Астрономия

Чӣ гуна унсурҳои сабуктар дар маркази системаи офтобӣ ҷойгир шуданд? Ташаккули системаи офтобӣ

Чӣ гуна унсурҳои сабуктар дар маркази системаи офтобӣ ҷойгир шуданд? Ташаккули системаи офтобӣ


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Насли гузаштаи ситорагон маъруф ба пайдоиши ҳамаи элементҳои вазнинтар (то оҳан?) Дар системаи офтобӣ мебошанд. Ҳамин тавр, қисми зиёди массаи системаи офтобӣ аз Карбон, Силикон, Оҳан ва монанди инҳо иборат аст. Аммо дар марказ ва танҳо дар марказ ситорае мавҷуд аст, ки дар дохили он тақрибан ягон унсури вазнин мавҷуд нест. Чӣ тавр он метавонад бошад? Оё ман дар бораи консентратсияи воқеии омма хато мекунам ё воқеан номутаносибӣ ҳаст, яъне тақсимоти элементҳо ба сӯи маркази системаи офтоб воқеан сабуктар аст? Ман тахмин мезанам, ки насли қаблии ситорагон танҳо бо абри каму беш якхелаи якхела, ки аз он системаи офтобӣ ба вуҷуд омадааст, ба поён расидааст. Аммо агар ҳа, пас чаро системаҳои ситорагӣ мавҷуд нестанд, ки ситора таркиби онҳо хеле мухталиф аст ва он як мошини пароканда ва ифлос аст (метафорист, дар назар дорам)?


Системаи офтобӣ унсурҳои вазнинтар аз Гелий хеле кам дорад - камтар аз 2% -и масса.

Ин дар фаровонии химиявии дар фотосфераи Офтоб ченшуда инъикос меёбад. яъне Офтоб дорои унсурҳои вазнинтар аст.

Саволи шумо роҳи нодуруст аст; ин на он аст, ки унсурҳои вазнинтар ба мобайн ғарқ нашудаанд, балки он аст, ки аксари кулли гидроген ва гелий, ки ҳангоми ташаккул ёфтани сайёраҳо дар як ҷо буданд, ҳамчун як қисми сайёраҳо ба анҷом нарасиданд. Дар асл, ҳатто ин танҳо қисман дуруст аст. Дар массаи маводи сайёраҳо дар системаи офтобӣ инчунин гидроген ва гелий дар бузургҷуссаҳои газ бартарӣ доранд.

Пас, муаммо танҳо аз он сабаб аст, ки сайёраҳои хурд таркиби шабеҳи Офтоб надоранд. Ҷавоб ба он ҳарорат ва вазнинӣ аст. Сайёраи хурди гарм танҳо вазнинии нигоҳ доштани атомҳои зуд ҳаракаткунандаи гидроген ва гелийро надорад, агар онҳо дар ягон ҷузъе монанд набошанд (ба монанди об!).

Ҳамин тавр, сайёраҳои хурди наздик ба Офтоб аз унсурҳои сабук кам шудаанд.


Дар охири давраи ситорагон, қобилияти давом додани истифодаи ҳидроген ect) ситора гум мешавад. Барои худ қудрат, он оғоз меёбад, (дар кӯшиши ноилоҷ барои зиндагӣ.) Эҷоди унсурҳои вазнинтаре ба монанди оҳан. Ҳоло оҳан албатта ситораро устувор карда наметавонад.

Ҳамин тариқ, оҳан ситораро нест мекунад ва бо ҳамин ба охир расидани давраи зиндагии онро нишон медиҳад.

Миқдори ками оҳан эҳтимолан дар ситорагон вуҷуд дорад, (аз нуқтаи назари оламҳо.) Аммо барои амалӣ кардани ситораи дар он буда кофӣ нест.

Албатта, оҳан танҳо чизҳои ситора нест, ки дар ниҳоят ситораро мекушанд, ман онро танҳо ҳамчун намуна дар ин ҷо истифода мекунам.

Ҳеҷ кадоме аз ситораҳои камтар ҷолиб нестанд, чунон ки ҳама чизи дигаре дар кайҳон.

P.S. Ин танҳо фаҳмиши асосии ман дар бораи фазо аст ва ман дар ин вебсайт бисёр чизҳоро меомӯзам.

Як рӯз / шаб хуш.


Системаи офтобии мо дар ояндаи дур чӣ гуна хотима хоҳад ёфт

Замоне ки Офтоб мемирад, замоне ях мекунад, аммо ин танҳо ибтидост. Қарзи тасвир: Кевин. [+] Гилл зери cc-by-2.0, тавассути https://www.flickr.com/photos/kevinmgill/14326057397.

Барои ба ин ҷо овардани мо 13,8 миллиард соли эволютсияи кайҳонӣ лозим буд. Наслҳои ситораҳо бояд барои эҷоди унсурҳои вазнин прото-галактикаҳои хурд бояд зиндагӣ мекарданд ва мемурданд, то ин ки абрҳои гази байниситоравии Роҳи Каҳкашонро ба вуҷуд оранд ва ситораҳои навро бо сайёраҳои санглох дар гирду атрофашон ба вуҷуд оранд, ки химияи мураккаби ғайриорганикӣ ва органикӣ лозим аст дар яке аз он оламҳои навбунёди эволютсияи биологӣ - ва офатҳои табиӣ - роҳи хеле мушаххасро паси сар кард ва дар ниҳоят ҳамагӣ чанд сад ҳазор сол пеш бо пайдоиши одамон анҷом ёфт. Дар тӯли 12,000 соли охир ё бештар аз он, мо соҳаи кишоварзӣ, илм, миллатҳо ва тамоми тамаддуни муосирро, тавре ки имрӯз медонем, рушд додем. Ин як сафари аҷоибест, ки ҷаҳони моро ва ба шарофати барномаи кайҳонии башарият системаи Офтобро низ дигаргун сохт.

Одамон дар тӯли 50 сол роботҳо ва санҷишҳои бесарнишинро ба олами берун аз худамон мефиристанд. [+] ҳозир. Системаи офтобӣ ҳеҷ гоҳ яксон набуд. Қарзҳои тасвирҳо: НАСА ва Роэл ван дер Ҳорн.

Аммо дунёе, ки мо имрӯз аз он лаззат мебарем, новобаста аз он чӣ кор кунем, ин тавр то абад нахоҳад монд. Як қатор ҳодисаҳои заминӣ рӯй медиҳанд, ки дар ҷаҳони мо дигаргуниҳо ба амал меоранд, ва ин боиси он мегардад, ки Заминро барои касе, ки имрӯз зинда аст, ба осонӣ шинохтанд. Пас аз тақрибан 60,000 сол, Офтоб ва ситорагон ба дараҷаи кофӣ ҳаракат хоҳанд кард, ки бурҷҳои кунунӣ пароканда ва аз он чӣ ки мо имрӯз мебинем, ба куллӣ фарқ мекунанд. Пас аз 100,000 соли дигар, мо шояд ба шарофати омилҳое, ки ба таъсири инсон иртибот надоранд, ба давраи яхбандии оянда нигарем. Ва пеш аз он ки миллион соли оянда ба поён расад, супервулкан дар Йеллоустоун метезонад ва манзараи Заминро то абад тағир медиҳад.

Аммо ҳамаи ин арахис дар муқоиса бо он чизе, ки Коинот барои мо дар ихтиёр дорад.

Намудҳои гуногун аз симулятсияи якҷояшавии галактикаи Роҳи Каҳкашон ва Андромеда. Тасвир. [+] қарз: NASA, ESA, З. Левай, Р. ван дер Марел, Т. Ҳаллас ва А. Меллингер.

Аз каме камтар аз чор миллиард сол сар карда, Андромеда Галактика (ва эҳтимолан хурдтараш Триангулуми хурдтар) бо Роҳи Каҳкашон омезиш ёфта, дар сохтори галактикаи мо ва дар маҷмӯъ ба осмони шабона тағироти ҷолиб хоҳад овард. Дар айни замон 2,5 миллион соли нур дур аст, аммо ба сӯи мо ҳаракат карда, бо суръати 43 км / сония, беҳтарин моделиронӣ нишон медиҳад, ки бархӯрди аввал ва пайдоиши ситорагон (панели 4, дар боло) пас аз 3,8 миллиард сол ба амал меояд ва ҳамроҳшавӣ ба анҷом мерасад (панел) 8) пас аз 5,5 миллиард сол. Ҷозиба боис мешавад, ки тамоми гурӯҳи маҳаллӣ дар ниҳоят бо мо ҳамроҳ шаванд ва як галактикаи азими эллиптикиро ташкил диҳанд: Милкдромеда, ки Системаи Офтобии мо то ҳол қисми он хоҳад буд. Дар миқёси калонтари кайҳонӣ, ҳамаи галактикаҳои дигар аз мо суръат мегиранд ва оқибат - пас аз эҳтимолан 100 миллиард сол - аз назари мо тамоман дур мешаванд.

Аммо Системаи Офтобии мо дар ҳама ҳолат бетағйир боқӣ хоҳад монд, гарчанде ки он ба имрӯз монанд нест. Офтоб бо гузашти солҳо гармтар мешавад ва уқёнусҳои моро тақрибан дар 1-2 миллиард сол ҷӯшон мекунад ва дар рӯи замин, тавре ки мо медонем, ба поён мерасад. Дар ниҳоят, тақрибан 5-7 миллиард сол поёнтар аз хат, мо сӯзишвории ҳастаиро дар маркази Офтоб тамом хоҳем кард, ки ин боиси ситораи волидайни мо мегардад Гиганти Сурх, ки Меркурий ва Зӯҳраро дар ҷараёни худ фаро мегирад. Бо назардошти хусусиятҳои эволютсияи ситорагон, системаи Замин / Моҳ эҳтимолан ба берун тела дода мешавад ва аз сарнавишти оташинсози ҳамсояҳои дохилии мо эмин хоҳад монд.

