Historien om hur solsystemet—Solen, planeter, asteroider, månar och kometer — bildade är en som planetforskare fortfarande skriver. Berättelsen kommer från observationer av avlägsna starbirth nebulae och avlägsna planetariska system, studier av vårt eget solsystem världaroch datormodeller som hjälper dem att förstå data från deras observationer.
Den här bilden såg ut vårt solsystem för cirka 4,6 miljarder år sedan. I grund och botten, vi var en mörk nebula- ett moln av gas och damm. Vätgas var här plus tyngre element som kol, kväve och kisel, i väntan på rätt drivkraft för att börja bilda en stjärna och dess planeter.
Vätet bildades när universum föddes, för cirka 13,7 miljarder år sedan (så vår historia är verkligen äldre än vi trodde). Andra element bildades senare, inuti stjärnor som fanns långt innan vårt stjärnfödelsemoln började göra solen. De exploderade som supernovaer eller gispade ut sina element som vår sol kommer att göra en dag. Elementen skapade i stjärnor blev frön till framtida stjärnor och planeter. Vi är en del av ett grand kosmiskt återvinningsexperiment.
Gaserna och dammet i solens födelsemoln virvlade runt, påverkade av magnetfält, förbipasserande stjärnas handlingar och möjligen explosionen av en närliggande supernova. Molnet började samlas, och mer material samlades i centrum under påverkan av tyngdkraften. Saker upphettades, och så småningom föddes spädbarnet Sun.
Den här proto-solen värms upp molnen av gas och damm och fortsatte att samlas i mer material. När temperaturen och trycket var tillräckligt höga började kärnfusion i dess kärna. Det smälter samman två väteatomer för att bilda en heliumatom som avger värme och ljus och förklarar hur vår sol och stjärnor fungerar. Bilden här är en Hubble rymdteleskop utsikt över ett ungt stjärnobjekt som visar hur vår sol kan ha sett ut.
Efter att solen bildades, bildade damm, bitar av sten och is, och moln av gaser en enorm protoplanetärisk skiva, en region, som de i Hubble bild som visas här, där planeter bildas.
Materialen på disken började hålla sig ihop att bli större bitar. De steniga byggde planeterna Merkurius, Venus, Jorden, Mars och de föremål som befolkar Asteroidbältet. De bombades under de första miljarder åren av deras existens, som ytterligare ändrade dem och deras ytor.
Gasjättarna började som små steniga världar som lockade väte och helium och lättare element. Dessa världar formades troligen närmare solen och migrerade utåt för att bosätta sig i de banor vi ser dem i idag. De isiga resterna befolkade Oort Cloud och den Kuiper Belt (var Pluto och de flesta av dess syster dvärgplaneter kretslopp).
Babygasjätten Jupiter kan vara den skyldige. Det växte otroligt enormt. Samtidigt drog solens gravitation på gasen och dammet på skivan, som bar jätten Jupiter inåt. Den unga planeten Saturn drog Jupiter motsatt riktning och hindrade den från att försvinna i solen. De två planeterna migrerade ut och bosatte sig i sina nuvarande banor.
All den aktiviteten var inte bra nyheter för ett antal "Super-Earths" som också bildades. Rörelserna störde deras banor och gravitationspåverkan skickade dem sönder i solen. Den goda nyheten är att den också skickade planetesimals (byggnadsblocken för planeter) till bana runt solen, där de så småningom bildade de fyra inre planeterna.
Hur vet astronomer något av detta? De observera avlägsna exoplaneter och kan se dessa saker hända runt dem. Det konstiga är att många av dessa system liknar inte våra egna. De har vanligtvis en eller flera planeter som är mycket mer massiva än jorden som kretsar närmare sina stjärnor än Mercury gör till solen, men har mycket få föremål på större avstånd.
Formades vårt eget solsystem annorlunda på grund av händelser som Jupiter-migrationshändelsen? Astronomer körde datorsimuleringar av planetbildning baserat på observationer runt andra stjärnor och i vårt solsystem. Resultatet är Jupiter-migrationsidén. Det har inte bevisats ännu, men eftersom det är baserat på faktiska observationer är det en bra första början på att förstå hur planeterna vi måste vara här.