یکی از اساسی‌ترین پرسش‌های ذهن بشر و به ویژه ستاره‌شناسان همواره این بوده است: خورشید و سیارات منظومه شمسی ما چگونه به وجود آمده‌اند؟ این پرسشی است که محققان با کاوش در اعماق منظومه شمسی، در تلاش برای یافتن پاسخ آن هستند. در طول تاریخ، نظریه‌های متعددی در مورد پیدایش سیارات مطرح شده است. قرن‌ها باور بر این بود که زمین مرکز جهان است، لذا درک درستی از منشاء خود نداشتیم.

در گذشته، نظریه‌هایی مطرح می‌شد که سیارات را قطعاتی جدا شده از خورشید می‌دانستند که به تدریج سرد و جامد شده‌اند. برخی دیگر، با رویکردی غیرعلمی، پیدایش منظومه شمسی را به آفرینش توسط موجودی الهی در چند روز نسبت می‌دادند. اما حقیقت، بسیار شگفت‌انگیزتر و پیچیده‌تر است و همچنان با داده‌های رصدی و مشاهدات نجومی در حال تکمیل شدن است.

با افزایش آگاهی ما از جایگاه خود در کهکشان، سوال چگونگی آغاز و تکامل منظومه شمسی را دوباره ارزیابی کرده‌ایم. اما برای یافتن منشاء واقعی منظومه شمسی، ابتدا باید شرایطی را که یک نظریه معتبر باید برآورده کند، مشخص کنیم. به عبارت دیگر، هر نظریه‌ای که قصد دارد منشاء منظومه شمسی را توضیح دهد، باید بتواند ویژگی‌های کلیدی آن را تبیین کند.

ویژگی‌های کلیدی منظومه شمسی

هر نظریه قانع‌کننده‌ای درباره منشاء منظومه شمسی باید قادر به توضیح ویژگی‌های اساسی زیر باشد:

• موقعیت خورشید در مرکز منظومه شمسی: چرا خورشید در مرکز قرار گرفته و سیارات به دور آن می‌چرخند؟
• گردش سیارات به دور خورشید در خلاف جهت عقربه‌های ساعت: هنگامی که از بالای قطب شمال زمین به منظومه شمسی نگاه کنیم، تمام سیارات در یک جهت (خلاف جهت عقربه‌های ساعت) به دور خورشید در حال چرخش هستند.
• توزیع سیارات سنگی و گازی: چرا سیارات سنگی کوچک (سیارات زمینی مانند زمین و مریخ) به خورشید نزدیک‌ترند و سیارات غول‌پیکر گازی (سیارات مشتری‌مانند) در فاصله‌های دورتر قرار دارند؟
• سن یکسان خورشید و سیارات: شواهد نشان می‌دهند که تمام سیارات تقریباً همزمان با خورشید شکل گرفته‌اند.
• ترکیب شیمیایی خورشید و سیارات: ترکیب شیمیایی عناصر مختلف در خورشید و سیارات چگونه است و چه اطلاعاتی در مورد منشاء آن‌ها به ما می‌دهد؟
• وجود دنباله‌دارها و سیارک‌ها: دنباله‌دارها و سیارک‌ها چه نقشی در شکل‌گیری و تحول منظومه شمسی ایفا کرده‌اند و منشاء آن‌ها چیست؟

هر نظریه‌ای که می‌خواهد به درستی پیدایش منظومه شمسی را توضیح دهد، باید به این پرسش‌ها پاسخ دهد.

نظریه سحابی خورشیدی: تبیین پیدایش منظومه شمسی

تنها نظریه‌ای که تا به امروز توانسته تمامی ویژگی‌های ذکر شده در بخش قبل را به خوبی تبیین کند، نظریه سحابی خورشیدی نام دارد. این نظریه بیان می‌کند که منظومه شمسی ما، حدود 4.568 میلیارد سال پیش، از رمبش یک ابر مولکولی عظیم به شکل کنونی خود رسیده است.

به طور خلاصه، یک ابر مولکولی بزرگ با قطری چندین سال نوری، تحت تاثیر یک رویداد نزدیک (مانند انفجار ابرنواختری یا عبور یک ستاره که باعث ایجاد اختلال گرانشی شده باشد) دچار آشفتگی شد. این رویداد باعث شد که بخش‌هایی از ابر شروع به متراکم شدن کنند و ناحیه مرکزی سحابی، به دلیل چگالی بالاتر، به سمت یک جرم منفرد فروپاشی کند.