Замин, агар ҳисобҳо дуруст бошанд, набояд Офтоб ҳангоми сурх шуданашон ғарқ шаванд. [+] бузургҷусса. Аммо, он бояд хеле гарм шавад. Қарзи тасвир: Истифодабарандаи Fsgregs Wikimedia Commons.

Пас аз сӯзишворӣ бо сӯзишвории боқимондаи ҳастаӣ - асосан гелий дар ядрои он - Офтоб қабатҳои болоии худро берун мекунад, то туманнокии сайёраро ба вуҷуд орад ва ядрои ситораи мо ба як карлики сафед мубаддал мешавад. Ин тақдири оқибати тақрибан ҳамаи ситораҳои Коиноти мост. Аммо сайёраҳо ҳанӯз ҳам дар ин ҷо боқӣ монда, боқимондаи сарди хира ситораи моро давр мезананд ва ин раванд тақрибан 9,5 миллиард сол аз имрӯз ба итмом мерасад.

Вақте ки Офтоб сӯзишвории ҳастаии худро комилан тамом кард, қабатҳои болоии худро ба а. [+] туманнокии сайёраҳо, дар ҳоле, ки марказ ба ситораи ҷилои сафеди гарм ва паймон паймон мекунад. Кредити тасвирӣ: Висент Перис, Хосе Луис Ламадрид, Ҷек Харви, Стив Мазлин, Ана Гуйжарро.

Аммо, дар тӯли ин ҳама вақт, Замин давр задани Офтобро идома медиҳад, дар ҳоле ки Моҳ ҷазби ҷозибаро ба худ идома медиҳад ва ин моментро ба вуҷуд меорад, ки шумо ҳангоми истифодаи як чизи беруна ба ҷисми даврзананда ба даст меоред. Ин боиси он мегардад, ки Моҳ аз Замин дуртар рафта, ҳамзамон боиси суст шудани гардиши Замин мегардад! Коҳиш қариб ки ба чашм намерасад, ки гардиши Замин дар тӯли 1,4 миллисекунд дар як аср суст мешавад (ва аз ин рӯ рӯз дароз мешавад), аммо мо вақт дорем. Пас аз гузаштани тақрибан 50 миллиард сол, даври гардиши Моҳ бештар аз 47 рӯз хоҳад буд (дар муқоиса бо 27,3 рӯзи ҳозира) ва шабонарӯзии мо бо ҳам мутобиқат хоҳад кард: 47 рӯзи имрӯза лозим аст як рӯз дар рӯзи 50-миллиардсолаи оянда дар оянда. Дар ин лаҳза, Моҳ ва Замин ба тартиб дароварда мешаванд, то Замин ва Моҳ ҳамеша дар осмони якдигар дар ҳамон мавқеъ пайдо шаванд.

Ҳангоме ки Моҳ аллакай ба Замин баста шудааст, сайёраи мо чархзаниро идома медиҳад. Танҳо вақте ки. [+] Моменти моҳ Заминро ба Моҳ бастанро бозмедорад ва Моҳро ба дуртар тела медиҳад, оё мо воқеан баста ҳастем. Кредити тасвирӣ: Данг, ин хеле хуб аст! тавассути http://dangthatscool.wordpress.com/.

Дар ҳоле ки ташаккули ситораҳо идома хоҳанд ёфт, ситораҳои мурда ба фазои байни ситорагон сӯзишворӣ медиҳанд ва ситораҳои ноком чарх зада, ба ҳам меоянд, миқдори мавод барои сохтани ситорагон маҳдуд аст. Ҳатто ситораҳои дарозумр ҳамагӣ тақрибан 100 триллион сол (10 ^ 14 сол) тӯл мекашанд ва пас аз тақрибан як квадриллион (10 ^ 15) сол пайдоиши ситораҳо комилан қатъ хоҳад шуд. Танҳо бархӯрд ё ҳамроҳшавии гоҳ-гоҳ байни ситораҳои ноком ё боқимондаҳои ситора галактикаи моро равшанӣ медиҳад, зеро боқимондаҳои ситораи охирин хунук шуда, ба торикӣ пажмурда мешаванд. Дар ниҳоят, ситораҳои карахтҳои сафед сиёҳ мешаванд, зеро онҳо хунук мешаванд ва нерӯи худро дуртар мекунанд. Ин хеле вақтро мегирад: шояд аз рӯи тахминҳои ман 10 ^ 16 сол (гарчанде ки масофаи шумо гуногун хоҳад буд), ё тақрибан миллион маротиба аз синни ҳозираи Коинот. Атомҳо ҳанӯз ҳам дар он ҷо хоҳанд буд, аммо онҳо танҳо аз дараҷаи сифри мутлақ баландтар хоҳанд буд. Дар ин лаҳза, тамоми осмони шаб воқеан торик ва сиёҳ хоҳад буд, ва ҳеҷ равшании намоён надорад, зеро ҳамаи ситораҳои гурӯҳи маҳаллии мо сӯхтанд.

Илҳомбахшӣ, ҳамроҳшавӣ ё бархӯрд бо ситораи дигари сӯхта шояд охирин фурсати Офтоби мо бошад. [+] дурахшидан. Кредити тасвирӣ: Tod Strohmayer / CXC / NASA ва Dana Berry / CXC.

Шояд шумо ҳайрон шавед, ки чӣ гуна тӯл кашидани сиёҳпӯсти сиёҳи мо, ки як замонҳо Офтоби мо буд, бо яки дигар дучор меояд, ки эҳтимолан онро якҷоя ва зинда мекунад. Дар байни мо, Андромеда ва боқимондаи гурӯҳи маҳаллӣ, тақрибан як триллион ситора ва боқимондаҳои ситора парвоз хоҳанд кард. Дар ин системаи бесарусомон, як ситораи маъмулии ситорагон метавонад муддати тӯлонӣ бидуни бархӯрд бо чизи дигаре гузарад, аммо мо ҳама вақтро дорем. Пас аз тақрибан 10 ^ 21 сол, карахши ҳозира сиёҳ дар маркази Системаи Офтобии мо ба таври тасодуфӣ бо як карахши дигари сиёҳ бархӯрда, таркиши Type Ia Supernova ба амал меорад ва он чизеро, ки аз системаи офтобии мо боқӣ мондааст, нест мекунад.

Офтоби мо фавран дар як supernova намемирад, аммо агар он рӯй диҳад ё бо дигараш якҷоя шавад. [+] карлики сиёҳ дар ояндаи наздик, як суперноваи Type Ia дар ниҳояти кор тақдири мо хоҳад буд. Кредити тасвирӣ: NASA, ESA, Zolt Levay (STScI).

Ин тақдири оқибати бисёр ситораҳои гурӯҳи маҳаллии мо хоҳад буд, аммо на ҳама ва эҳтимол аз они мо нестанд! Боз як раванди рақобатпазир мавҷуд аст, ки муассиртар аст ва аз ин рӯ эҳтимоли зиёд дорад, ки бо мо рӯй диҳад: партоби ҷозиба аз гурӯҳи маҳаллӣ бо сабаби раванди истироҳати зӯроварона! Вақте ки дар мадори аз ҷиҳати ҷозиба ҷасадҳои гуногун мавҷуданд, баъзан яке аз онҳо бароварда мешавад ва боқимондаро боз ҳам зичтар баста мемонад. Ин аст он чизе, ки дар гурӯҳҳои глобулӣ бо мурури замон рӯй медиҳад ва ҳам мефаҳмонад, ки чаро онҳо ин қадар паймонанд ва инчунин чаро ин қадар сайёҳони кабуд - ё ситораҳои калонсоле, ки дар якҷоягӣ ҷойгиранд - дар аслии ин боқимондаҳои қадим!

Ситораҳои дохили кластери глобулӣ дар марказ сахт баста шудаанд ва зуд-зуд ба ҳам мепайванданд. [+] канораҳои ситораҳои хориҷшуда ба шарофати истироҳати шадид маъмуланд. Кредити тасвирӣ: М.Шара, Р.А. Бехатар, M. Livio, WFPC2, HST, NASA.

Элексияи ҷозиба нисбат ба якҷояшавии тасодуфӣ тақрибан 100 маротиба зиёдтар аст, яъне ситораи мо ва сайёраҳои боқимондаи боқимонда пас аз тақрибан 10 ^ 19 сол ба вартаи фазои холӣ бароварда мешаванд. Аммо ҳатто дар ин ҳолат, бо давр задани Замин боқимондаи ситораи мо ва бо ҳеҷ чизи дигар дар атрофи он, чизҳо абадӣ нахоҳанд буд. Ҳар як мадор - ҳатто мадорҳои ҷозиба дар Нисбати Умумӣ - бо мурури замон хеле ва хеле суст фано мешаванд. Ин метавонад як муддати фавқулодда тӯлонӣ, тақрибан 10 ^ 150 солро дар бар гирад, аммо дар ниҳоят, Замин (ва ҳамаи сайёраҳо, пас аз вақти кофӣ) мадорҳои худро пӯсида, ба массаи марказии Системаи Офтобии мо мепечанд. Ин тақдири мост, агар моро хориҷ кунанд.

Таъсири ҳаракат тавассути вақти қубурӣ боиси он мегардад, ки мадори Замин дар ниҳоят фано шавад,. [+] тоб додан ба офтоб. Кредити тасвирӣ: Ҷамъияти физикии Амрико.

Аммо агар мо дар галактикаи азиме, ки Milkdromeda таҳаввул мекунад, бимонем, ба сӯрохи сиёҳи марказии галактикаи мо ворид шудан тақдири мо нахоҳад шуд. Барои ин 10 ^ 200 сол лозим мешуд, аммо сӯрохиҳои сиёҳ ин қадар умр дида наметавонанд! Бо шарофати хосиятҳои якҷояи нисбии умумӣ ва физикаи квантӣ, сӯрохиҳои сиёҳ бо мурури замон тавассути раванде, ки пас аз кашфкунандаи он бо номи радиатсияи Ҳокинг маълум аст, массаашонро гум мекунанд ва бухор мешаванд: Стивен Ҳокинг. Ин таназзули радиатсионӣ ҳатто сӯрохиҳои азимтарини сиёҳро дар коинот пас аз тақрибан 10 ^ 100 сол ва сурохии сиёҳ-массаи офтобиро дар 10 ^ 67 соли ночиз берун мекунад.

