Nastanak kosmogonije

Prvi ko se bavio proučavanjem porekla Sunčevog sistema bio je Deskarates 1644. godine. U poslednjih tri stotine godina mnogi poznati naučnici, uključujući i Kanta, Laplasa, Džinsa, Hojla, itd, bavili su se ovim problemom i postavili su neke potpuno različite teorije.

Danas je, sintezom saznanja astronomije, fizike, hemije moguće eliminisati neke teorije i proceniti verovatnoću drugih. Trenutno izgleda da je najtačnija Laplasova teorija protosolarne magline ili neka njena usavršena varijanta. Po ovoj teoriji, Sunce i planete su nastali istovremeno iz oblaka međuzvezdanog gasa koji je kolapsirao pre oko 4,6 milijardi godina. Brzorotirajuća protosolarna maglina nastala je iz ovog oblaka kao gasoviti disk. Sunce je nastalo u centralnom delu diska, dok su se planete formirale od spoljnih delova diska.

Zanimljivo je da u astronomiji najmanje razumemo one pojave koje su za nas više vezane. Tako na primer bolje poznajemo unutrašnju strukturu Sunca nego strukturu Zemlje, a takođe više znamo o evoluciji zvezda nego o poreklu Sunčevog sistema. Možemo da posmatramo hiljade zvezda, ali samo jedan Sunčev sistem i to je ono što nam predstavlja problem. Biolog, na primer, koji bi bio u mogućnosti da ispituje samo jednu vrstu drveća teško bi se snalazio sa proučavanjem evolucije.

Odakle će da počnemo naš put ka otkrivanju porekla Sunčevog sistema? Kako da rekonstruišemo tok događaja, njihove uzroke i posledice, koji su doveli do nastanka Sunca, sa planetama koje kruže oko njega i sa satelitima oko tih planeta?
Za poslednjih trista godina brojni astronomi su pokušavali da objasne poreklo Sunčevog sistema. Oni su koristili savremene metode posmatranja da bi prikupili što više podataka iz kojih bi mogli da “sklope” jedan dobar model nastanka Sunčevog sistema. Mnogi istraživači su ove postupke sledili godinama, dodavali ili usavršavali njihove postojeće modele, ili čak sklapali potpuno nove, na osnovu najsavremenijih otkrića. Na primer Fred Hojl je konstruisao mnogo modela, koji u sebi sadrže mnogo malo zajedničkog.

Kao rezultat ovoga danas postoji veliki broj međusobno protivurečnih modela. Nijedan model nije potpuno prihvatljiv, a mali je broj onih koji potpuno mogu da budu odbačeni. Uzrok ove konfuzije je taj, što je teško naći kriterijum za određivanje ispravnosti ovih modela. Svi modeli se vrlo lako prilagođavaju novim posmatranjima ali njihova mogućnost da predvide buduća događanja je prilično loša.

Podela teorija

Teorije o poreklu Sunčevog sistema mogu se podeliti na nekoliko različitih načina. Osnovna podela se zasniva razlici u početnim uslovima. Grupe se mogu definisati na različite načine, ali jedna od najprihvaćenijih podela je podela prema odgovorima koje hipoteze daju na dva pitanja:

1. Da li su Sunce i planete nastali od istog međuzvezdanog materijala, ili drugim rečima da li su oni kogenerički?
2. Da li su planete nastale od međuzvezdanog materijala ili od zvezdanog materijala (tj. od međuzvezdanog materijala koji je prethodno bio u sastavu neke zvezde)?

Na osnovu odgovora koje hipoteze daju na ova dva pitanja mogu se formirati četiri grupe različitih hipoteza.
Prema hipotezama prve grupe Sunce i planete nastali su istovremeno iz istog oblaka međuzvezdanog gasa. Ovakav pristup prvi je predložio Kant, a kasnije ga je razvio Laplas. Prema ovom tipu hipoteza smatra se da je posle fragmentacije međuzvezdanog oblaka nastao diskoliki i brzorotirajući oblak gasa. Iz centralnog dela ovog diska kontrakcijom materijala nastalo je Sunce, a od spoljnih delova nastale su planete. Ovom tipu hipoteza, pored već pomenute Kant-Laplasove, pripadaju i Kuiperove i neke Hojlove hipoteze.

