Протопланета

Протопланета — крупный планетный зародыш в протопланетном диске, прошедший стадию внутреннего плавления, что привело к дифференциации недр. Полагают, что эти небесные тела образовались из планетезималей километровых размеров, гравитационно притягивавшихся и сталкивавшихся друг с другом. В соответствии с теорией формирования планет, протопланеты вносили небольшие возмущения в орбиты друг друга и в результате сталкивались, постепенно образуя крупные планеты.

В случае с Солнечной системой полагают, что столкновения планетезималей породило несколько сотен планетарных эмбрионов. Такие зародыши были похожи на Цереру и Плутон: их масса составляла 1022 — 1023 кг, а диаметр — несколько тысяч километров. На протяжении сотен миллионов лет они сталкивались друг с другом, в результате чего их размер увеличивался, а количество уменьшалось. Детали этого процесса неизвестны, но его делят на три стадии (три поколения протопланет). В конце концов осталось лишь несколько зародышей планет, которые, столкнувшись, соединились в полноценные планеты.

В ранних протопланетах было много радиоактивных элементов, которые со временем распадались. Тепло от этого распада, а также от столкновений и гравитационного давления, расплавляло некоторую часть недр протопланет по мере их роста и превращения в планеты. В расплавленных зонах тяжёлые элементы опускались к ядру планеты, а более лёгкие — поднимались к её поверхности. Этот процесс называют гравитационной дифференциацией. Изучение состава метеоритов показывает, что подобная дифференциация имела место и в некоторых астероидах.

Теория гигантского столкновения предполагает, что земная Луна сформировалась при колоссальном столкновении гипотетической протопланеты Тейи с Землёй в ранней истории Солнечной системы.

Внутри Солнечной системы насчитывают три более-менее уцелевшие и нетронутые протопланеты — это Церера, (2) Паллада и (4) Веста. К протопланетам также относят и карликовые планеты пояса Койпера. Так как на Земле были найдены метеориты из железа, то считается вполне вероятным, что в поясе астероидов были протопланеты с ядрами из металла, а их разрушение стало причиной появления этих метеоритов.

В феврале 2013 года астрономы провели первое непосредственное наблюдение протопланеты, формирующейся в газопылевом облаке отдалённой звезды.

Источник: Википедия

Упоминания в литературе

Современные астрономы считают, что вначале образовалась солнечная туманность в виде газово – пылевого облака, которое затем стало сжиматься под действием гравитационных сил. Возможно, это сжатие было ускорено внешними факторами – например, взрывом находящейся недалеко сверхновой. В центре облака образовалось Солнце, под действием гравитационного давления в его центре началась термоядерная реакция, продолжающаяся и поныне. Из окружавшего Солнце огромного уплощенного газово – пылевого облака образовалась планетная система. Земля и родственные ей планеты (Меркурий, Венера, Марс) аккумулировались из твердых тел и частиц, а в формировании планет – гигантов (Юпитер, Сатурн) и внешних планет (Уран, Нептун) участвовал наряду с твердыми телами также и газ. Вначале вокруг Солнца образовались планетезимали – каменистые тела неправильной формы. Их размеры разнились от совсем небольших до сотен километров в поперечнике. Довольно быстро, через какие – нибудь десятки тысяч лет, планетезимали превратились в протопланеты диаметром 100–500 километров. Считается, что планетам земного типа потребовалось затем около 100 миллионов лет, чтобы вырасти до современных размеров путем аккумулирования масс более мелких небесных тел.

Группа авторов, 3333 каверзных вопроса и ответа, 2011

Любопытна и компьютерная модель, которую создал астроном Алессандро Морбиделли из Обсерватории Лазурного берега в Ницце. Согласно его выводу, «большую часть запасов воды наша планета получила после падения на нее нескольких протопланет, образовавшихся во внешней части пояса астероидов». Эти протопланеты упали на Землю, когда процесс ее формирования был уже почти завершен. По мнению Морбиделли, самое большее, лишь 10 % воды принесено на Землю кометами; все остальное – малыми планетами, столкнувшимися с ней.

Александр Волков, 100 великих загадок астрономии, 2012

Как только на кораблях «Аполлон» и советских автоматических зондах «Луна» на Землю были доставлены образцы лунного грунта, его анализ показал, что захват отдельно сформированной Луны исключается из-за ее точного совпадения с Землей по изотопному составу. Рост Луны в газово-пылевом вихре вместе с Землей тоже исключается, потому что по гафний-вольфрамовым изотопным часам она сформировалась через 50 млн лет от начала Солнечной системы, когда газ давно рассеялся. Отрыв фрагмента Земли из-за быстрого вращения не объясняет полное расплавление Луны и требует нереалистично высокой скорости вращения – около двух часов на оборот. По современным представлениям, Луна появилась в результате масштабного столкновения Земли с другой протопланетой из выброшенных на околоземную орбиту расплавленных обломков.

Михаил Никитин, Происхождение жизни. От туманности до клетки, 2016

Сейчас вторая версия считается несостоятельной по нескольким причинам, главная из которых состоит в следующем: суммарная масса всех астероидов составляет лишь 4 процента массы Луны, то есть на полноценную планету такой объем не тянет. Но на на смену этой версии идет другая набирающая популярность теория: планета начала образовываться, однако из-за огромного влияния Юпитера развалилась еще на начальной стадии. Из этого получается, что Фаэтон – не более, чем протопланета, то есть планета, которая не сформировалась окончательно и состоит из одного ядра.

Брайан Хейбл, Как устроена Вселенная, 2013