Пас аз тақрибан 10 ^ 100 сол, ҳатто бузургтарин сӯрохиҳои сиёҳи супермассивии коинот. [+] аз ҳисоби радиатони Ҳокинг комилан бухор мешавад. Кредити тасвирӣ: NASA.

Пас аз пӯсида шудани сӯрохи сиёҳ, танҳо материяи торик боқӣ хоҳад монд, яъне Замин ба карахши сиёҳ, ки як замонҳо Офтоби мо буд, чарх мезанад. Ягона чизе, ки пешгирӣ карда метавонад, ин аст, ки агар бархӯрд ё ҳамкории наздики ҷозиба Заминро аз мадори Офтоб берун кунад ва моро озод кунад, то ба умқи фазои холӣ раҳо шавем. Новобаста аз он ки ҷаҳони мо чанд маротиба бо оташ ба поён мерасад, сарнавишти ниҳоии мо дар Ҷаҳони сарду холӣ ях бастан аст. Ҳамаи инҳо низ мегузаранд.


Системаи офтобӣ чӣ гуна ташаккул ёфтааст? Роҳнамои шурӯъкунандагон & # 8217s

Назарияи ба таври васеъ қабулшуда дар бораи ташаккули системаи офтобӣ Гипотезаи Небулярӣ мебошад, ки дар он гуфта мешавад, ки он дар натиҷаи суқути ҷозибаи як абри азими азим бо номи Тумани Офтобӣ ба вуҷуд омадааст.

Назарияи ба таври васеъ қабулшуда дар бораи ташаккули системаи офтобӣ Гипотезаи Небулярӣ мебошад, ки дар он гуфта мешавад, ки он дар натиҷаи суқути ҷозибаи як абри азими азим бо номи Тумани Офтобӣ ба вуҷуд омадааст.

Далели зуд!

Массаи офтоб 99,86% вазни умумии системаи офтобиро ташкил медиҳад. Наваду нӯҳ фоизи массаи боқимонда 0,14% -ро Юпитер, Сатурн, Уранус ва Нептун ташкил медиҳанд. Ба туфайли массаи бузурги худ, офтоб қодир аст ба бақияи ҷисмҳои системаи Офтоб ҷозибаи ҷозиба диҳад.

Системаи офтобӣ маҷмӯаи ҷисмҳои осмонӣ буда, ситораҳо дорад ва дар атрофи он сайёраҳо ва дигар ашёҳо давр мезананд. Системаи офтобии мо аз Офтоб иборат аст, ки дар атрофи он 8 сайёра давр мезананд (аз он ҷумла худи Замин) ва бисёр ҷисмҳои дигар, ба монанди моҳҳо (ки сайёраҳо давр мезананд), астероидҳо ва метеорҳо. Якчанд ҷисмҳои осмонӣ ба монанди Офтоб, Моҳ, Меркурий, Зӯҳра, Миррих, Юпитер ва Сатурн ба чашм намоёнанд, боқимондаи сайёраҳо тавассути телескопҳо. Инчунин астероидҳои гуногуни дурахшон, кометаҳо ва метеорҳои намоён мавҷуданд.

Мехоҳед барои мо нависед? Хуб, мо нависандагони хуберо меҷӯем, ки мехоҳанд ин калимаро паҳн кунанд. Бо мо тамос гиред, мо сӯҳбат мекунем.

Офтоб узви муҳимтарини системаи офтоб аст, зеро он қисми зиёди нур, гармӣ ва дигар энергияро барои мавҷудияти ҳаёт таъмин мекунад. Ҳашт сайёраи маълум дар атрофи Офтоб бо мадорҳои каме байзавии даврзананда давр мезананд, ки аз он чаҳор сайёраи аввал: Меркурий, Зӯҳра, Замин ва Миррих сайёраҳои санглох мебошанд, дар ҳоле ки чаҳоруми дигар: Юпитер, Сатурн, Уран ва Нептун сайёраҳои газмонанд мебошанд. Плутон пештар сайёраи нӯҳум буд ва азбаски андозаи он хеле хурд аст, олимони тамоми ҷаҳон онро паст заданд. Аз ин рӯ, ҳоло он дигар сайёра ҳисобида намешавад.

▶ Ташаккули системаи офтобӣ

Бо таҳлили фанои радиоактивии элементҳои радиоактивӣ дар метеоритҳо, астрономҳо гуфтанд, ки пайдоиши системаи офтобиро аз 4,6 миллиард сол қабл метавон пай бурд. Ин вақте буд, ки суқути ҷозибаи як қисми хурди абрҳои бузурги молекулавӣ ба амал омад. Ин ҳамчун маълум аст Гипотезаи номатлуб ки бори аввал аз ҷониби Эмануэл Шведборг, Иммануил Кант ва Пьер-Симон Лаплас дар асри 18 таҳия шуда буд ва назарияест, ки дар тамоми ҷаҳон пазируфта шудааст. Аммо, ин назария пас аз оғози асри кайҳонӣ ва кашфи сайёраҳои иловагии офтобӣ дар солҳои 1950 ва 1990 мутаносибан мавриди баҳс ва такмил қарор гирифтааст.

▶ Назарияи нобаробарии ташаккули системаи офтобӣ

Тибқи ин назарияи Небулярӣ, системаи офтобӣ аз абри азими гардишёфтаи гард ва хок ба вуҷуд омадааст, ки онро Туманнокии офтобӣ.

Чунин шуд, ки Тумани Офтобӣ дар зери қувваи ҷозибаи худ ба фурӯпошӣ сар кард. Якчанд олимон чунин мешуморанд, ки фурӯпошии ин абри бузурги газро як супернова (ситораи тарканда) дар наздикии он ба амал оварда, дар натиҷа боиси кашишхӯрии Туманнок шудааст. Ҳангоми фурӯ рафтани абр, гармӣ афзуда, боиси бухор шудани зарраҳои чанг ва дар натиҷа фишурдани абр дар марказ.

Ҳангоми фурӯ рафтан Туманнокӣ, як пораи калон худро аз он ҷудо кард ва системаи офтобиро ташкил дод. Офтоб аз бузургтарин коллексияи массаи маркази Туманнокӣ баромад. Фишор дар маркази Туманнок ба андозаи кофӣ баланд шуд, то реаксияҳои ҳастаӣ ба амал ояд, ки метавонанд Офтобро қудрат диҳанд. Вақте ки Туманнок андозаи худро хурд кард, вай торафт тезтар чарх мезад ва ба диск ҳамвор мешуд. Аз ин рӯ, массаи атрофи Офтоб муттаҳид шуда, дар атрофи он диск сохт.

Ғайр аз он, зарраҳо дар дохили диски ҳамвор бо басомади зиёд ба ҳам бархӯрданд ва муттаҳид шуданд, то ин ки объектҳои шакли астероид шакл дошта бошанд, ки онро планетесималҳо меноманд. Баъзе аз ин сайёраҳо минбаъд ба ҳам бархӯрданд ва бо ҳамдигар сайёраҳоеро ташкил доданд, ки мо имрӯз медонем. Қисми боқимондаи сайёраҳо якҷоя шуда моҳ, метеор, комета ва астероидҳоро ба вуҷуд меоранд.

Ҳангоми хуруҷи офтоб шамолҳои офтобӣ ба вуҷуд омаданд. Ин бодҳо дар табиат он қадар тавоно буданд, ки аксари элементҳои сабуктар, ба монанди гелий ва гидрогенро аз системаи офтобӣ дур карданд. Аммо, ин бодҳо дар минтақаҳои беруна заифтар буданд ва аз ин рӯ сайёраҳои берунӣ бо миқдори зиёди гидроген ва гелий боқӣ монданд. Ин табиати газмонанди сайёраҳои берунӣ ва табиати сангини сангини чор сайёраи ботинро мефаҳмонад.

Олимон боварӣ доранд, ки ситорагон тағирёбиро идома медиҳанд ва доимӣ намемонанд. Онҳо боварӣ доранд, ки дар 5 миллиард соли оянда қабатҳои берунии Офтоб васеъ мешаванд ва Офтобро калонтар ва гармтар мекунанд. Васеъшавии Офтоб онро ба гулӯлаи сурх табдил медиҳад, ки тамоми сайёраҳои ботинӣ, аз ҷумла Заминро истеъмол мекунад. Олимон низ ба он боварӣ доранд пас аз гузаштани 100 миллион сол, Офтоб қобилияти тавлиди энергияро аз даст медиҳад ва ба сайёраи хурд табдил меёбад.

Bel Камарбанди Kuiper

Мехоҳед барои мо нависед? Хуб, мо нависандагони хуберо меҷӯем, ки мехоҳанд ин калимаро паҳн кунанд. Бо мо тамос гиред, мо сӯҳбат мекунем.

Ин як қисми системаи офтобӣ аст, ки берун аз сайёраҳо ҷойгир аст. Камарбанди Койпер ба камари астероид монанд аст ва он аз сайёраҳо ба вуҷуд омадааст. Сайёраҳо асосан пораҳое мебошанд, ки аз диски прото-сайёравӣ сарчашма мегиранд. Камарбанди Куйпер нисбат ба камари астероид хеле калонтар ва 20 маротиба васеътар аст. Андозаи он аз 30 то 55 AU (1 AU = 92.956 × 10 ^ 6 мил) мебошад. Сайёра, Плутон як қисми камарбанди Куйпер мебошад.

