prašine i gasa formirano je Sunce zajedno sa planetama i drugim objektima koji orbitiraju oko njega. Postoji veliki broj hipoteza koje predviđaju model nastanka Sunčevog sistema.

One, analizirajući današnji izgled Sunčevog sistema, raspored putanja njegovih planeta, brzinu i smer njihove rotacije i revolucije, kao i druge parametre poput temperature i geološkog sastava, izrađuju modele mogućeg nastanka koji bi najbolje mogli da objasne trenutno stanje sistema, kao i da predvide njegovu dalju sudbinu.

Ove se brojne hipoteze sve mogu razvrstati u dve grupe, a to su: hipoteze o prvobitno usijanoj Zemlji i hipoteze o prvobitno hladnoj Zemlji.

Prema prvoj grupi hipoteza Zemlja je, zajedno sa ostatkom Sunčevog sistema, nastala iz užarenog oblaka prasine i gasa. Ovako nastala Zemlja se kasnije hladila do sadašnje temperature, da bi u središtu još uvek zadržala deo prvobitne usijanosti.

Prema drugoj grupi Zemlja je nastala sažimanjem izuzetno hladnog oblaka prašine i gasa, a unutrašnja njena toplota razvijena je tokom procesa sažimanja usled trenja unutrašnjih slojeva.

Nemački filozof Imanuel Kant je 1755. godine u svojoj knjizi: „Opšta istorija prirode i teorija neba“ izneo hipotezu o postanku Sunčevog sistema i Zemlje, koja je imala veliki uticaj na tazvoj naučne misli u drugoj polovini 18. i tokom 19. veka. On je rani Svemir video kao oblak rasejanih čestica materije, različitih veličina, koje su se unutar datog prostora kretale haotično. U tom svom kretanju čestice su se međusobno privlačile i sudarale, što je uslovilo da vremenom dođe do zgrušavanja rasejane kosmičke materije i njenog rotacionog kretanja. Od najvećeg dela ove zgusnute mase formirano je Sunce, dok su se od manjih, perifernih delova obrazovale planete.

Kantova hipoteza je, iako za to vreme izuzetno dragocen početak, bila štura i uopštena. Ona nije predstavila način nastanka sfernog oblika planeta, niti je definisala temperaturu prvobitnog Svemira.

Nedostatke Kantove hipoteze pokušao je da nadomesti francuski astronom Pjer Laplas 1795. godine. Ovako dopunjena hipoteza nazvana Kant-Laplasova bila je opšte priznata tokom čitavog 19. veka.

Po Laplasu Sunčev sistem je nastao iz veoma razređene magline usijanih gasova. Međusobno privlačenje čestica gasa dovelo je do zgrušavanja i sve brže rotacije magline, usled čega ona zadobija oblik diska. Ovako formirani disk dalje se hladio i još više sažimao, tako da su najteži elementi bili koncentrisani u središtu, dok su oni lakši ostali na periferiji. Od središnjeg dela, daljim zgrušavanjem nastaje Sunce, dok ostatak materije, pod dejstvom centrifugalne sile, biva raspoređen u koncentrične krugove oko njega. U perifernim prstenovima diska usled nejednake gustine njegove materije, dolazi do formiranja gravitacionih centara, koji su svojim dejstvom obrazovali planete.

Tokom prve polovine 20. veka izneto je više drugih hipoteza, koje su takođe polazile od pretpostavke o prvobitno usijanoj Zemlji. Ovakve hipoteze daju logična objašnjenja za nastanak spoljašnjih i unutrašnjih sfera Zemlje i njene unutrašnje toplote, ali sam način na koji tumače nastanak naše planete doima se komplikovanim.

Naime, ove hipoteze predviđaju da je Zemlja tokom svoga nastajanja prolazila kroz sl. stadijume: zvezdani, usijano-rastopljeni i čvrsti.

Tokom prelaska iz zvezdanog u usijano-rastopljeno stanje ili stadijum planete, u njenoj je unutrašnjosti došlo do gravitacione diferencijacije materije i obrazovanja unitrašnjih sfera različite specifične težine, dok je čitavu planetu obavijao gusti gasni omotač, poreklom još iz zvezdanog stadijuma. Hlađenjem Zemlje velike količine vodene pare prelaze u tečno stanje i tako nastaje hidrosfera. Takodje, usled hlađenja, kada Zemlja ispušta ogromne količine toplote, dolazi do postepenog smanjenja njene zapremine, a povećanja debljine njene kore.