Druga grupa hipoteza takođe tvrdi da su planete nastale iz oblaka međuzvezdanog materijala, ali u ovom slučaju oblak je zarobilo već formirano Sunce. Tipičan scenario ovih hipoteza je sledeći: Sunce, koje je već evoluiralo do određenog stadijuma, prolazi kroz jedan od mnogih gustih oblaka gasa u našoj galaksiji. Gravitaciono polje Sunca prilikom tog prolaska zarobljava delove okolnog gasa. Zahvaćeni materijal kasnije počinje da kruži oko Sunca i od njega se formira maglina identična sa onom u Laplasovoj hipotezi.

Ovom tipu hipoteza pripadaju hipoteze Alfvena (Alfven) i Arheniusa (Arrhenius). Oni smatraju da je mlado Sunce nastalo ne ostavljajući za sobom ostatke oblaka gasa, ali da je ono imalo vrlo jako magnetno polje. Gravitaciono polje Sunca je privlačilo okolni međuzvezdani materijal. Neutralni atomi galaktičkog gasa kretali su se ka Suncu i bivali su jonizovani. Kada bi se ovo desilo ovi atomi bivali bi zarobljeni uticajem magnetnog polja i počinjali su da rotiraju oko Sunca. Na ovakav način nastao je omotač teže isparljivih elemenata, postepeno je dolazilo do sažimanja a kasnije i do nastanka planeta. Suprotno prethodnim modelima, interesantno je da u ovom slučaju ne postoji masivan oblak međuzvezdanog gasa iz kojeg su nastali Sunce i planete, već se međuzvezdani materijal postepeno sakuplja.

Trećoj grupi modela pripadaju hipoteze prema kojima se smatra da je Sunce u toku nastanka bilo binarna zvezda, tj. Sunce je imalo svog pratioca. Iz nekog razloga ovaj Sunčev pratilac se raspao, a njegov materijal se rasturio po svemiru. Deo ovog zvezdanog gasa ostao je zarobljen Sunčevom gravitacijom i formirao je oblak identičan onima iz prethodnih hipoteza. Ovakve hipoteze često se sreću u naučnoj literaturi, a najpoznatiji zastupnik ovog tipa hipoteza bio je Litelton (Lyttelton). U ovom slučaju materijal od koga se formirao planetarni oblak je zvezdanog porekla (zbog toga što je pre toga pretrpeo procese nuklearnih reakcija, koje su se odigravale u unutrašnjosti raspadnute zvezde), ali poreklo materijala Sunca i ovog oblaka je kogeričko zbog toga što su zvezde nastale istovremeno.

Četvrtoj grupi pripadaju modeli koji uključuju sudare zvezda. Veruje se da je zvezdani oblak prošao u blizini Sunca. Jak gravitacioni uticaj Sunca doveo je do “čupanja” materijala iz spoljnih slojeva ovog zvezdanog oblaka; zatim se ovaj materijal raširio po okolnom prostoru i počeo je da rotira oko Sunca. Ovakav model zastupali su Džns (Jeans) i Džefrejs (Jeffreys), početkom ovog veka. Kasnije je Vulfson (Woolfson) takođe zastupao ovaj model, ali u nešto izmenjenom obliku. Ovakav model zahteva zvezdani materijal, ali u ovom slučaju materijal od koga su sagrađeni Sunce i planetarni oblak nisu kogeneričkog porekla.

Ova podela hipoteza o poreklu Sunčevog sistema može se iskazati i na malo drugačiji način, i to:

• hipoteze hladne magline
• sudarne hipoteze
• hipoteze vruće magline.