▶ Назарияи абрҳои байниситоравӣ

Тибқи назарияи байниситоравӣ, системаи офтобии мо аз абри байниситоравӣ ба вуҷуд омадааст. Ҳодисаи муҳим дар ташаккули системаи Офтоб гузаштани офтоб тавассути абри байниситоравӣ буд. Ин ҳодиса боиси он шуд, ки офтоб аз абре, ки бо газ ва чанг пӯшидааст, мебарояд. Сайёраҳои системаи офтобӣ тадриҷан аз ин лифофаи газ ва чанг баромаданд. Ин назарияро Отто Шмидт, астроном аз Русия дар соли 1944 пешниҳод карда буд.

Ory Назарияи аксгирӣ

Ин назарияро Майкл Марк Вулфсон, олими сайёра ва физики бритониёӣ, соли 1964 пешниҳод карда буд. Системаи офтобӣ тавассути таъсири мутақобилаи мавҷи мавҷуда ба вуҷуд омад, ки дар байни як простараки дорои зичии кам ва офтоб ба амал омадааст. Офтоб & # 8217s ҷозибаи ҷаззоб дар кашидани мавод аз ин простари зичии кам кумак кард. Сайёраҳои системаи офтобии мо аз маводи аз protostar кашидашуда ба вуҷуд омадаанд. Тибқи назарияи Capture, асри офтоб аз синну соли сайёраҳои системаи офтобӣ фарқ мекунад.

& # 8216 Гипотезаи дар боло зикршуда назарияи маъмултарин оид ба ташаккули системаи офтобӣ мебошад. Аммо, бинобар пайдоиши мушкилоти гуногуни назариявӣ, ки мушкилотро барои мушоҳида кардани он бо мушоҳидаҳои нав ба вуҷуд меорад, ҳамчун назарияи ниҳоӣ мувофиқа карда нашудааст.


Чӣ гуна унсурҳои сабуктар дар маркази системаи офтобӣ ҷойгир шуданд? Ташаккули системаи офтобӣ - астрономия

БОБИ 1: ИМРӮЗ ПАЙДО ШУДАНИ САЙЁРАҲО & amp

1. Тасвири 1.3: Системаи офтобӣ аз Офтоб, нӯҳ сайёра, 61 моҳ ва шумораи зиёди астероидҳо, кометаҳо ва метеороидҳо иборат аст.

2.Даври сайёраҳо дар атрофи офтоб эллипс мебошанд

3. Сайёраҳо ба таври умум дар атрофи як самт дар атрофи офтоб ва дар доираи ҳавопаймои эклиптика гардиш мекунанд, ба истиснои Плутон, ки ба эклиптика дар 17 o хам шудааст.

4. Қисми зиёди моҳҳо дар атрофи сайёраҳо ба ҳамон самт давр мезананд, ки сайёраҳо дар атрофи офтоб давр мезананд.

5. Метеороидҳо, астероидҳо ва ситораҳои думдор низ дар мадори атрофи офтоб пайравӣ мекунанд.

6. Даврзании сайёраҳо, моҳҳо ва дигар ҷисмҳо аз гардиши абрҳои қадимии газ, ки онҳо аз он ба вуҷуд омадаанд, мерос мондааст.

Сайёраҳои заминӣ (санглох)

1. Ба офтоб наздиктарин ва аз Меркурий, Зӯҳра, Замин ва Миррих иборат аст.

2. Оё дар маҷмӯъ ҷисмҳои хурд ва санглох ҳастанд, ки монандӣ ва фарқияти зиёд доранд.

3. Зичии аз 3 гм / см 3 бузургтар.

4. Ғайр аз Fe ва Ni асосан аз силикатҳо иборат аст.

5. Вулканизм асосан базалтикӣ аст, як санги сиёҳе, ки нисбатан бой аз Mg, Si, O ва Ca мебошад.

6. Тафовутҳое, ки дар байни сайёраҳои санглох ба назар мерасанд, омилҳоро ба монанди андоза ва фосила аз Офтоб инъикос мекунанд, на таркиб. Ин ба мо мегӯяд, ки ин сайёраҳои санглох дар ибтидои таърихи системаи офтобӣ аз моддаҳои шабеҳ каму беш ба вуҷуд омадаанд.

Сайёраҳои Ҷовиан (Газӣ)

1. Берунтар аз мадори Миррих ба амал омада, аз Муштарӣ, Сатурн, Уран, Нептун ва Плутон иборат аст.

2. Умуман калонтар аз сайёраҳои заминӣ.

3. Зичии камтар аз 3 гм / см 3.

4. Ҳар як (ба ғайр аз Плутон) аз як ядрои сахт иборат аст (эҳтимол санглох), ки дар иҳотаи атмосфераи ғафс иборат аст аз метан, аммиак, гидроген, гелий ва газҳои дигар. Плутон фазои ғафс надорад ва ба ҷои он аз як ядрои сахт бо қабати ғафси берунии ях иборат аст.

5. Аксари Сайёраҳои Ҷовиён моҳҳои сершумор доранд.

6. Аксари Сайёраҳои Ҷовиан дорои системаҳои таъсирбахши ҳалқавӣ мебошанд, ки аз зарраҳо ба андозаи сангҳо ва яхбандӣ иборатанд.

Назарияҳо дар бораи пайдоиши системаи офтобӣ

1. Дар охири солҳои 1700, Буффон сайёраҳоро тасаввур мекард, ки аз офтоб ба вуҷуд омадаанд. Вай пешниҳод кард, ки ҷалби ҷозибаи кометаҳои роҳгузар маводи гарм ва газдорро аз офтоб кашидааст. Ин мавод баъдтар хунук ва конденсатор шуда, сайёраҳоро ба вуҷуд овард. Ҳамин тариқ, ба гуфтаи Буффон, офтоб аз сайёраҳо хеле қадимтар буд.

2. Назарияи дигари ибтидоӣ ба конденсатсия (мустаҳкамшавии) сайёраҳо аз абри гарми газдор даъват кард, ки онро сайёраҳо аз худи офтоб гирифта бошанд.

3. Дар ибтидои асри 20, олимон одатан идеяи конденсатсияи сайёраҳоро мустақиман аз абри гази гарм коҳиш доданд ва ба ҷои он гипотезаро, ки сайёраҳо ва дигар ҷисмҳои системаи офтобӣ аз абрҳои хунуки чанг ва газҳо ҷамъ омадаанд, ҷонибдорӣ карданд. Тибқи ин модел, сайёраҳо дар аввал ҳамчун кураҳои хунук ба вуҷуд меоянд, ки дар натиҷаи суст ҷамъ шудани чанг ва газ ба амал омадаанд.

4. Пайдоиши сарди сайёраҳо ибтидо дар гипотезаи сайёраӣ ба миён гузошта шуда буд, ки аввали асри ХХ аз ҷониби Чамберлин (геолог) ва Мултон (астроном) таҳия шудааст. Тибқи ин модел, кашиши ҷозибаи ситораи роҳгузар гӯё аз офтоб маводи гази офтобӣ гирифтааст. Пас аз ин ин маводҳои газӣ офтобро иҳота карданд ва ба конденсатсияи ҷисмҳои хурди сахти тақрибан ба андозаи астероидҳо (диаметри даҳҳо-садҳо км), ки планетесималҳо номиданд, шурӯъ карданд. Ин сайёраҳо дар ниҳоят якҷоя шуда, сайёраҳои ибтидоиро ба вуҷуд оварданд ва баъд бо ҷалби зарраҳои бештар афзоишро идома доданд.

5. Тасвири 1.6: Пас аз он ки сайёраҳои сарди афзоянда ба қадри кофӣ калон шуданд, ҷалби ҷозиба ба даст овард. Сайёраҳо дар ниҳоят ба массае ноил шуданд, ки боиси суқути ҷозиба шуд ва дар натиҷа гармӣ ва мулоимии дохилӣ ба амал омад ва баъдан ҷудокунии маводҳои гуногун ба қабатҳои ҷудогона. Маводи зичтаре ба дохили сайёра ғарқ шуд, дар ҳоле ки маводи сабуктар ба рӯи замин кӯчид ё шино кард.

1. Тасвири 1.2: Ғояи дигаре, ки онро гипотезаи небулярӣ меноманд, дар миёнаҳои асри ХХ аз ҷониби астрономҳо фон Вейзахер ва Куйпер пешниҳод карда шуд. Гипотезаи нобаробар дорои офтоб ва сайёраҳоест, ки ҳамзамон ташаккул меёбанд. Мувофиқи ин модел, системаи офтобии мо тақрибан 5 ё 6 миллиард сол пеш ҳамчун абри бузурги ситоравии газҳо ва ғубор ба шакли диск шакл гирифт.

2. Тасаввур карда шуд, ки гардиши сусти ин абри байниситоравӣ тадриҷан боис шуд, ки қисми зиёди массаи он дар наздикии маркази диск мутамарказ карда шавад. Ин массаи мутамарказ тавассути фишори ҷозиба фишори минбаъдаро аз сар гузаронида, то ба дараҷае расидан ба ҳарорати якчанд миллион дараҷа, ки реаксияҳои термоядриро оғоз мекунад. Ин массаи марказонидашудаи термоядрой офтоби барвақт гардид.

3. Тасвири 1.2: Офтоби ҷанин бо лифофаи газ ва ғубор иҳота шудааст, ки онро тумани офтобӣ меномиданд. Нооромӣ дар дохили туманнокӣ аввал боиси конденсатсияи ҳайвонот гардид. Планетесималҳои хунук, илова бар хок ва газҳо, пас зуд ба ҳам бархӯрданд ва ҷамъ шуданд ва 9 ё 10 протопланетаҳои таркиби шабеҳро ба вуҷуд оварданд. Моҳҳо метавонанд ба таври шабеҳ дар атрофи сайёраҳои соҳибашон ташаккул ёбанд ё эҳтимолан баъдтар аз ҷои дигар бо ҷалби ҷозибаи сайёра дастгир карда шаванд. Планетесималҳои боқимонда мадорҳои хеле эллиптикиро таҳия карданд ва дар ниҳоят бо вазнинии Юпитер аз системаи ботинии офтоб партофта шуданд, то ки думдор шаванд.