این جرم، که بیش از 99.9 درصد از جرم کل سحابی را در خود جای داده بود، سفر خود به سوی ستاره شدن را با تبدیل شدن به یک پیش‌ستاره آغاز کرد. گمان می‌رود که این پیش‌ستاره، متعلق به دسته‌ای از ستارگان به نام ستارگان T ثوری بوده است. این ستارگان نوپا، با ابرهای گازی احاطه شده‌اند که حاوی مواد پیش‌سیاره‌ای هستند، در حالی که بیشتر جرم در خود ستاره متمرکز شده است.

باقی‌مانده‌ی مواد موجود در دیسک اطراف پیش‌ستاره، بلوک‌های ساختمانی اولیه‌ای را فراهم کردند که در نهایت به سیارات، سیارک‌ها و دنباله‌دارهایی تبدیل شدند که امروزه می‌شناسیم. حدود 50 میلیون سال پس از موج ضربه‌ای اولیه که باعث رمبش شد، هسته ستاره مرکزی به اندازه‌ای گرم شد که همجوشی هسته‌ای آغاز شود. این همجوشی، گرما و فشار کافی را تولید کرد تا جرم و گرانش لایه‌های بیرونی ستاره را متعادل کند. در این نقطه، ستاره نوزاد در تعادل هیدرواستاتیکی قرار گرفت و به طور رسمی یک ستاره متولد شد: خورشید ما.

در ناحیه اطراف ستاره تازه متولد شده، توده‌های کوچک و داغ مواد با هم برخورد کردند و "سیاره‌چه‌های" بزرگ‌تری به نام سیارک‌ها را تشکیل دادند. سرانجام، این سیارک‌ها به اندازه‌ای بزرگ شدند و گرانش کافی پیدا کردند تا شکل کروی به خود بگیرند.

با بزرگتر شدن، این سیارک‌ها به سیارات تبدیل شدند. جهان‌های درونی به دلیل وزش باد خورشیدی قوی از سوی ستاره جدید، که بیشتر گازهای سحابی را به مناطق سردتر راند، سنگی باقی ماندند. این گازها توسط سیارات مشتری‌مانند در حال ظهور جذب شدند. امروزه، برخی از بقایای آن سیاره‌چه‌ها به عنوان سیارک‌های تروجان باقی مانده‌اند که در همان مسیر یک سیاره یا قمر به دور خورشید می‌چرخند.

سرانجام، تجمع مواد از طریق برخوردها کاهش یافت. مجموعه سیارات تازه شکل‌گرفته در مدارهای پایدار قرار گرفتند و برخی از آن‌ها به سمت منظومه شمسی بیرونی مهاجرت کردند. این فرآیندها منجر به شکل‌گیری منظومه شمسی کنونی شد. بررسی و شناخت نظریه سحابی خورشیدی در درک منشاء سیارات حیاتی است.

نظریه سحابی خورشیدی و سایر منظومه‌های سیاره‌ای

دانشمندان علوم سیاره‌ای سال‌ها زمان صرف کرده‌اند تا نظریه‌ای را توسعه دهند که با داده‌های رصدی منظومه شمسی ما مطابقت داشته باشد. تعادل دما و جرم در منظومه شمسی داخلی، چیدمان سیارات را آن‌گونه که می‌بینیم، توضیح می‌دهد. فرایند شکل‌گیری سیارات نیز بر نحوه استقرار آن‌ها در مدارهای نهایی‌شان و چگونگی ساخت و تغییر آن‌ها توسط برخوردهای مداوم و بمباران‌های فضایی تأثیر می‌گذارد.

با این حال، با مشاهده سایر منظومه‌های سیاره‌ای، متوجه می‌شویم که ساختارهای آن‌ها به شدت متنوع هستند. وجود غول‌های گازی بزرگ در نزدیکی ستاره مرکزی‌شان با نظریه سحابی خورشیدی همخوانی ندارد. این احتمالاً به این معنی است که فرآیندهای پویاتر دیگری نیز وجود دارند که دانشمندان در این نظریه لحاظ نکرده‌اند.

برخی بر این باورند که ساختار منظومه شمسی ما منحصر به فرد است و نسبت به سایر منظومه‌ها، ساختاری بسیار منظم‌تر دارد. این در نهایت بدان معناست که شاید تکامل منظومه‌های سیاره‌ای آن‌قدر که قبلاً تصور می‌کردیم، دقیق و مشخص نباشد و الگوهای تکاملی دیگری نیز ممکن است وجود داشته باشند. پژوهش پیرامون سایر منظومه های شمسی، اطلاعات بیشتری را در زمینه تکامل منظومه شمسی در اختیار ما قرار خواهد داد.