Η προέλευση του ηλιακού συστήματος
Χρονολόγιο εξερεύνησης

Άρθρο, Νοέμβριος 2001

Η τρέχουσα θεωρία για το πως δημιουργήθηκε το ηλιακό μας σύστημα, βασίζεται στις παρατηρήσεις των τηλεσκοπίων, δορυφόρων αλλά και στην βασική θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Φυσικά οι νέες εξελίξεις στο θέμα των πλανητών σε άλλα αστρικά συστήματα, προσθέτουν νέα δεδομένα, που δεν έχουν περιληφθεί εδώ.

1. Ένα νέφος του διαστρικού αερίου και σκόνης (το "ηλιακό νεφέλωμα") σε κάποια στιγμή περνάει μιά φάση διαταραχής και καταρρέει κάτω από τη βαρύτητά του. Η διαταραχή αυτή θα μπορούσε να είναι, παραδείγματος χάριν, ένα κύμα κλονισμού από ένα κοντινό σουπερνόβα. 

2. Καθώς το νέφος καταρρέει, θερμαίνεται και συμπιέζεται στο κέντρο. Θερμαίνεται τόσο ώστε η σκόνη ατμοποιείται. Η αρχική κατάρρευση πρέπει να λαμβάνει σε χρόνο λιγότερο από 100.000 έτη.

3. Το κέντρο συμπιέζεται αρκετά ώστε αρχίζει να γίνεται ένας πρωτοαστέρας και το υπόλοιπο του αερίου αρχίζει να περιφέρεται γύρω από αυτό. Το μεγαλύτερο όμως μέρος αυτού του αερίου ρέει προς το εσωτερικό και συγκεντρώνεται στη μάζα του αστεριού που μόλις διαμορφώθηκε, αλλά το υπόλοιπο αέριο περιστρέφεται. Η φυγόκεντρος δύναμη αποτρέπει κάποια ποσότητα από το αέριο από το να φθάσει στο αστέρι. Αντί αυτού, διαμορφώνει έναν "δίσκο προσαύξησης" γύρω από το αστέρι. Ο δίσκος αυτός ακτινοβολεί μακριά την ενέργειά του και ψύχεται συνεχώς.

4. Πρώτη παρατήρηση. Ανάλογα με τις λεπτομέρειες, το αέριο που περιστρέφεται γύρω από το νεαρό αστέρι ή πρωτοαστέρι μπορεί να είναι ασταθές και να αρχίσει να συμπιέζεται κάτω από τη βαρύτητά του. Αυτό παράγει ένα διπλό αστέρι. Εάν αυτό δεν γίνει...

5. Το αέριο ψύχεται αρκετά για να κάνει το μέταλλο, το βράχο και (σε αρκετή μακριά απόσταση από το αστέρι που διαμορφώθηκε) τον πάγο που συμπυκνώνεται σε μικροσκοπικά σωματίδια (δηλ. κάποια ποσότητα του αερίου επιστρέφει σε μορφή σκόνης). Τα μέταλλα συμπυκνώνονται σχεδόν μόλις   διαμορφώνεται ο δίσκος προσαύξησης (πριν 4.55-4.56 δισεκατομμύρια έτη, σύμφωνα με τις μετρήσεις των ισοτόπων ορισμένων μετεωριτών). Ο βράχος όμως συμπυκνώνεται λίγο αργότερα (πριν μεταξύ 4.4 και 4.55 δισεκατομμύρια έτη).

6. Τα σωματίδια της σκόνης συγκρούονται το ένα με το άλλο και σχηματίζονται μεγάλα σώματα. Αυτό συνεχίζεται έως ότου φτάνουν τα σώματα να έχουν το μέγεθος λίθων ή μικρών αστεροειδών.