4. Тасвири 1.6: Модели хунуки якхелаи аккретсия мегӯяд, ки дар баробари афзоиш ёфтани протопланетҳо, майдонҳои ҷозибаи тадриҷан қавитари онҳо аз абри ғубор бештар маводро рӯфтанд, то он даме ки баданҳои сайёраҳои таркибии якхела аз андозаи ҳозира ҳам бузургтар шуданд, аммо бисёр зичии камтар. Майдонҳои ҷозибаи афзоянда дар ниҳоят боис шуданд, ки протопланетаҳои калон коҳиш ёбанд ва зичтар шаванд. Ин коҳиш ба фарқият оварда расонид, ки дар он аксари элементҳои вазнинтар ба маркази протопланетҳо кӯчиданд, дар ҳоле ки унсурҳои сабуктар ба сатҳи онҳо ҳаракат карданд. Қисми зиёди газҳои сабуки Ҳ ва Ӯ дар фазо гум шуданд.

5. Чор сайёраҳои ботинӣ ва заминӣ нисбатан хурд буданд ва майдонҳои ҷозибаи онҳо нисбат ба сайёраҳои берунӣ, газмонанд заифтар буданд. Аз ин рӯ, сайёраҳои дохилии заминӣ нисбат ба ҳамтоёни калонашон хеле бештар унсурҳои сабуки худро гум карданд.

6. Радиатсияи офтоб ё боди офтобӣ таркиби сайёраҳоро бо роҳи шамол додани ҳама гуна газҳои боқимонда ба қисми берунии системаи офтобӣ тағир дод.

7. Вақтҳои охир, модели актерексияи гармии гетерогенӣ мавриди санҷиш қарор гирифтааст. Мувофиқи ин модел, минтақаи дохилии сайёраҳо на дар давоми ҷамъшавии аккреатсионӣ, балки дар вақти рушд. Гумон меравад, ки акредитатсия аз тумани офтобӣ дар замоне оғоз шудааст, ки газҳо ҳанӯз хеле гарм буданд (& gt 1000 C). $ A) Вақте ки туманнокӣ ба сардшавӣ сар кард, Fe ва Ni ибтидоӣ ҷамъ шуда, ядрои металлии сайёраро ташкил доданд. $ B) Силикатҳо баъдтар дар атрофи ядрои қаблан ташаккулёфта ҳангоми пастшавии ҳарорат. $ C) Дар ниҳоят, мантия фарқ карда, қишре ба вуҷуд овард.

Тасвири 1.5: Ҷамъбасти марҳилаҳои пешниҳодшудаи таҳаввулоти барвақти Замин.

Эволютсияи химиявӣ ва ҳароратӣ

1. Замини барвақт, тақрибан 4,5 миллиард сол пеш, ҳаҷми тавлиди гармии радиоактивӣ нисбат ба ҳозира панҷ маротиба зиёдтар буд.

Пас аз ба даст овардан, гармшавии Замин барвақт бо сабабҳои зерин ба амал омад:

а) гармкунии ибтидоӣ аз ҳисоби кашишхӯрии ҷозиба, ки метавонад ҳарорати маркази заминро 1000 o C баланд бардорад.

б) истеҳсоли гармии радиоактивӣ, ки ҳароратро ба таври иловагӣ 2000 C баланд бардоштааст.

в) бомбаборони шадиди метеоритҳо то 4 миллиард сол пеш.

2. Тасвири 1.6б: Гармшавии барвақти замин шояд чунон шадид бошад, ки сайёраро дар муддати кӯтоҳ пурра об кунад.

3. Ядро ва ҷомаи алоҳида тақрибан 4,5 миллиард сол қабл вақте офарида шуд, ки сатҳи замин бо уқёнуси азими магмаи гудохта пӯшонида шуд.

4. Ҳатто имрӯз, фаъолиятҳои давомдори вулқонҳо ва чашмаҳои гарм аз он шаҳодат медиҳанд, ки гармӣ то ҳол аз дохили он хориҷ мешавад. Тахмин мезананд, ки бо сабаби гармии гармидиҳии қабати замин ва мантия, дохилӣ имрӯз танҳо дар мобайни таърихи хунукшавӣ қарор дорад, гарчанде ки бисёре аз элементҳои радиоактивӣ кайҳо пусидаанд.

1. Тасвири 1.6б: Далелҳо нишон медиҳанд, ки қишри замин дар асоси таркиби кимиёвӣ аз ҷомаи замин фарқ мекунад (ҷудо карда мешавад). Ҳангоми тафриқаи мантия, унсурҳои нисбатан сабук, ба монанди Si, O, Al, K, Na, Ca, C, N, H ва Ӯ ба рӯи замин баромада, қишр, ​​оби баҳр ва атмосфераро ташкил доданд (Расми 1.8).

2. Зиндагии изотопӣ нишон медиҳад, ки қабати континенталӣ тақрибан 3,9 - 4,1 миллиард сол пеш, тақрибан ним миллиард сол пас аз пайдоиши ядро ​​ва мантия устувор нашудааст.

Пайдоиш ва эволютсияи атмосфера ва оби баҳр

Якчанд фарзияҳо барои шарҳи пайдоиши атмосфераи замин мавҷуданд. Ҳамаи онҳо дар асоси он амал мекунанд, ки:

(а) Расми 1.8: Ҳангоми тафриқаи барвақти замин гидроген ва гелий назаррас ба фазо гурехтанд (Расми 1.6б). Қисми зиёди гидроген боқимонда дар об баста буданд.

б) атмосфераи аввал амалан молекулаи O 2 надошт. Оксигени фаровон дертар дар натиҷаи суст ҷамъ шудан дар вақти геологӣ пайдо шуд.

в) атмосфераи аввали замин шояд ба атмосфераи Юпитер имрӯз монанд бошад ва дорои газҳои шабеҳи метеоритҳо бошад. Ин газҳои барвақт асосан аз метан, аммиак ва буги об иборат буданд.

Фарзияи аз ҳад зиёд

1. Тасвири 1.8: Соли 1951 геолог бо номи В.В. Руби назарияеро дастгирӣ кард, ки аксари газҳо дар атмосфераи барвақти замин ва # 146s аз дохили сайёра тавассути интиқоли магмавӣ тавассути вулқонҳо ва нуқтаҳои гарм ба даст омадаанд. Ин раванд ҳамчун газноккунӣ маълум аст.

2. Миқдори микроэлементҳои He ва Ar, ки дар фазои ҳозираи мо пайдо шудаанд, мутаносибан маҳсулоти духтарони фаноро U ва K мебошанд.

3. Бо фарогирии ташаккули атмосфера тавассути газҳои доимӣ аз вулқонҳо ва чашмаҳои гарм, мо метавонем оқилона ҳамаи бухорҳои N, He, Ar ва бухори обро, ки имрӯз дар атмосфера рух медиҳанд, ҳисоб кунем. Оксиген ҳамчун маҳсули фотосинтез дар тӯли 2-3 миллиард сол пайдоиши алоҳида дорад.

Photochemical Dissociation Hypothesis

1. The Photochemical Dissociation Hypotheses assumes an early earth atmosphere much like that found on the planet Jupiter today which is dominated by methane, ammonia and water vapor.

2. According to this model, the early atmosphere of the earth was devoid of an ozone layer which today acts to filter out incoming ultraviolet radiation. Without an ozone layer in the early atmosphere, ultraviolet light was able to reach the earth’s surface and cause several reactions to take place within the primitive atmosphere.

Reactions of Ultraviolet Light with Primitive Earth Atmosphere:

(a) Dissociation of water vapor into hydrogen and oxygen with most hydrogen escaping into space: 2H 2 O + uv light = 2H 2 + O 2

(b) Newly formed molecular oxygen reacted with methane to form carbon dioxide and more water: CH 4 + 2O 2 = CO 2 +2H 2 O

(c) Oxygen also reacted with ammonia to form nitrogen and water: 4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O

(d) After all the CH 4 and NH 3 were converted to CO 2 and N 2 , then excess O 2 could accumulate as more water vapor dissociated. Over time, our present atmosphere of N 2 , CO 2 and O 2 may have formed.

Oxygen from Photosynthesis

1. The early earth may have additionally contained a great deal of CO 2 in the primitive atmosphere.

2. The appearance of photosynthetic cyanobacteria about 3.5 billion years ago instigated the process of photosyntheses in which these early life forms extracted CO 2 from the atmosphere and released O 2 as a by-product. Over the course of hundreds of millions of years, O 2 slowly began to accumulate in the atmosphere.

1. The rate of seawater accumulation is directly tied to atmospheric production of water vapor following chemical differentiation of the earth. In other words, the outgassing hypothesis can also account for the accumulation of water on the earth’s surface.

2. The question remains, however, whether the atmosphere and oceans accumulated slowly at a more or less uniform rate or did they accumulate rapidly during the early stages of earth history?

3. Some suggest that intense early bombardment of the earth by icy comets may have contributed to the planet's supply of water and gasses, implying that the atmosphere and seawater formed early and rapidly.

4. On the other hand, if seawater accumulated slowly in a manner similar to the O 2 buildup by photosynthesis, then the earth's water supply may have been pretty well established by around 2.5 billion years ago.

1. The moon is a small, dense rocky object pock-marked by impact craters and numerous basalt flows.

2. Seismic measurements from seismometers placed on the moon by astronauts have determined that the moon is layered. The crust of the moon, where measured, is around 65 km thick. The moon is covered by a thin veneer of regolith (mixture of gray pulverized rock fragments and small dust particles) overlying a 2 km thick layer of shattered and broken rock. Below the broken-rock zone is about 23 km of basalt, followed by 40 km of feldspar-rich rock. The mantle composition is unknown but possibly similar to the Earth's mantle. The lithosphere is possibly as much as 1000 km thick and any asthenosphere would occur at deeper levels.

3. The Moon's surface includes light-colored mountainous areas called highlands , which are heavily cratered and primarily composed of plagioclase-rich rocks called anorthosite that formed early in the history of the moon (4.5 billion years ago).

