Zanim powstały światy, oceany, a nawet stały ląd, istniało coś znacznie mniej imponującego: chmura. Ogromna, zimna mieszanina gazu i pyłu dryfująca w przestrzeni kosmicznej. Żadnych kontynentów, żadnych atmosfer, żadnego życia – tylko maleńkie cząsteczki unoszące się w ciemności. Z tego niepozornego początku powstają całe układy słoneczne!
Zrozumienie, w jaki sposób zachodzi ta przemiana, stanowi kluczowy element naukowych podstaw misji „Plato” prowadzonej przez ESA. Badając planety krążące wokół innych gwiazd, misja „Plato” pomaga naukowcom nie tylko stworzyć mapę planet w naszej Galaktyce, ale także ustalić, w jaki sposób w ogóle powstają.
Krok pierwszy: narodziny gwiazdy
Wszystko zaczyna się, gdy część ogromnej chmury gazu i pyłu zapada się pod wpływem własnej grawitacji. W miarę kurczenia się chmura obraca się coraz szybciej i spłaszcza się, tworząc dysk, podobnie jak ciasto na pizzę rozkręcane w powietrzu. Gdy w centrum zgromadzi się wystarczająca ilość materii, zapala się gwiazda. Wokół niej pozostaje wirujący dysk gazu i pyłu. Nazywa się go dyskiem protoplanetarnym, co oznacza dysk, z którego powstają planety. Jest to obszar wokół gwiazdy, w którym rodzą się planety.
Krok drugi: od pyłu do kamyków
Na początku dysk jest wypełniony mikroskopijnymi ziarnkami, mniejszymi od ziaren piasku. Ale te ziarenka nie pozostają długo samotne! Delikatnie zderzają się ze sobą i sklejają, tworząc coraz większe grudki. Pył zamienia się w kamyki, a kamyki wciąż rosną.
Może się to wydawać powolnym procesem, ale zachodzi on na ogromną skalę, a niezliczone zderzenia mają miejsce jednocześnie. Z biegiem czasu te małe elementy składowe przekształcają się w obiekty wielkości kilometra, znane jako planetoidy. Są one niczym pierwsze “zalążki” planet.
Krok trzeci: zderzenia tworzą światy
Gdy już powstaną planetoidy, grawitacja zaczyna przejmować kontrolę. Większe obiekty przyciągają mniejsze, a zderzenia stają się coraz bardziej gwałtowne. Niektóre zderzają się i łączą, powiększając swoją masę. Inne rozpadają się, dostarczając materiał z powrotem do układu.
Ten chaotyczny etap prowadzi do powstania embrionów planetarnych, czyli obiektów na tyle dużych, że wywierają znaczną grawitację. Nie są to jednak jeszcze pełnoprawne planety.
Przez miliony lat embriony te nieustannie zderzają się i łączą, stopniowo oczyszczając swoje orbity i przekształcając się w w pełni ukształtowane planety. Największe ciała niebieskie powiększają się, pochłaniając mniejsze, aż pozostaje tylko kilka dominujących planet. Przetrwanie najsilniejszych – w wersji planetarnej!
Krok czwarty: dorastanie i odkrywanie różnych klimatów
W miarę jak planety rosną, zaczynają się zmieniać. Planety skaliste, takie jak Ziemia, tworzą stałą powierzchnię w wyniku ochładzania się po okresie powtarzających się uderzeń. Jednocześnie gazy uwalniane z ich wnętrza w wyniku aktywności wulkanicznej mogą tworzyć atmosfery.
W zewnętrznych obszarach układu, gdzie panują niższe temperatury, zachodzi inny proces. Duże jądra planetarne mogą gromadzić ogromne ilości gazu, przekształcając się w gazowe giganty, takie jak Jowisz i Saturn.
Właśnie dlatego układy słoneczne często składają się z różnorodnych ciał niebieskich: małych, skalistych planet znajdujących się bliżej gwiazdy oraz masywnych gazowych gigantów. Wszystkie te różnice wynikają z warunków panujących w pierwotnym dysku.
Nie wszystkie systemy solarne są takie same
Jednym z najbardziej fascynujących odkryć współczesnej astronomii jest fakt, że układy planetarne mogą znacznie różnić się od naszego. Niektóre z nich zawierają planety olbrzymie znajdujące się niezwykle blisko swoich gwiazd. Inne mogą składać się z gęsto upakowanych układów małych, skalistych światów. Co najbardziej ekscytujące, niektóre z nich mają nawet planety w strefie zamieszkalnej, gdzie warunki mogłyby sprzyjać istnieniu wody w stanie ciekłym na powierzchni tych planet.
Misja „Plato” ma na celu szczegółowe zbadanie tych układów, co pomoże naukowcom zrozumieć nie tylko, jakie planety istnieją, ale także jak powstały.
Proces, który wymaga czasu
Łatwo jest wyobrażać sobie planety jako coś stałego, ale w rzeczywistości są one wynikiem długiego i delikatnego łańcucha wydarzeń. Chmura gazu zapada się, rodzi się gwiazda, pył zbryla się, a zderzenia tworzą światy. Każdy etap opiera się na poprzednim, a proces ten przebiega tak powoli, że zmiany te byłyby niemal niemożliwe do zauważenia w ludzkiej skali czasowej. Powstawanie planet nie następuje z dnia na dzień, lecz rozciąga się na dziesiątki milionów lat, kształtowane przez grawitację, ruch i niezliczone zderzenia.
Nawet po powstaniu planety nadal ewoluują – zmieniają się ich orbity, atmosfery ulegają przemianom, a powierzchnie są przekształcane przez uderzenia. Innymi słowy, układ planetarny nigdy nie jest w pełni ukształtowany. Gdzieś na tym etapie, jeśli warunki będą odpowiednie, może powstać planeta podobna do Ziemi. Misja „Plato” ma na celu odnalezienie planet podobnych do Ziemi i pomoże nam ustalić, czy są one powszechne, czy też nasza planeta może być jedyna w swoim rodzaju.
