Солнечная Система - как возникла? (Ученые назвали число этапов формирования Солнечной системы)

КосмоНовости современной науки:

Ученые назвали число этапов формирования Солнечной системы

Художественное представление двухэтапной аккреции планетизималей Солнечной системы. 

На переднем плане образуются планеты земной группы, на заднем - планеты внешней зоны

Ученые из Великобритании, Германии и Швейцарии представили новую теоретическую модель двухэтапного формирования планет Солнечной системы. По мнению авторов, она прекрасно объясняет различия в химическом и изотопном составе тел внутренней и внешней частей нашей планетной системы. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Известно, что внутренние планеты Солнечной системы — так называемые планеты земной группы: Земля, Венера и Марс — небольшие и содержат в расчете на общую массу очень мало воды и других летучих компонентов, в то время как планеты внешней зоны огромные и влажные. Существенно различаются эти две группы и по изотопному составу слагающих их элементов. Ученые давно ищут ответ на вопрос, откуда появились эти различия, если все планеты сформировались из единого протопланетного облака.

Исследователи из Оксфордского университета, Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана, Байройтского и Цюрихского университетов, а также Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе предложили для объяснения хронологии образования планет и разделения летучих и изотопных компонентов во внутренней и внешних частях Солнечной системы двухэтапную модель аккреции планетизималей — мелких небесных тел, из которых в процессе слипания образовались протопланеты.

В соответствии с этой моделью, протопланеты земной группы образовались раньше и были сильно разогреты за счет радиоактивного распада изотопа алюминия-26. Внутреннее плавление привело к формированию железных ядер и дегазации с потерей летучих компонентов.

Внешние протопланеты начали аккрецию позже и с меньшим радиогенным нагревом, поэтому сохранили большую часть своих первоначально захваченных из протопланетного облака летучих веществ. Таким образом, внутренняя и внешняя части Солнечной системы на самом раннем этапе своей истории пошли двумя разными эволюционными путями.

"Различные временные интервалы формирования двух популяций планетезималей означают, что их внутренние тепловые двигатели радиоактивного распада существенно различаются, — приводятся в пресс-релизе Оксфордского университета слова ведущего автора исследования доктора Тима Лихтенберга (Tim Lichtenberg) из Департамента физики атмосферы, океана и планет. — Планетезимали внутренней Солнечной системы быстро стали очень горячими, образовали внутренние магматические океаны, железные ядра и дегазировали, что в конечном итоге привело к образованию сухих планет. В сравнении с ними, внешние планетезимали Солнечной системы сформировались позже и, следовательно, испытали существенно меньший внутренний нагрев и, следовательно, ограниченное образование железного ядра и выделение летучих веществ".

Ученые отмечают, что теоретическая основа модели базируется на последних данных наблюдений за другими планетными системами во время их формирования и изучении метеоритов.

Численное моделирование и недавние наблюдения за протопланетными дисками показывают, что средние области дисков, в которых образуются планеты, имеют относительно низкий уровень турбулентности. В таких условиях, по мнению авторов, взаимодействия между частицами газово-пылевого диска и водой на границе ее перехода из газовой фазы в твердую могли вызвать ранний всплеск формирования планетезималей во внутренней части Солнечной системы. В итоге образовались две различные по своим физическим условиям зоны планетообразования, разделенные так называемой линией снега.

https://ria.ru/20210121/planety-1594059144.html

https://ria.ru/20210120/solntse-1593830014.html?in=t - Астрономы обнаружили "перья" в короне Солнца

ПыСы (добавление) : Кстати, может кому из КосмоФантастов пригодится в литтворчестве - Хим-состав Атмосфер наиболее пригодных для жизни планет Солнечной системы - в сравнении: 

Азотная атмосфера Земли (оксид азота): 

У поверхности Земли осушенный воздух содержит около 78,08 % азота (по объёму), 20,95 % кислорода, 0,93 % аргона и около 0,03 % углекислого газа. Объемная концентрация компонентов зависит от влажности воздуха — содержания в нём водяного пара, которое колеблется от 0,1 до 1,5 % в зависимости от климата, времени года, местности. Например, при 20 °С и относительной влажности 60 % (средняя влажность комнатного воздуха летом) концентрация кислорода в воздухе составляет 20,64 %. На долю остальных компонентов приходится не более 0,1 %: это водород, метан, оксид углерода, оксиды серы и оксиды азота и другие инертные газы, кроме аргона[154]. Также в воздухе всегда присутствуют твёрдые частицы (пыль — это частицы органических материалов, пепел, сажа, пыльца растений и др., при низких температурах — кристаллы льда) и капли воды (облака, туман) — аэрозоли. Концентрация твёрдых частиц пыли уменьшается с высотой. В зависимости от времени года, климата и местности концентрация частиц аэрозолей в составе атмосферы изменяется. Выше 200 км основной компонент атмосферы — азот. На высоте свыше 600 км преобладает гелий, а от 2000 км — водород («водородная корона»)