4. The smooth, dark-colored lowland impact craters are called maria (singular mare ) which are nearly circular and filled with basaltic lava flows.

5. The moon probably formed 4.6 billion years ago. One theory states that the moon formed in its present orbit by accretion during condensation of the solar nebula. A second theory suggests that the moon was captured by the earth.

6. Figure 1.4 : The most widely accepted theory, however, is that the moon originated as a portion of the earth that was ejected during impact with a Mars-sized object about 4.5 billion years ago. The ejected material condensed to form the moon.

7. Intense meterorite impacts that occurred around 3.9 - 4.0 b.y. ago formed most of the craters seen on the moon today. Since that time, the Moon has remained a dead planet void of any tectonics or volcanism.

1. It's high density of 5.4 g/cm3 may be due to a large, metallic core about 3600 km in diameter.

2. Heavily pockmarked by ancient impact craters, many filled with basaltic flows.

3. Lacks an atmosphere and shows no evidence of tectonic activity (no evidence of moving lithospheric plates).

4. Mercury has a magnetic field about 1/100 as strong as that of the Earth. Planetary magnetic fields are typically formed by fluid motions in the core caused by rotation of the planet. Mercury's slow rotation (once every 59 days vs 24 hrs for earth) and lack of tectonic plate movements, however, pose problems with this interpretation.

1. Venus is about the same size and mass as Earth.

2. Thick atmosphere of CO 2 prevents direct visual observation of the planet’s surface and is largely responsible for surface temperatures of about 500 o due to the greenhouse effect.

3. Several spacecraft have landed on the surface and radioed back information from radar measurements of the surface topography. Spacecraft Magellan recently orbited Venus and has sent radar images back to earth.

4. Radar images show a surface consisting of broken rock fragments primarily basaltic in composition.

5. Vast volcanic plains and thousands of volcanoes shaped like broad domes, similar to those that occur today in Hawaii, dominate the surface. Several steeper-sided volcanoes indicate eruption of more Si-rich lava.

6. The topography also shows mountain ranges and rift valleys.

1. Mars is only 1/10 the size of earth and rotates once every 24.6 hours.

2. Mars has a thin atmosphere only 1/100 as dense as the Earth's and consists largely of CO 2 .

3. Mars has polar ice caps consisting mostly of CO 2 and small amounts of water ice. The ice caps grow and shrink with the seasons.

4. The composition of the Earth and Mars may be similar. Mars has a reddish-brown surface covered by loose stones and windblown sand. Two Viking spacecraft had landed on the martian surface during the 1970’s and analyzed the composition of the soils. Chemical analysis by the Viking spacecraft indicated clays and possibly gypsum, a mineral commonly precipitated from evaporating water.

5. The Viking spacecraft also monitored for earthquakes, but no earthquakes were recorded. The scarcity of earthquakes suggest that any former plate movements on Mars had now ceased.

6. Recently, the spacecraft Pathfinder landed on Mars and sent out its microrover, Sojourner, to study rocks on the surface. The rover found sedimentary and volcanic rocks much like what we have on earth.

7. Mars probably has a core that is completely solid since no magnetic field is apparent.

8. The SNC meteorites are considered martian in origin.

9. Recently, evidence of fossil bacteria were discovered in one of the martian meteorites, suggesting that simple life forms existed in the early martian crust.

10. The southern hemisphere is densly cratered and resembles the surfaces of the Moon and Mercury.

11. Craters are sparse in the northern hemisphere and large areas are relatively smooth, suggesting a younger surface. Huge shield volcanoes like Olympus Mons suggest extensive volcanism in the past. The youngest flows on Olympus Mons are probably less than 100 million years old. Long-lived sources of magma must still be present in the martian interior. Martian lithosphere also must be thick and strong in order to support the weight of Olympus Mons.

12. The martian surface also exhibits a system of huge canyons and branching valleys similar to those cut by intermittent desert streams on Earth. These features suggest that ice presently frozen beneath the surface may have melted during past warming episodes, creating torrential floods that carved these valleys.

13. Rain, lakes and streams may have existed early in martian history during a time of planetary differentiation and extensive volcanism. Mars eventually aquired a frozen regolith. Occasional melting of the frozen ground may have occurred during periods of magmatic activity or sudden changes in climate.

1. Jupiter is about twice the mass of the other planets combined.

2. Jupiter is unusual in that it gives off twice as much energy as it receives from the sun, suggesting that it is still undergoing gravitational contraction.

3. Jupiter has an atmosphere composed primarily of H 2 , He, NH 3 and CH 4 surrounding a rocky core.

4. Surface may be a giant ocean of liquid hydrogen.

5. Colored atmospheric bands produced by high-speed winds. Giant red spot (storm).

6. The moon closest to Jupiter is Io and is colored with shades of yellow and orange, suggesting that it is covered by sulfur and sulfurous compounds. Io is volcanically active. Volcanic products include basaltic lava as well as molten sulfur flows and sulfurous gases. Geyser-like volcanic plumes of SO 2 have been observed by the Voyager spacecraft. The heat energy which drives Io's volcanism may be caused by tidal stresses exerted by Jupiter's gravitational pull.

7. Europa, Ganymede and Callisto may have small metallic cores surrounded by thick mantles of ice and silicate minerals. Above the mantle are crusts of nearly pure ice in excess of 100 km thick. Europa is criss-crossed with fractures, suggesting that tidal stresses from Jupiter are manifested on the icy surface.

8. Ganymede (largest of Jupiter's moons) and Callisto have icy surfaces pitted by craters. Ganymede's surface contains dark areas covered by dust and impact debris, indicating ancient ice continents.

1. Saturn is known for its immense ring system.

2. The ring system is 10,000 km wide and a little over 100 m thick.

3. The Voyager spacecraft discovered that the major rings actually consist of hundreds of tiny ringlets.

4. Each ring is composed of dust- to boulder-sized particles consisting mostly of ice, some possibly stained with iron oxide. Color differences indicate slight compositional differences between the rings.

5. Saturn has an overall chemical composition similar to Jupiter.

6. Titan is the most distinctive among Saturn's moons. Titan is surrounded by an opaque, orange-colored atmosphere composed mostly of nitrogen with lesser amounts of ethane, acetylene, ethylene, and HCN. Titan may consist of 45% ice and 55% rocky matter. Surface temperature is estimated at around -180 o C, in which case Titan may consist of ice continents surrounded by an ocean of liquid ethane and methane.

2. Uranus has rings much like those encircling Jupiter.

3. Uranus has several moons, some with canyons while others are smooth.

1. Neptune is a bluish planet.

3. Neptune has visible white clouds of frozen methane.

4. Neptune has eight moons, six of which orbit in a direction opposite to the other two.

5. The largest of Neptune's moons is Tritan, which has a surface covered with solid nitrogen and methane.

1. Pluto is one-fifth the size of earth and 40 times farther from the sun.

2. Pluto is too small to be visible to the unaided eye.

3. It takes 248 years for Pluto to orbit the sun.

4. Pluto follows an elongated orbit, causing it at times to travel inside Neptune's orbit.

5. Pluto may possibly be a satellite of Neptune rather than a planet as originally thought.

6. Pluto is described as a dirty ice ball of frozen gases and rocky material.

7. Pluto has one moon, Charon, which is 1,300 km in diameter.

1. Asteroids are possibly fragments of broken planets.

2. Asteroids can reach 1,000 km in diameter, but most are only about 1 km or less across.

3. An extensive belt of asteroids occurs between the orbits of Mars and Jupiter.

4. Some asteroids have collided with the earth in the past.

1. Comets can be described as dirty snowballs of frozen gases in addition to rocky and metallic materials.

2. Some comets may contain organic material.

3. Comets develop a tail of dust and ionized gases when approaching the Sun due to the solar wind.

4. Millions of comets may orbit the Sun beyond Pluto.

5. Comets are thought to be relicts of the early Solar Nebula that were swept to the far reaches of the Solar System by the solar wind after formation of the planets.


Comments of the Week #2: From the Sun's death to the light elements

After all is said-and-done this week, and after all the new posts over at the main Starts With A Bang on Medium, you've had a chance to have your say here on our forum! And Kierkegaard would likely change his tune if everyone he came across left comments like yours.

From the end of the Sun's life to the light elements, let's take a look at your best comments this week!

From Ted Lawry concerning Ask Ethan #27: Will the Earth and Moon survive? -- "What about drag? The earth would be plowing through all that mass the sun is losing as solar wind?"

This is a reasonable thought as the Sun expands and gently blows off its outer layers, won't the Earth be plowing into that matter, the way a fast-moving car plows through rain?

In theory, there are two things we'll need to compare:

  1. The speed of the Earth as it moves in its orbit around the Sun.
  2. The speed of the matter being blown off from the Sun as it crosses Earth's orbit.

As it turns out, for the vast majority of the matter, it's not even close. On average, the Earth takes about 58 days to traverse the equivalent of the Earth-Sun distance, and on average, particles ejected from the Sun take about 3 days to reach the Earth. In other words, the Solar Wind travels more than ten times as fast as the Earth orbiting the Sun.

And so although the drag force exists, it's very small, and will likely help keep the Earth's orbit relatively circular as it spirals outwards, but won't play a significant role in causing the Earth's orbit to decay and inspiral. It's an important thing to consider, but quantitatively it won't be enough to cause the Sun to devour us.

From Robert H. Olley on Ask Ethan #27: Will the Earth and Moon survive? -- "You seem to be saying that red giant formation coincides with the onset of helium burning to carbon.
According to Jim Kaler of UIUC (one of America’s astronomy heavyweights) there’s a double process, first with hydrogen burning on a helium core and blowing up to an “ordinary” red giant. Then the helium core ignites, and the star contracts somewhat. This is followed by helium burning on a carbon-oxygen core, and the star becomes a bigger red giant.
See the following: http://stars.astro.illinois.edu/sow/star_intro.html#giantsfrom the short section “Giant stars” to “Bigger red giants and Miras”."