Bez obzira kako da grupišemo teorije sve one moraju da dovedu do nastanka Sunčevog sistema onakvog kakvog ga poznajemo. Poznato nam je 9 fundamentalnih odlika Sunčevog sistema, i to:

1. Svaka planeta je relativno izolovana u prostoru – planete postoje kao nezavisna tela na određenim rastojanjima od Sunca; one nisu zajedno, grubo rečeno svaka planeta se otprilike nalazi na dva puta većem rastojanju o Sunca nego njen unutrašnji sused.
2. Orbite planeta su skoro kružnice – ustvari, sa izuzetkom Merkura i Plutona, za koje se svi slažu da su posebni slučajevi, svaka planeta kruži oko Sunca po putanji koja je skoro kružnica. Orbita Merkura od ovog pravila odstupa najverovatnije zbog ogromnog gravitacionog uticaja Sunca, dok u slučaju Plutona neki naučnici smatraju da je on ustvari odbegli satelit Neptuna.
3. Orbite planeta leže u skoro istoj ravni – rani kojima pripadaju orbite planeta stoje jedna u odnosu na drugu pod uglom od samo nekoliko stepeni. Drugim rečima, Sunčev sistem ima oblih vrlo tankog diska. Ponovo su izuzetak Merkur i Pluton, najverovatnije iz istih, već pomenutih, razloga.
4. Smer rotacije planeta oko Sunca identičan je sa smerom rotacije Sunca oko svoje ose – pored ovoga važno je i da se ravni orbita planeta nalaze u ravni ekvatora Sunca.
5. Većina planeta rotira oko svoje ose u istom smeru kao i Sunce – ovo tvrđenje nije tako opšte kao prethodna iz tog razloga što se tri planete, Venera, Uran i Pluron, ne ponašaju tako. Venera sporo rotira u suprotnom smeru; Uran “leži” na svom “boku”, tj. njegovi polovi se nalaze skoro u ravni orbite; a Pluton, kao što smo već primetili, odstupa od svih pravila.
6. Većina satelita rotira oko planeta u istom smeru u kojem planete rotiraju oko svoje ose – neki sateliti, kao na primer oni oko Jupitera, predstavljaju umanjen Sunčev sistem, putuju oko svoje matične planete po orbitama koje leže u ravni ekvatora matične planete i rotiraju u istom smeru u kom rotira i matična planeta oko svoje ose. Ovakva sličnost između Sunčevog sistema i sistema satelita oko velikih planeta morala je biti određena početnim uslovima prilikom nastanka Sunčevog sistema.
7. Postoje velike razlike između planeta – unutrašnje planete Zemljinog tipa su gušće, guste atmosfere, sporo rotiraju i imaju malo ili uopšte nemaju satelite. Njihova suprotnost su spoljne planete ili planete Jupiterovog tipa (sa izuzetkom Plutona, naravno). Ove planete su male gustine, vrlo retke atmosfere, brze rotacije i sa mnogo satelita.
8. Asteroidi su vrlo stara tela, po karakteristikama ne mogu se uvrstiti ni u unutrašnje ni u spoljašnje planete, kao ni u njihove satelite – orbita asteroidnog pojasa je, kao i orbite planeta, skoro savršena kružnica. Takođe smatra se da su asteroidi sagrađeni od primitivnog materijala, koji nije evoluirao, a meteoriti koji padaju na Zemlju su najstarije poznate stene.
9. Komete su prastara i ledena tela koja ne moraju biti u ravni ekliptike i nalaze se na ogromnom rastojanju od Sunca – smatra se da je ostojanje Ortovog oblaka koji okružuje Sunce na daljini od oko 50 hiljada astronomskih jedinica u direktnoj vezi sa procesom nastanka Sunčevog sistema.

Sve ove činjenice uzete zajedno strogo uslovljavaju visok stepen reda u Sunčevom sistemu. Struktura celog Sunčevog sistema je prilično jedinstvena, starost njegovih članova je približna, pa je onda i skoro nemoguće da je jedan ovako skladan sistem nastao na neki slučajan način. Celokupna organizacija uslovljava jedinstven nastanak, negde pre oko 4,6 milijardi godina.

Nijedna od postojećih teorija o poreklu Sunčevog sistema ne daje kompletne odgovore na sva ova pitanja i nijedna od njih ne objašnjava u potpunosti nastanak Sunčevog sistema. Sve one su delimične teorije, ali u zajedno dosta dobro objašnjavaju poreklo i nastanak Sunčevog sistema.