7. Η αύξηση συνεχίζεται. Καθώς το μεγαλύτερο από αυτά τα σώματα γίνεται αρκετά μεγάλο, ώστε να έχει ένα σημαντικό πεδίο, η ανάπτυξη τους επιταχύνεται. Η βαρύτητά τους (ακόμα κι αν είναι πολύ μικρή) τα κάνει να ασκούν μια δύναμη πάνω στα μικρότερα  σώματα κι έτσι τραβά ακόμη περισσότερο τα μικρότερα  σώματα, και πολύ γρήγορα, τα μεγάλα αντικείμενα έχουν συσσωρεύσει, όλη την στερεά ύλη που βρίσκεται κοντά τους, πάνω στην τροχιά τους.
   Πόσο μεγάλοι θα γίνουν αυτοί οι πλανήτες εξαρτώνται από την απόστασή που έχουν από το αστέρι και την πυκνότητα και τη σύνθεση του πρωτοπλανητικού νεφελώματος.
   Στο ηλιακό μας σύστημα, οι θεωρίες λένε ότι αυτό είναι για το εσωτερικό ηλιακό σύστημα, ένα μέγεθος ενός μεγάλου αστεροειδούς έως το μέγεθος της σελήνης, και μια έως δεκαπέντε φορές το γήινο μέγεθος, στην περιοχή του εξωτερικού ηλιακού συστήματος.
   Υπάρχει ένα μεγάλο άλμα στο μέγεθος κάπου μεταξύ των σημερινών τροχιών του Άρη και Δία : η ενέργεια από τον ήλιο θα είχε αφήσει τον πάγο σαν έναν ατμό στις πιό κοντινές αποστάσεις, έτσι η στερεά, προσαυξημένη ύλη θα γινόταν πολύ πιό συνηθισμένη πέρα από μια κρίσιμη απόσταση από τον ήλιο. Η προσαύξηση αυτών των "πλανητοειδών" σωμάτων θεωρείται πως παίρνει μερικές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια έως περίπου είκοσι εκατομμύρια έτη, με τον πιο ακραίο πλανήτη να παίρνει τον μεγαλύτερο χρόνο για να σχηματισθεί.

8. Δύο πράγματα ακόμη και το δεύτερο σημείο που σταματάμε. Πόσο μεγάλα ήταν εκείνοι οι πρωτοπλανήτες και πόσο γρήγορα διαμορφώθηκαν;
   Σε αυτή τη φάση, περίπου 1 εκατομμύρια έτη μετά από το ψυχθέν νεφέλωμα, το αστέρι θα παρήγαγε έναν πολύ ισχυρό ηλιακό άνεμο, ο οποίος θα έσπρωχνε μακριά όλο το αέριο που είχε αφεθεί στο πρωτοπλανητικό νεφέλωμα. Εάν ένας πρωτοπλανήτης ήταν αρκετά μεγάλος, αρκετά σύντομα, η βαρύτητά του θα ωθούσε στο νεφέλωμα αέριο, και θα γινόταν ένας γίγαντας αερίου. Αν όχι, θα παρέμενε ένας βράχος ή ένα παγωμένο σώμα.

9. Σε αυτό το σημείο, το ηλιακό σύστημα αποτελείται μόνο από τα στερεά, πρωτοπλανητικά σώματα και τους αέριος γίγαντες. Τα "πλανητοειδή" σώματα θα συγκρούονται αργά το ένα με το άλλο και θα γίνονταν πιό ογκώδη.

10. Τελικά, μετά από δέκα έως εκατό εκατομμύρια έτη, το σύστημα καταλήγει να έχει δέκα πλανήτες, σε σταθερές τροχιές, και αυτό είναι το ηλιακό μας σύστημα. Αυτοί όμως οι πλανήτες και οι επιφάνειές τους, τροποποιήθηκαν πάρα πολύ από τότε που δημιουργήθηκαν, λόγω των μεγάλων συγκρούσεων που τους με αστεροειδείς ή κομήτες (π.χ. η σύνθεση, κατά ένα μεγάλο μέρος, των μετάλλων του πλανήτη Ερμή ή του Φεγγαριού).

Χρονολόγιο της εξερεύνησης του Ηλιακού μας συστήματος

Πριν το 1600, οι άνθρωποι γνώριζαν μόνο 8 σώματα και βέβαια τους 'σταθερούς' αστέρες. Ενώ η κυρίαρχη θεωρία ήταν η γεωκεντρική θεωρία του Πτολομαίου. Τα γνωστά αστρονομικά σώματα ήταν : η Γη (βέβαια), ο Ήλιος, το Φεγγάρι μας, ο Ερμής, η αφροδίτη, ο Άρης, ο Δίας και ο Κρόνος.