Stellar evolution has many stages, and I do my best to summarize what the important points are clearly and succinctly, and so does Jim Kaler, who's excellent at what he does and whom I respect tremendously. Дар full details of the stages our Sun will go through are summarized in the diagram below, and I'll walk you through it and try to clear things up.

When the Sun runs out of hydrogen it its core, it expands into a subgiant and starts burning hydrogen in a shell around the core. It continues to expand and expand as its surface temperature cools, a process taking many hundreds of millions of years, eventually crossing the threshold to becoming a true giant star, and finally the helium in its core ignites. (That's the "helium flash.")

The star remains a giant star for some time, changing colors to yellow and then back to red as the innermost core runs out of helium fuel but helium burning continues in a shell, blowing off its outermost layers most rapidly during this time. (Although, to be fair, it's blowing off its outermost layers continuously during this entire process.) Stellar evolution is a huge, nuanced process that comprises an entire sub-field of astronomy and astrophysics research, and I think Jim does an excellent job, but I don't think anything I said contradicted that. At least, I hope not!

From PJ concerning Messier Monday: A Spiral Sliver headed our way: M98 -- "when you say M98 is headed toward us, do you mean that literally, or are we (our galaxy), in fact, overtaking M98 because its velocity is less than our Milky Way?"

Messier 98 is one of more than a thousand galaxies in the Virgo cluster, a dense galactic group located some 50-60,000 light years away. In the image above, it's visible on the right, with its relatively nearby neighbor, M99, on the left.

Gravitationally bound objects have what we call an average velocity, where we can compute how quickly the cluster is moving relative to us. But each of them also has a peculiar velocity, where they can be moving either towards us or away from us on top of the average velocity. For the Virgo cluster, if we measure the recession speeds of each of the galaxies, they show up in the ellipse highlighted below.

On average, the Virgo Cluster is receding from us at right around 1,000 km/s, but galaxies within it can have peculiar velocities of up to 1,500 km/s, meaning that a few galaxies are (temporarily) moving towards us at up to a few hundred km/s (like M98), while some galaxies are moving away from us at over 2,000 km/s (like M99)! They're all going to expand away from us as the Universe continues to age, although for the next few tens of millions of years, M98 (and M86, and a few other large Virgo galaxies) will continue to move towards us before turning around and plunging back towards the center-of-mass of the cluster.

It's literally heading towards us (and getting closer to us), but that's only temporary!

A lovely sentiment from John D. Whitehead after reading Why The World Needs Cosmos -- "I will be 50 this year, and the original Cosmos inspired me as a teen. My grandfather said “Read something and learn every day and you’ll be smarter than any ‘Professor’ and never be in need of a degree or ‘credentials’.” I was about to turn 8 when Apollo 17 ended all hopes of returning to the Moon in my lifetime, and I was short-sighted when it came to realizing that a life of exploration was still open to me. Thank you so much Ethan for rewarding all of us millions who still dream and are always searching the Universe with our questions every day. Your site is the first I go to every night at work, and you answer in a more satisfying depth than the usual spoon-fed pablum the ‘target audiences’ get on Nova and documentaries like ‘Cosmos’. I search out and explore every link, for the deeper nourishment, I have come to crave from a lifetime of learning. Thank you and Thanks to Carl and now Neil for pointing the way to the Cosmos in and around us, you have all made the Journey less lonely for me."

There were no comments on this post that really asked a question or warranted a response, but I felt I should say something about this one. The Universe is something that brings us all together, a story that we all share with one another and with everything else, living and inanimate, past, present and future, from the smallest atom to the largest black hole.

And our local group will stay with us for trillions upon trillions of years, while the rest of the matter in the Universe will disappear from our cosmic horizon. That's the truth of our reality. To quote Carl Sagan,

For small creatures such as we the vastness is bearable only through love.

Thanks for sharing in the journey we're all taking, and thanks for having me as a part of it.

From Sinisa Lazarek about The 3 Most Surprising Elements -- "I’ve read a while ago that Lithium abundance is significantly off in comparison with theory and observation.
Does this mechanism of spallation correct that or is Lithium data still a big problem. From the article it seems all is ok and fits the theory perfectly. Just wondering if Lithium problem was resolved in last couple of years?"

Sinisa is referring to these measurements, which are наздик for Lithium-7 to matching what the values ought to be from observations of the CMB, but which miss by a little bit. The predicted values are just a little high compared to what we observe.

There's also the Lithium-6 puzzle, where there's a little too much Lithium-6. The problem with these observations is that we are uncertain as to how much of the lithium we see is left over from the Big Bang, how much has been destroyed in stars, and how much has been produce from spallation: from cosmic rays causing the nuclear fission of heavier elements.

It's fair to say that this is an ongoing area of active research one person I follow quite closely and whom I respect is Karsten Jedamzik. The standard picture of Big Bang Nucleosynthesis is certainly not in jeopardy at this time, but it's worth keeping an eye on.

And finally, from Arun Kumar, also concerning The 3 Most Surprising Elements -- "Loved the article, but I do have a question. How does this explain the concentrations of Lithium that are mined, for the manufacture of batteries for example?"

You see, this is a good question! In the Solar System -- and in the Universe in general -- Lithium is somewhat rare.

But in the Earth's crust, there's actually a significant amount of Lithium, much more than you'd expect from the above graph!

Image credit: Gordon B. Haxel, Sara Boore, and Susan Mayfield from USGS vectorized by Wikimedia Commons user michbich.

Why is lithium so much more common in our crust? Quite simply: because lighter elements buoyantly "float" atop the heavier ones! While the heaviest metals are concentrated in our planet's core, the lightest ones have preferentially risen to the crust. As it stands, most of the lithium in our planet is located within the first few hundred km of the surface, which is crazy considering our planet is over 6,000 km to the core!

The segregation isn't perfect, but it's good enough to explain why there's a somewhat large amount of lithium in our crust, and why it's not rare to us at all!


How did the lighter elements end up in the center of the solar system? Solar System Formation - Astronomy

Is there any theory of the origin of Solar system which can explain these three things:

1) The chemical elements distribution between different planets (the Sun has very little of heavy elements, Venus and Earth lots of it, Jupiter and Saturn have little again)

This is explained by the Lewis Model. In the early Solar System, which was a cloud of gasses, the inner parts were warmer than the outer parts. In the inner region, only things like metal or rock could condense, so the inner planets (Mercury, Venus, Earth, and Mars) are composed chiefly of metal and rock. As you move out to the cooler outer regions, it gets cool enough for things like water ice, and then ammonia and methane ice to condense.

The reason why the outer layers of the gas giants (Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune) are composed of lighter elements is that these planets grew larger than the Earth, quickly. There are two reasons why. One is that, in the outer regions, it was cool enough for a larger range of materials to condense -- not only rock and metal, but also things that condense at cooler temperatures such as water ice and ammonia ice, so there was more "raw materials" for the planets to be made of. The other reason is that ice sticks together better than rocks and metals, so when the ice that had condensed in small pieces ran into other pieces of ice, it tended to make bigger pieces, rather than bounce off or fragment as pieces of rock do. The outer planets originated as big planets made of ice and rock. The were massive enough that their gravity allowed them to accummulate hydrogen and helium, which the inner planets did not have enough mass to hold on to, and grow to their current titanic proportions.

2) The upturned direction of Venus rotation around axis (in contrast with other planets)

An old idea about Venus' rotation (which is clockwise as viewed from the north as opposed to counter-clockwise like the other planets) is that gravitational influences of the Sun slowed it down until its rotational period equaled its orbital period. That situation is called a spin-orbit resonance. Mercury is in a slightly different type of spin-orbit resonance. However, that will not explain why Venus is rotating backward.

Another idea is that an impact with a large body gave Venus its strange spin state. This is not supported by any good physical evidence, and it is strange that Venus would end up rotating slowly backwards instead of tipped over at a random angle, like Uranus.

There is no widely-accepted explanation of Venus' rotation right now. Personally, I think that's good. It means that there is still a Great Mystery in the solar system waiting to be revealed, and reminds us astronomers not to get too full of ourselves.

3) The division of momentum (the Sun has less than 2% as I remember).

I don't think this is a problem according to the Cameron Model (which explains how the Solar System formed out of a spinning cloud of gas and dust.) There's no reason why we would expect the Sun to contain most of the angular momentum in the Solar System, especially since the planets are constantly stealing it through tidal interactions.

This page was last updated June 28, 2015.

Дар бораи муаллиф

Dave Kornreich

Dave was the founder of Ask an Astronomer. He got his PhD from Cornell in 2001 and is now an assistant professor in the Department of Physics and Physical Science at Humboldt State University in California. There he runs his own version of Ask the Astronomer. He also helps us out with the odd cosmology question.