Марс:  Атмосфера Марса, снимок получен искусственным спутником «Викинг» в 1976 году. Слева виден «кратер-смайлик» Галле

Температура на планете колеблется от −153 °C на полюсах зимой[32] и до +20 °C[32][33] на экваторе летом (максимальная температура атмосферы, зафиксированная марсоходом «Спирит», составила +35 °C[34]), средняя температура — около 210 К (−63 °C)[1]. В средних широтах температура колеблется от −50 °C зимней ночью до 0 °C летним днем, среднегодовая температура — −50 °C[32]. Атмосфера Марса, состоящая в основном из углекислого газа, очень разрежена. Давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного — 6,1 мбар на среднем уровне поверхности. Из-за большого перепада высот на Марсе давление у поверхности сильно изменяется. Примерная толщина атмосферы — 110 км.По данным NASA (2004), атмосфера Марса состоит на 95,32 % из углекислого газа; также в ней содержится 2,7 % азота, 1,6 % аргона, 0,145 % кислорода, 210 ppm водяного пара, 0,08 % угарного газа, оксид азота (NO) — 100 ppm, неон (Ne) — 2,5 ppm, полутяжёлая вода водород-дейтерий-кислород (HDO) 0,85 ppm, криптон (Kr) 0,3 ppm, ксенон (Xe) — 0,08 ppm[2] (состав приведён в объёмных долях).По данным спускаемого аппарата АМС «Викинг» (1976), в марсианской атмосфере было определено около 1—2% аргона, 2—3% азота, а 95% — углекислый газ[35]. Согласно данным АМС «Марс-2» и «Марс-3», нижняя граница ионосферы находится на высоте 80 км, максимум электронной концентрации 1,7 × 105 электронов/см³ расположен на высоте 138 км, другие два максимума находятся на высотах 85 и 107 км[36].

Венера: 

Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа (96,5 %) и азота (3,5 %). Содержание других газов очень мало: диоксида серы — 0,018 %, аргона — 0,007 %, водяного пара — 0,003 %, у остальных составляющих — ещё меньше. В 2011 году учёные, работающие с аппаратом Venus Express, обнаружили у Венеры озоновый слой. Озоновый слой располагается на высоте 100 километров[29]. Для сравнения, озоновый слой Земли располагается на высоте 15-20 километров, а концентрация озона в нём на несколько порядков больше.

И́о или Иó  (др.-греч. Ἰώ) — спутник Юпитера, самый близкий к планете из четырёх галилеевых спутников. Ио имеет очень тонкую атмосферу, состоящую в основном из диоксида серы (SO2) с незначительным содержанием монооксида серы (SO), хлорида натрия (NaCl) и атомарных серы и кислорода. Плотность и температура атмосферы существенно зависят от времени суток, широты, вулканической активности и количества поверхностного инея. Максимальное атмосферное давление на Ио колеблется от 0,33×10−4 до 3×10−4 Па или от 0,3 до 3 нбар.

Ганиме́д (др.-греч. Γανυμήδης) — один из галилеевых спутников Юпитера, седьмой по расстоянию от него среди всех его спутников и крупнейший спутник в Солнечной системе. Его диаметр равен 5268 километрам, что на 2 % больше, чем у Титана (второго по величине спутника в Солнечной системе) и на 8 % больше, чем у Меркурия.

