ما هي المجموعة الشمسية وكيف تشكلت ؟

النظام الشمسي أو المجموعة الشمسية هي النظام الكوكبي الذي يتكون من الشمس وجميع ما يَدور حولها من أجرام بما في ذلك الأرض والكواكب الأخرى. الهدف الرئيسي: فهم سبب التنوع في الأحجام، والمكونات والحركات المدارية والدورانية للكواكب (الأرض و المشتري) والأجسام الثانوية (مثل بلوتو وما يشبهه والكويكبات والمذنبات) بالإضافة إلى الاستثناءات في النماذج المختلفة. يجب أن تنتج النظرية سيناريو مشابهًا لذلك الذي يتعلق بالأنظمة النجمية.

مراحل تكون النظام النجمي:

نقطة البداية: سحابة من الغبار والغاز المتعلق بالنجوم “السديم الشمسي”. يتألف في معظمه (نسبة ٩٨٪) من الهيدروجين والهيليوم لكنه يضم ذرات وحبات غبار من مواد أثقل تشكلت مسبقًا من أجيال أقدم من النجوم.

بداية التكون: يكون السديم أكثر سماكة من المنطقة بين النجمية العادية وجزء محتمل من المنطقة الهيولية لولادة النجم، بسبب بعض الاضطرابات التي أدت إلى انضغاطه مثل النجم المستعر الأعظم “supernova” الذي بدأ عملية انهيار تدريجي.

التقلص أو الانكماش: بدأت السحابة بالانهيار تحت تأثير جاذبيتها الخاصة، انكمشت بمقدار 100 وحدة فلكية، ارتفعت درجة حرارتها (طاقة حرارية) وانضغطت في المركز.

نمو القرص: تدور المادة حول المركز وتستوي أفقيًا بشكل قرص، وفي هذه الأثناء تؤدي الحرارة إلى تبخر الغبار.

النجم الأولي أو”protostar”: يتشكل في المركز، عندما تصبح النواة غير نافذة، سيكون هو الشمس فيما بعد. في بعض الحالات، يبدأ الغاز الذي يحيط بالنجم الصغير بالانضغاط تحت تأثير جاذبيته الخاصة مولدًا نجمًا مضاعفًا.

الكتلة المكثفة: يشع القرص طاقته بعيدًا ويبرد، يتكثف القليل من الغاز ويتحول إلى حبيبات صغيرة من الفلذات، الصخور والثلج؛ بعيدًا عن النجم المتشكل خارج خط الثلج أو”snow line” .

الكويكبات: تلتصق حبيبات الغبار ببعضها بعضًا (ويساعد الثلج على ذلك) وتبتعد عن مساراتها مشكلة جزيئات أكبر. يستمر هذا التراكم حتى تصل الجزيئات إلى حجم الصخور أو الكويكبات الصغيرة والتي تجذب المادة بفضل جاذبيتها.

الكواكب الأولية: يتسارع نمو الجزيئات الكبيرة وتقوم بتكديس المادة الصلبة بالقرب من مداراتها. في غضون 100000 إلى 20000000 عام سيكون حجم الكواكب الأولية كبيرًا كحجم الكويكبات في باطن المجموعة الشمسية وكأضعاف حجم الأرض في خارج النظام الشمسي (درجات حرارة أقل).

سؤال: ما هي أهمية العلاقة بين عدم استقرار الجاذبية وتعاظم حجم النواة في عملية زيادة الغاز؟

الرياح الشمسية: بعد حوالي 1000000 عام ستزيل ما تبقى من الغاز. إذا كان الكوكب الأولي كبيرًا بما يكفي، تقوم جاذبيته بسحب الغاز المحيط نحو الداخل ويتحول إلى كوكب ضخم (يتركز الغاز المتبقي والغبار داخل الأقمار) وإلا فإنه يبقى جسمًا صخريًا أو ثلجيًا.

التشظي: في غضون 10 إلى 100 مليون عام، ستصبح الكويكبات الأكبر حجمًا أثقل، وتلك الأصغر حجمًا تتحطم إلى أجزاء أصغر عند التصادم منتهية كنيازك أو/و تتغير مداراتها.

نتائج:

النظرة العامة: بعد حوالي مليار عام من التنظيف والقذف النيزكي سينتهي بك الأمر بالحصول على 10 كواكب أو ما يقارب ذلك، في مدارات ثابتة؛ يتحول النجم الأولي إلى نجم حقيقي عندما تصبح النواة حارة بما يكفي.

كوارث: نحتاج إليها لتفسير خصائص محددة واستثناءات. تتعدل سطوح الكواكب وأغلفتها الجوية بشكل كبير بسبب الاصطدام الأخير والكبير الذي تتعرض له.

أمثلة: بالنسبة لكوكب الأرض، قمرنا ووجود الماء القادم من المذنبات -لا تحتفظ به الأرض بالأصل- وأيضًا تركيب كوكب عطارد، دوران كوكب الزهرة وسرعة كوكب أورانوس.

الحطام: تبقى بعض الكويكبات في حزام الكويكبات -قد يصبح كوكبًا إن لم يكن لكوكب المشتري- أو حزام كايبر-Kuiper، ويتم قذف بعضها الآخر بعيدًا بسبب مساعدة الجاذبية خلال التصادمات القريبة (سحابة Oort)؛ يبقى بعض الغبار في قرص من الغبار في مستوى النظام الشمسي، نستطيع أن نراه من الضوء الفلكي الذي يبعثره.

كم يبلغ كبره؟

مدار بلوتو بمقدار 40 وحدة فلكية، حزام كايبر بين 30 إلى 100 وحدة فلكية، تتوسع سحابة Oort حتى 50000 إلى 100000. أقرب نجم على بعد حوالي 300000 وحدة فلكية.

ما الدليل الذي نملكه؟

صخور الأرض والقمر: يتم رصدها بفضل عناصرها المشعة، الأقدم على الإطلاق منذ 4.5 مليار عام.

الأحجار النيزكية: أقدم الأجسام في نظامنا الشمسي عمرها 4.57 مليار عام، وقد وجدت حبيبات بأبعاد ميليمترية في هذه الأحجار. أعطتنا بعضها دليلًا بانفجار نجم في جوارنا أثناء تشكل النظام الشمسي وقد تكون الشمس جزءًا من الكتلة.

الاكتشافات والتجارب: أرسلت مركبة فضائية لمراقبة الكويكبات المتكوّن من الصخور الأولية مثل “NEAR” في كويكب “Eros” و” Hayabusa” لكويكب “Itokawa” والمذنبات “Rosette” وجمع عينات من الرياح الشمسية “Genesis”. أعيد خلق ظروف مشابهة في رحلة لمكوك فضائي.

الجوار الشمسي: أظهر تركيبه دليلًا على بعض أنواع الانفجارات القديمة. على سبيل المثال، يبدو أننا في داخل فقاعة ضخمة ذات جدران على بعد حوالي 70 سنة ضوئية. أبعد من ذلك نستطيع أن نرى أنظمة كوكبية أولية أخرى في مكان حدوث تلك العملية الآن.

المصدر