Ο 17ος αιώνας

Το 1610 ο Γαλιλαίος πρώτος έστεψε το τηλεσκόπιο του στον ουρανό και το ο κόσμος ξεδιπλώθηκε μπροστά του. Από τα τέλη του 17ου αιώνα, 9 νέα σώματα ανακαλύφθηκαν και η ηλιοκεντρική θεωρία του Κοπέρνικου άρχισε να γίνεται ευρέως αποδεκτή. Ο συνολικός αριθμός των γνωστών σωμάτων διπλασιάστηκε και έγινε 17:

    Callisto   1610   Galileo
    Europa     1610   Galileo
    Ganymede   1610   Galileo
    Io         1610   Galileo
    Titan      1655   Huygens
    Iapetus    1671   Cassini
    Rhea       1672   Cassini
    Dione      1684   Cassini
    Tethys     1684   Cassini

Ο 18ος αιώνας

Μόνο 5 νέα σώματα (δεν μετράμε βέβαια τους κομήτες) ανακαλύφθηκαν τον 18ο αιώνα (όλα από τον William Herschel) φθάνοντας έτσι συνολικά σε 22:

    Uranus     1781   Herschel
    Oberon     1787   Herschel
    Titania    1787   Herschel
    Enceladus  1789   Herschel
    Mimas      1789   Herschel

Ο 19ος Αιώνας

Ο αριθμός των σωμάτων του ηλιακού μας συστήματος αυξήθηκε δραματικά το 19ο αιώνα, με την ανακάλυψη  των αστεροειδών (464 των οποίων ήταν γνωστοί μέχρι το 1899) αλλά μόνο 9 ήταν τα πιό "μεγάλα" σώματα που ανακαλύφθησαν. Ο αριθμός των μεγάλων σωμάτων έφθασε τα 31 (σχεδόν διπλάσια από ό,τι τον 17ο αιώνα):

     Neptune    1846   Adams, Le Verrier
    Triton     1846   Lassell
    Hyperion   1848   Bond
    Ariel      1851   Lassel   
    Umbriel    1851   Lassell
    Phobos     1877   Hall 
    Deimos     1877   Hall
    Amalthea   1892   Barnard   
    Phoebe     1898   Pickering

Ο 20ος αιώνας

Στον 20ο αιώνα, άλλα 40 πιό μεγάλα σώματα ανακαλύφθηκαν (και χιλιάδες κομήτες και αστεροειδείς) 27 από τον Voyager, φθάνοντας τα στον αριθμό 73:

    Himalia    1904   Perrine
    Elara      1905   Perrine
    Pasiphae   1908   Melotte
    Sinope     1914   Nicholson
    Pluto      1930   Tombaugh
    Carme      1938   Nicholson
    Lysithea   1938   Nicholson
    Miranda    1948   Kuiper
    Nereid     1949   Kuiper
    Ananke     1951   Nicholson
    Janus      1966   Dollfus
    Leda       1974   Kowal
    Charon     1978   Christy
    Adrastea   1979   Jewitt
    Metis      1979   Synnott
    Thebe      1979   Synnott
    Epimetheus 1980   Walker
    Atlas      1980   Terrile
    Calypso    1980   Pascu 
    Helene     1980   Laques
    Pandora    1980   Collins
    Prometheus 1980   Collins
    Telesto    1980   Reitsema
    Puck       1985   Voyager 2
    Belinda    1986   Voyager 2
    Bianca     1986   Voyager 2
    Cordelia   1986   Voyager 2
    Cressida   1986   Voyager 2
    Desdemona  1986   Voyager 2
    Juliet     1986   Voyager 2
    Ophelia    1986   Voyager 2
    Portia     1986   Voyager 2
    Rosalind   1986   Voyager 2
    Despina    1989   Voyager 2
    Galatea    1989   Voyager 2
    Larissa    1989   Voyager 2
    Naiad      1989   Voyager 2
    Proteus    1989   Voyager 2
    Thalassa   1989   Voyager 2
    Pan        1990   Showalter
    Caliban    1997   Gladman 
    Sycorax    1997   Nicholson
    1986 U 10  1999   Karkoschka 
    Prospero   1999   Holman
    Setebos    1999   Kavelaars
    Stephano   1999   Gladman