Приповерхностное давление атмосферы в 0,1 Па. В 1995 году у Ганимеда всё-таки была обнаружена очень слабая кислородная атмосфера (экзосфера), очень похожая на найденную у Европы. Это — достаточно убедительным подтверждением существования нейтральной атмосферы из молекул O2. Её концентрация, вероятно, находится в диапазоне 1,2·108—7·108 частиц/см3, что соответствует приповерхностному давлению в 0,2—1,2 мкПа]. Дополнительное указание на существование кислородной атмосферы Ганимеда — обнаружение по спектральным данным газов, вмороженных в лёд на его поверхности. Об обнаружении полос поглощения озона (O3) было сообщено в 1996 году[73]. В 1997 году спектральный анализ выявил линии поглощения димера (или двухатомного) кислорода. Такие линии поглощения могут возникать только если кислород находится в плотной фазе. Лучшее объяснение — что молекулярный кислород вморожен в лёд. Глубина димерных полос поглощения зависит от широты и долготы (но не от поверхностного альбедо) — они имеют склонность к уменьшению с широтой, в то время как тенденция для O3 противоположна[74]. Лабораторные эксперименты позволили установить, что при температуре в 100 K, характерной для поверхности Ганимеда, O2 растворяется во льду, а не собирается в пузырьки

Калли́сто (лат. Callisto; греч. Καλλιστώ) — второй по размеру спутник Юпитера (после Ганимеда), один из четырёх галилеевых спутников и самый удалённый среди них от планеты. Является третьим по величине спутником в Солнечной системе после Ганимеда и Титана.

У Каллисто была обнаружена крайне разреженная атмосфера из углекислого газа. Приповерхностное давление оценивается приблизительно в 7,5 ·10−12 бар (0,75 мкПа), а концентрация частиц — в 4·108 частиц/см3. Без пополнения такая атмосфера была бы утеряна за 4 дня (см. Диссипация атмосфер планет), и это значит, что она постоянно пополняется — очевидно, благодаря сублимации замёрзшего углекислого газа,[6] что согласуется с гипотезой о деградации валов кратеров вследствие сублимации льдов. Однако прямых наблюдений кислорода в атмосфере Каллисто ещё нет (на 2012 год). Наблюдения с «Хаббла» (HST) позволили установить верхний предел его концентрации, который согласуется с данными спутника «Галилео» об ионосфере[44]. В то же время HST обнаружил конденсированный кислород на поверхности Каллисто

Евро́па (др.-греч. Ἐυρώπη), или Юпитер II — шестой спутник Юпитера, наименьший из четырёх галилеевых спутников. Разреженная атмосфера Европы состоит в основном из молекулярного кислорода (O2), образовавшегося в результате разложения льда на водород и кислород под действием солнечной радиации и другого жёсткого излучения (лёгкий водород при столь низком тяготении улетучивается в космос). Кроме того, там обнаружены линии атомарного кислорода и водорода. Кроме того, в атмосфере Европы обнаружены атомы натрия и калия. Первого там в 25 раз больше, чем второго (в атмосфере Ио — в 10 раз, а в атмосфере Ганимеда он не обнаружен вовсе). Атмосферное давление на поверхности Европы примерно равно 0,1 мкПа (но не более одного микропаскаля), или в 1012 раз ниже земного[6].

В отличие от кислорода в атмосфере Земли, кислород Европы не биологического происхождения. Атмосфера формируется посредством радиолиза поверхностного льда (разложения его молекул под воздействием радиации)[85]. Солнечное ультрафиолетовое излучение и заряженные частицы (ионы и электроны) из магнитосферы Юпитера сталкиваются с ледяной поверхностью Европы, расщепляя воду на её составляющие — кислород и водород. Они частично адсорбируются поверхностью, а частично покидают её, образуя атмосферу[86]. Молекулярный кислород — основной компонент атмосферы, поскольку у него длительный период жизни. После столкновения с поверхностью его молекула не остаётся на ней (как молекула воды или перекиси водорода), а улетает обратно в атмосферу. Молекулярный водород Европу быстро покидает, поскольку он достаточно лёгкий и при столь низком тяготении улетучивается в космос.Наблюдения показали, что часть молекулярного кислорода, произведённого радиолизом, всё-таки остаётся на поверхности. Существует предположение, что этот кислород может попасть в океан (благодаря геологическим явлениям, перемешивающим слои льда, а также через трещины) и там способствовать гипотетическим биологическим процессам[89]. Согласно одной из оценок, за 0,5 млрд лет (предполагаемый максимальный возраст поверхностного льда Европы) концентрация кислорода в этом океане может достигнуть значений, сравнимых с его концентрацией в океанских глубинах Земли[90]. По другим расчётам, для этого достаточно всего нескольких миллионов лет

**************

Детали и подробности по данной Теме (Планеты Солнечной Системы)  можно посмотреть и обсудить в систематизированном блоге-обсуждалке на АТ: "Космобродилка" (https://author.today/post/138500 ) - специализированный, постоянно действующий междусобойчик-флудилка для Авторов АТ, пишущих в жанрах Космической Научной Фантастики и Твердой НФ.