Solsystemets dannelse
Solsystemet er vores baghave. Den består foruden Solen af otte planeter samt dværgplaneter, måner, asteroider og kometer. De otte planeter er Merkur, Venus, Jorden, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun, hvor Merkur er tættest på Solen og Neptun længst væk. Dværgplaneterne er bl.a. Pluto og Ceres. Imellem Mars og Jupiter ser man en større samling af asteroider, som er klippestykker og fragmenter, der kredser fast om Solen. Samlingen kalder man for Asteroidebæltet. I yderkanten af Solsystemet ligger der ligeledes et bælte med asteroide-lignende objekter; Kuiperbæltet. Yderst forventer man ligeledes, at der findes en sky af objekter bestående af fast ammoniak, fast methan eller is. Denne sky kaldes Oort-skyen. Den er ikke direkte blevet observeret, men man regner med at den er kilden til mange af de kometer vi ser. Solen udgør dog langt det meste af Solsystemet; hele 99,8 % af Solsystemets samlede masse1,2 ligger i den.
Solsystemet med dets indhold.3
Solsystemets blev skabt for 4,6 mia. år siden. Alderen har man bestemt ved at undersøge radioaktive elementer fra objekter i Universet, først og fremmest meteoritter. Princippet i teknikken er følgende: Når radioaktive kerner henfalder, omdannes de til andre typer kerner. Den oprindelige kerne kaldes moderkernen, mens de nydannede kaldes datterkerner. Radioaktive isotoper har en halveringstid, der er den tid det tager halvdelen af moderkernerne at omdannes til datterkernerne. F.eks. henfalder kalium-40 til calcium-40 og argon-40 med en halveringstid på 1,251 mia. år, dvs. det tager 1,251 mia. år for halvdelen af kalium-40 isotoperne at henfalde til calcium-40 og argon-40. Kalium-40 er en af de isotoper med længst halveringstid der findes. Den korteste4 er Thorium-232, der har en halveringstid helt nede på 3 x 10-7 s. Man kan bestemme Solsystemets alder vha. denne metode, fordi man kender stofsammensætningen af sten når de bliver faste.5 Hvis man ved hvilke radioaktive isotoper stenen indeholder til det tidspunkt man gerne vil bestemme, og man kan se hvor mange datterkerner stenen indeholder i dag, kan man bestemme stenens alder fordi man kender halveringstiden; hvis man f.eks. ved, at halvdelen af isotoperne i en sten er moderkerner mens den anden halvdel er datterkerner, må stenens alder præcis svarer til den radioaktive isotops halveringstid. Vha. metoden har man bestemt de ældste meteoritter til at være 4,6 mia. år gamle, hvilket derfor må svare til Solsystemets alder.
Som antydet skabes Solsystemet af, at dele af en sky af gas og støv kollapser. Under6 kollapset var der ret ekstreme forhold, og samspillet mellem bl.a. et højt gastryk, tyngdekraften, magnetiske felter og skyens rotation har medført, at den fladede ud og blev til en protoplanetarisk skive med en varm og tæt protostjerne i midten, som er det der senere blev til Solen. Nedenfor ses en illustration af udviklingen:
Her ses hvordan solsystemet dannes. Den protoplanetariske skive dannes af en kollapsende sky af gas og støv. Med tiden ensrettes rotationen af skiven, og massen fra skyen vil samle sig som planeter og Solen.
Der har i tidens løb været flere teorier for Solsystemets dannelse. Årsagen til at man tror på teorien om, at Solsystemet blev skabt i en protoplanetarisk skive er, at den forklarer hvad vi ser. En række eksempler kunne være7:
At planetbanerne er i samme plan
At de kredsende objekter har samme omløbsretning om Solen
At alle objekterne har samme alder
At deres kemiske sammensætning er forskellig
hvilket alt sammen stemmer med teorien.
[1] Uge 12 aktivitet 2 (BlackBoard), Ole Bjælde
[2] https://theplanets.org/solar-system/
[3] https://theplanets.org/solar-system/
[4] http://www.nbi.ku.dk/spoerg_om_fysik/fysik/henfaldskaeden-for-uran-samt-ioniserende-straalings-virkning-paa-levende-organismer./
[5] Foundations of Astronomy, Michael A. Seeds og Dana E. Backman, s. 426-428
[6] https://da.wikipedia.org/wiki/Solens_dannelse_og_udvikling
[7] Inspireret af Ole Bjældes tavlenoter fra forelæsning 20 (2017)