Планетная космогония

Начальный диск на 98-99% состоял из водорода и гелия. Остальные элементы были представлены в ничтожном количестве, однако именно с их наличием сегодня связывают возникновение планет. При остывании облака тугоплавкие вещества (такие как железо, кремний, титан, никель, их соединения и др.) начинали конденсироваться в пылинки. Но для конденсации таких газов как водород и гелий понадобились бы столь низкие температуры и высокие давления, что в естественных условиях газопылевого облака такой конденсации никогда бы не произошло. Кроме того, в до планетном облаке не было подходящих условий для существования большинства веществ в жидком состоянии.      Поэтому газы, более тяжёлые, чем гелий и водород, сразу образовывали твёрдые частицы, жидкую фазу. Так же, к примеру, ведут себя пары воды на Марсе.

Благодаря относительно большой массе, пылинки стремились приобрести более устойчивое движение, перемещаясь к центру диска. Постепенно образовался тонкий пылевой диск внутри толстого газопылевого. С охлаждением облака, число и размеры пылинок росли, плотность пылевого диска увеличивалась, а остальная часть начального диска становилась всё разреженнее. В конце концов, пылевой диск стал во много раз тоньше своего диаметра.

Состав этого пылевого диска был неодинаков в разных его частях и зависел от расстояния до Солнца. Внутренние прогретые Солнцем области состояли только из пылинок тугоплавких веществ. С удалением от центрального светила температура падает, и всё больше веществ могло образовывать твёрдые частички. Водяные пары, например, судя по современным исследованиям, могли переходить в лёд только где-то в районе орбиты Юпитера. С удалением от Солнца падала также и плотность диска. Солнечный ветер выдувал лёгкие молекулы газа из внутренних частей Солнечной системы быстрее, чем из внешних. Из-за этого газ вскоре почти покинул близкие к Солнцу области.

Постепенное охлаждение облака способствовало образованию бессчётного количества соединений, по большей части входивших в растущие пылинки. По законам физики, газы конденсируются именно на уже существующих пылинках, нежели образуют новые.

Ко времени, когда завершилось образование тонкого пылевого диска, его плотность в десятки раз превышала плотность окружающего газа. Размеры твёрдых частиц достигли нескольких сантиметров. Диск стал, как говорят, гравитационно-неустойчивым: случайные уплотнения в нём не рассеивались, а наоборот росли, а разрежения - опустошались за счёт увеличения уплотнений. Этот процесс завершился образованием миллионов тел размером в несколько километров. Такие тела и стали зародышами планет. Их назвали планетезималями. Состав их был неодинаков, в соответствие с температурными условиями и плотностью изначального диска, которые, зависели от расстояния до Солнца.

В течение последующих нескольких сот миллионов лет шёл рост самых больших до планетных тел и разрушение малых. Малые до планетные тела также выбрасывались из Солнечной системы гравитационным влиянием массивных планетезималей.

Рост будущего Юпитера шёл быстрее всего: он находился в той области Солнечной системы, где уже образовывались ледяные водные частицы. Они-то и способствовали быстрому начальному росту гиганта. Вторым важным обстоятельством роста Юпитера, давшим ему преимущество перед остальными планетами-гигантами, было более близкое его расположение к Солнцу, где плотность пылевого диска была выше. Зародыши Сатурна, Урана и Нептуна из-за меньшей плотности диска в районах их образования отстали в росте от Юпитера. Юпитер успел вобрать в свою атмосферу огромное количество газа, пока тот ещё не был рассеян солнечным ветром. Сегодня мы видим, что Юпитер больше всех остальных планет вместе взятых по массе.

Планеты земной группы, хотя и образовывались в самой плотной части до планетного диска, не смогли стать самыми массивными планетами Солнечной системы. Близко к Солнцу из-за высокой температуры и плотных потоков солнечного ветра твёрдые частицы образовывались без особого энтузиазма. Так Солнечная система получила маленькие планеты около Солнца, состоящие, в основном из кремния, железа и их соединений. Среди этих планет только Венера и Земля обладают достаточными массами, чтобы удерживать возле себя атмосферу, да и то состоящую лишь из тяжёлых газов, молекулы которых не так проворны. Поэтому Луна и Меркурий не имеют газовой оболочки, а Марс почти всю её уже растерял.

Планеты-гиганты имеют твёрдые ядра в 2-3 массы Земли и мощную газовую оболочку. После того, как зародыши этих планет достаточно выросли, чтобы удерживать молекулы газа. Так как газа с каждым годом становилось всё меньше, атмосферы планет-гигантов развились по-разному. Первым вырос зародыш Юпитера. Ко времени, когда нужную массу обрёл Сатурн, газа осталось значительно меньше, и теперь Сатурн втрое уступает по массе Юпитеру. Уран и Нептун ещё в шесть раз беднее своими атмосферами