The Origin of the Solar System

Here is a brief outline of the current theory of the events in the early history of the solar system:

  1. A cloud of interstellar gas and/or dust (the “solar nebula”) is disturbed and collapses under its own gravity. The disturbance could be, for example, the shock wave from a nearby supernova.
  2. As the cloud collapses, it heats up and compresses in the center. It heats enough for the dust to vaporize. The initial collapse is supposed to take less than 100,000 years.
  3. The center compresses enough to become a protostar and the rest of the gas orbits/flows around it. Most of that gas flows inward and adds to the mass of the forming star, but the gas is rotating. The centrifugal force from that prevents some of the gas from reaching the forming star. Instead, it forms an “accretion disk” around the star. The disk radiates away its energy and cools off.
  4. First brake point. Depending on the details, the gas orbiting star/protostar may be unstable and start to compress under its own gravity. That produces a double star. If it doesn’t …
  5. The gas cools off enough for the metal, rock and (far enough from the forming star) ice to condense out into tiny particles. (i.e. some of the gas turns back into dust). The metals condense almost as soon as the accretion disk forms (4.55-4.56 billion years ago according to isotope measurements of certain meteors) the rock condenses a bit later (between 4.4 and 4.55 billion years ago).
  6. The dust particles collide with each other and form into larger particles. This goes on until the particles get to the size of boulders or small asteroids.
  7. Run away growth. Once the larger of these particles get big enough to have a nontrivial gravity, their growth accelerates. Their gravity (even if it’s very small) gives them an edge over smaller particles it pulls in more, smaller particles, and very quickly, the large objects have accumulated all of the solid matter close to their own orbit. How big they get depends on their distance from the star and the density and composition of the protoplanetary nebula. In the solar system, the theories say that this is large asteroid to lunar size in the inner solar system, and one to fifteen times the Earth’s size in the outer solar system. There would have been a big jump in size somewhere between the current orbits of Mars and Jupiter: the energy from the Sun would have kept ice a vapor at closer distances, so the solid, accretable matter would become much more common beyond a critical distance from the Sun. The accretion of these “planetesimals” is believed to take a few hundred thousand to about twenty million years, with the outermost taking the longest to form.
  8. Two things and the second brake point. How big were those protoplanets and how quickly did they form? At about this time, about 1 million years after the nebula cooled, the star would generate a very strong solar wind, which would sweep away all of the gas left in the protoplanetary nebula. If a protoplanet was large enough, soon enough, its gravity would pull in the nebular gas, and it would become a gas giant. If not, it would remain a rocky or icy body.
  9. At this point, the solar system is composed only of solid, protoplanetary bodies and gas giants. The “planetesimals” would slowly collide with each other and become more massive.
  10. Eventually, after ten to a hundred million years, you end up with ten or so planets, in stable orbits, and that’s a solar system. These planets and their surfaces may be heavily modified by the last, big collision they experience (e.g. the largely metal composition of Mercury or the Moon).

Шарҳ: this was the theory of planetary formation as it stood before the discovery of extrasolar planets. The discoveries don’t match what the theory predicted. That could be an observational bias (odd solar systems may be easier to detect from Earth) or problems with the theory (probably with subtle points, not the basic outline.)


3 Answers 3

Elements heavier than iron are produced mainly by neutron-capture inside stars, although there are other more minor contributors (cosmic ray spallation, radioactive decay). They are not only produced in stars that explode as supernovae. This has now been established fact since the detection of short-lived Technetium in the atmospheres of red giant and AGB stars in the 1950s (e.g. Merrill 1952), and it is tiresome to have to continue correcting this egregious pop-sci claim more than 60 years later.

The r-process

Neutron capture can occur rapidly (the r-process) and this process occurs mostly inside and during supernova explosions (though other mechanisms such as merging neutron stars have been mooted). The free neutrons are created by electron capture in the final moments of core collapse. At the same time this can lead to the build up of neutron-rich nuclei and the decay products of these lead to many of the chemical elements heavier than iron once they are ejected into the interstellar medium during the supernova explosion. The r-process is almost exclusively responsible for elements heavier than lead and contributes to the abundances of many elements between iron and lead.

There is still ongoing debate about the site of the primary r-process. My judgement from a scan of recent literature is that whilst core-collapse supernovae proponents were in the majority, there is a growing case to be made that neutron star mergers may become more dominant, particularly for the r-process elements with $A>110$ (e.g. Berger et al. 2013 Tsujimoto & Shigeyama 2014). In fact some of the latest research I have found suggests that the pattern of r-process elemental abundances in the solar system could be entirely produced by neutron star mergers (e.g. Wanajo et al. 2004), though models of core-collapse supernovae that incorporate magneto-rotational instabilities or from rapidly-rotating "collapsar" models, also claim to be able to reproduce the solar-system abundance pattern (Nishimura et al. 2017) and may be necessary to explain the enhanced r-process abundances found in some very old halo stars (see for example Brauer et al. 2020).

Significant new information on this debate comes from observations of kilonovae and in particular, the spectacular confirmation, in the form of GW170817, that kilonovae can be produced by the merger of two neutron stars. Observations of the presumably neutron-rich ejecta, have confirmed the opacity signature (rapid optical decay, longer IR decay and the appearance of very broad absorption features) that suggest the production of lanthanides and other heavy r-process elements (e.g. Pian et al. 2017 Chornock et al. 2017). Whether neutron star mergers are the dominant source of r-process elements awaits an accurate assessment of how frequently they occur and how much r-process material is produced in each event - both of which are uncertain by factors of a few at least.

A paper by Siegel (2019) reviews the merits of neutron star merger vs production of r-process elements in rare types of core collapse supernovae (aka "collapsars"). Their conclusion is that collapsars are responsible for the majority of the r-process elements in the Milky Way and that neutron star mergers, whilst probably common enough, do not explain the r-process enhancements seen in some very old halo stars and dwarf galaxies and the falling level of europium (an r-process element) to Iron with increased iron abundance - (i.e. the Eu behaves like "alpha" elements like oxygen and neon that are produced in supernovae).

The s-process

However, many of the chemical elements heavier than iron are also produced by slow neutron capture the so-called s-process. The free neutrons for these neutron-capture events come from alpha particle reactions with carbon 13 (inside asymptotic giant branch [AGB] stars with masses of 1-8 solar masses) or neon 22 in giant stars above 10 solar masses. After a neutron capture, a neutron in the new nucleus may then beta decay, thus creating a nucleus with a higher mass number and proton number. A chain of such events can produce a range of heavy nuclei, starting with iron-peak nuclei as seeds. Examples of elements produced mainly in this way include Sr, Y, Rb, Ba, Pb and many others. Proof that this mechanism is effective is seen in the massive overabundances of such elements that are seen in the photospheres of AGB stars. A clincher is the presence of Technetium in the photospheres of some AGB stars, which has a short half life and therefore must have been produced in situ.

According to Pignatari et al. (2010), models suggests that the s-process in high mass stars (that will become supernovae) dominates the s-process production of elements with $A<90$ , but for everything else up to and including Lead the s-process elements are mainly produced in modest sized AGB stars that never become supernovae. The processed material is simply expelled into the interstellar medium by mass loss during thermal pulsations during the AGB phase.

The overall picture

As a further addition, just to drive home the point that not all heavy elements are produced by supernovae, here is a plot from the epic review by Wallerstein et al. (1997), which shows the fraction of the heavy elements in the solar system that are produced in the r-process (i.e. an upper limit to what is produced in supernovae explosions). Note that this fraction is very small for some elements (where the s-process dominates), but that the r-process produces everything beyond lead.

A more up-to-date visualisation of what goes on (produced by Jennifer Johnson) and which attempts to identify the sites (as a percentage) for each chemical element is shown below. It should be stressed that the details are still subject to a lot of model-dependent uncertainty.


The early Earth, as with Mars, Mercury and Venus, was formed from elements that had gathered in a zone roughly between 55 million to 230 million kilometers (35 million to 140 million miles) from the sun. Although the Earth had some hydrogen and helium in its early atmosphere, its weak gravity lost these light gases soon after. The Earth was kept hot by the collisions with the many large meteorites that were still common in the solar system.

After several million years, the Earth separated into several layers. Iron, nickel and other heavy metals mostly settled to the core lighter elements remained in the mantle around the core. The lightest elements, such as oxygen and silicon, floated to the top and cooled, forming a solid crust. Because the Earth was not completely liquid, the layering process was uneven pockets of heavy elements remained in the crust.


How did the lighter elements end up in the center of the solar system? Solar System Formation - Astronomy

Is there any theory of the origin of Solar system which can explain these three things:

1) The chemical elements distribution between different planets (the Sun has very little of heavy elements, Venus and Earth lots of it, Jupiter and Saturn have little again)

This is explained by the Lewis Model. In the early Solar System, which was a cloud of gasses, the inner parts were warmer than the outer parts. In the inner region, only things like metal or rock could condense, so the inner planets (Mercury, Venus, Earth, and Mars) are composed chiefly of metal and rock. As you move out to the cooler outer regions, it gets cool enough for things like water ice, and then ammonia and methane ice to condense.

The reason why the outer layers of the gas giants (Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune) are composed of lighter elements is that these planets grew larger than the Earth, quickly. There are two reasons why. One is that, in the outer regions, it was cool enough for a larger range of materials to condense -- not only rock and metal, but also things that condense at cooler temperatures such as water ice and ammonia ice, so there was more "raw materials" for the planets to be made of. The other reason is that ice sticks together better than rocks and metals, so when the ice that had condensed in small pieces ran into other pieces of ice, it tended to make bigger pieces, rather than bounce off or fragment as pieces of rock do. The outer planets originated as big planets made of ice and rock. The were massive enough that their gravity allowed them to accummulate hydrogen and helium, which the inner planets did not have enough mass to hold on to, and grow to their current titanic proportions.

2) The upturned direction of Venus rotation around axis (in contrast with other planets)

An old idea about Venus' rotation (which is clockwise as viewed from the north as opposed to counter-clockwise like the other planets) is that gravitational influences of the Sun slowed it down until its rotational period equaled its orbital period. That situation is called a spin-orbit resonance. Mercury is in a slightly different type of spin-orbit resonance. However, that will not explain why Venus is rotating backward.

Another idea is that an impact with a large body gave Venus its strange spin state. This is not supported by any good physical evidence, and it is strange that Venus would end up rotating slowly backwards instead of tipped over at a random angle, like Uranus.

There is no widely-accepted explanation of Venus' rotation right now. Personally, I think that's good. It means that there is still a Great Mystery in the solar system waiting to be revealed, and reminds us astronomers not to get too full of ourselves.

3) The division of momentum (the Sun has less than 2% as I remember).

I don't think this is a problem according to the Cameron Model (which explains how the Solar System formed out of a spinning cloud of gas and dust.) There's no reason why we would expect the Sun to contain most of the angular momentum in the Solar System, especially since the planets are constantly stealing it through tidal interactions.

This page was last updated June 28, 2015.

Дар бораи муаллиф

Dave Kornreich

Dave was the founder of Ask an Astronomer. He got his PhD from Cornell in 2001 and is now an assistant professor in the Department of Physics and Physical Science at Humboldt State University in California. There he runs his own version of Ask the Astronomer. He also helps us out with the odd cosmology question.