Mišljenje da je Zemlja nastala od usijane mase i da se sve više hladi definitivno je napušteno sredinom 20. veka. Sada su opšteprihvaćene hipoteze po kojima je Zemlja nastala kondenzovanjem hladnih čestica kosmičke prašine. Najpopularnija je tzv. „protoplanetarna“ hipoteza nemačkog fizičara Karla fon Vajczekera, izneta 1943. godine i potom više puta dopunjavana.

Prema ovoj hipotezi, Sunčev je sistem nastao iz ogromnog rotirajućeg oblaka hladne kosmičke prašine i gasova. Oblak je na početku imao sasvim razređenu strukturu sa temperaturom nešto malo iznad apsolutne nule (-273,16 stepena Celzijusa). U sastavu oblaka razlikovale su se čestice metala, silikata i ledenih kristala gasova, dok su u gasovitom stanju bili samo vodonik i helijum, koji su činili 98% materije oblaka.

U samom srcu oblaka, gde je vladala najveća gustina, kondenzacijom čestica nastala je centralna sfera -„protosunce“, na čije je formiranje utrošeno 9/10 prvobitne mase oblaka. „Protosunce“ se dalje sažimalo sve većom brzinom usled čega se njegovo gravitaciono dejstvo rapidno uvećavalo. Ostatak materije oblaka formira disk oko centralne globule. U njemu se dalje zbog dejstva turbulentnih kretanja materije formiraju manje sfere kosmičke prašine i gasova, od kojih nastaju „protoplanete“.

Usled njihove mnogo manje gustine pretpostavlja se da su „protoplanete“ i „protosunce“ imali znatno veće zapremine nego danas.

Dalje sažimanje materije u centralnoj globuli dovodi do porasta temperature njenog središta, koja, pošto dostiže vrednost od više miliona stepeni Celzijusa, započinje termonuklearnu reakciju fuzije. Ova reakcija, definisana Ajnštajnovim obrascem po kojem je energija ekvivalent proizvoda mase i brzine svetlosti na kvadrat, deluje tako što pretvara dva atoma vodonika u jedan atom heljuma. Momenat dešavanja prve termonuklearne reakcije jeste momanat kada je Sunce prvi put zasijalo. U tom času od zvezde je potekla jaka struja jona – Sunčev vetar, koji je s najbližih „protoplaneta“ oduvao sve lake gasove (vodonik, helijum plemenite gasove) i na taj način znatno smanjio njihovu masu, te ih približno sveo na današnju veličinu.

Dakle, Sunce, planete i njihovi sateliti nastali su gotovo istovremeno od istog materijala. Do sadašnjih razlika u fizičkom i hemijskom sastavu Sunca i planeta došlo je posle pojave Sunca i dalje u toku njihove pojedinače evolucije.

Proces sažimanja materije, koji je kod „protosunca“ izazvao nagli porast temperature, bio je prisutan i kod „protoplaneta“, samo u znatno manje izraženoj meri. Porast temperature kod „protoplanet“ prvenstveno je bio posledica jakog trenja njihovih unutrašnjih slojeva usled sažimanja materije. Takođe je verovatno da je znatna količina njihove unutrašnje toplote mogla nastati i raspadanjem radioaktivnih elemenata. Usled toga, materija od koje je prvobitno bila izgrađena naša planeta počinje da se rastapa. Prvi su se otapali minerali i njihovi agregati bogati silicijum-dioksidom. Ovakav rastop, poznat kao magma, izbija na površinu, a ostali težetopljiv materijal ponire prema središtu Zemlje.

Rastapanje Zemljine unutrašnjosti pratilo je oslobađanje velikih količina gasova, od kojih se oko Zemlje postepeno formirao vazdušni omotač, pretežno sastavljen od vodene pare. Dalje se atmosfera sve više obogaćivala raznim gasovima usled čega je postajala sve deblja. Kondenzovanjem vodene pare u atmosferi i izlučivanjem prvih padavina stvara se hidrosfera. Njeno bogaćenje vodom bilo je u proporciji sa narastanjem atmosfere.

U skladu sa navedenim može se zaključiti da se Zemlja ne hladi, niti stari. Njena se unutrašnja toplota stalno obnavlja, a atmosfera i hidrosfera se postepeno uvećavaju.