Почему Земля — не газовый гигант
Никогда не поверим, что вы не задумываетесь порой, почему ближе к Солнцу планеты твердые, а вдали от него — газовые. Так давайте же разберемся в этом вопросе, заодно кратко описав процесс зарождения нашей Солнечной системы.
Первое, что любопытно: Солнечная система образовалась очень быстро. 4 миллиарда 568 миллионов лет назад за считанные миллионы лет. Это в масштабах не то что космоса, но и даже только нашей Земли — сущие мгновения. Но начнем с чуть более раннего периода. Только предупреждаем: звучать будет немного как языческий миф о сотворении мира.
Сначала было однородное облако газа и пыли, образовавшееся после смерти предыдущих поколений звезд. Потом в нем почему-то возникли неоднородности. Есть гипотеза, что причиной этого стала ударная волна от взрыва сверхновой неподалеку.
Уплотнившиеся участки стали коллапсировать в протозвезду и в протопланетный диск. В диск, а не во что-то другое, потому что так устроена физика: если среди множества хаотичных частиц есть несколько частиц, двигающихся по воле случая в одном направлении, то через некоторое время все частицы будут двигаться в этом направлении. А поскольку это не просто вращение, а круговое, то идеальной формой по закону сохранения импульса будет именно диск.
Вспыхнувшая звезда вместила в себя 99,8% массы исходного облака. Среди которых и большинство изначальных тяжелых элементов. Оставшийся же диск на четверть состоял из гелия, а на три четверти из водорода. Внимательный читатель заметит, что для нас, состоящих из других элементов, места не осталось. Это правда. Выше мы немного округлили. Но, тем не менее, мы, наша планета, соседние планеты — это лишь около 2% от 2% массы всей системы.
И вот тут уже в дело вступила температура. Чем ближе к молодой звезде, тем выше температура, впрочем, как и сейчас. Но околосолнечное пространство тогда не было таким «пустым», как сейчас. А все еще было заполнено пылью и газом. Чем выше температура, тем более тяжелые вещества конденсируются в капельки, потом в пылинки, потом в планетезимали, потом в планеты.
Потому что при высокой температуре, например, молекула воды, просто будет сохранять слишком высокую энергию для успокоения в недрах будущей планеты, а вот где-то на орбите Юпитера уже могут и образовались ледяные спутники.
Внутри планет-гигантов тоже есть твердые ядра. Они бы могли быть обычными планетами, вроде нас. Или мы могли бы быть гигантами, как они. Но очень важно расстояние от горячего светила, чтобы легкие газы водород и гелий смогли собраться вокруг чего-либо.
Однако поближе к солнцу все хотят быть. В иных звездных системах мы часто наблюдаем, что газовые гиганты вращаются почти вплотную к звезде. Все дело в поздней миграции планет. Так что давайте скажем спасибо Юпитеру и Сатурну, что они в свое время не решили столкнуть нас на Солнце на своем пути в более теплое место.
