תאוריית הערפילית

היווצרות כוכבים

על פי ההיפותזה הנבולרית, כוכבים נוצרים בעננים מסיביים וצפופים של עננים מולקולריים ענקיים של מימן מולקולרי (GMC). עננים אלה אינם יציבים מבחינה גשמית, והחומר מתמזג בתוכם לגושים צפופים קטנים יותר, אשר מסתובבים, מתמוטטים ויוצרים כוכבים. יצירת כוכבים היא תהליך מורכב, אשר מייצר תמיד דיסק פרוטופלנטרי גזי, proplyd, סביב הכוכב הצעיר. זה עשוי ללדת כוכבי לכת בנסיבות מסוימות, אשר אינן ידועות. לפיכך, היווצרות מערכות כוכבי הלכת נחשבת לתוצאה טבעית של היווצרות כוכבים. כוכב דמוי שמש לוקח בדרך כלל כמיליון שנים להיווצרותו, כאשר הדיסק הפרוטופלנטרי מתפתח למערכת פלנטרית.

היווצרות מערכת השמש

ההיווצרות של כדור הארץ (ושאר כוכבי הלכת) התרחשה בענן הגז, הסלעים והאבק שהפך בהמשך למערכת השמש. ענן אדיר זה (המכונה ערפילית או nebula) היה מורכב ברובו ממימן והליום ויסודות כבדים יותר שנוצרו בהתפוצצויות כוכבים (סופרנובה).
התאוריה גורסת כי כוכב שבת קרוב ("יחסית") התפוצץ (סופרנובה) ושלח גל הדף דרך הענן וגרם לו להתחיל להידחס, לקרוס ולהסתובב. גז ואבק נדחסו וקרסו כדי ליצור את הגופים הראשוניים של כוכבי הלכת ואת השמש, אפקט הסיבוב גרם לגופים כולם להיווצר במישור אחיד פחות או יותר מישור המילקה.
בשלב מסוים, הפרעה כלשהי, כנראה מגל הלם מסופרנובה קרובה, גרמה ללחץ חזק על הערפילית הסולארית שדחף את החומר כלפי פנים. כאשר הכבידה שפעלה על החומר כלפי המרכז התגברה על לחץ הגזים שפעל כלפי חוץ הערפילית החלה לקרוס במהירות. הערפילית התחממה בתהליך הקריסה כתוצאה מהגידול בצפיפות, ובעקבות שימור התנע הזוויתי היא החלה להסתובב במהירות גדולה[3]. היות שהקריסה הכבידתית יעילה יותר בכיוון ציר הסיבוב, הערפילית הפכה ליותר ויותר שטוחה. במרכז הערפילית, היכן שמרבית החומר התרכז, החלה להיווצר השמש.
כוכבי הלכת נוצרו מענן זה של גזים ואבק ומקורם בגופים קטנים יותר, הקרויים פלנטסימלים שגודלם מספר קילומטרים. גופים אלו תפחו כתוצאה מהתאחדות וספיחת אבק במשך מיליוני שנה. מערכת השמש הפנימית הייתה חמה, ולכן תרכובות מימן (כמו מתאן) לא יכלו להתעבות בה. כוכבי הלכת שנוצרו שם היו קטנים יחסית (הם מכילים כ־0.6% מהחומר של הדיסקה הפלנטרית), והם היו מורכבים בעיקר מחומרים בעלי נקודת התכה גבוהה כמו סיליקטים ומתכות. בסופו של דבר כוכבי הלכת הארציים נוצרו מגופים סלעיים אלה.
רחוק יותר מהשמש, נוצרה חגורת האסטרואידים שנמצאת על הגבול הכבידתי בין השמש לכוכב הלכת הענק צדק. בחגורה זו החומר לא הצליח להתמזג לכדי כוכב לכת בגלל ההשפעה הכבידתית החזקה של צדק. עוד יותר רחוק מהשמש, מעבר לקו הכפור, התפתחו ענקי הגזים, אשר היו מסיביים מספיק כדי לשמור על "האטמוספירה הראשונית" של מימן והליום. מנגד, כוכבי הלכת הארציים שהיו קרובים יותר לשמש איבדו עם הזמן את המימן וההליום שלהם, ויצרו "אטמוספירות משניות", כתוצאה מתהליכים וולקניים, פגיעת אסטרואידים, או במקרה של כדור הארץ גם בעקבות הופעת בעלי חיים וצמחים.
כ-100 מיליון שנה לאחר שהחל התהליך, העלייה בלחץ המימן במרכז הערפילית שקרסה והעלייה בצפיפות שלו גרמו לטמפרטורת הליבה לעלות, והכוכב החל לבצע היתוך גרעיני.
מאז, ההיתוך הגרעיני שמתרחש בליבת השמש הוא מקור האנרגיה הראשי של מערכת השמש כולה. פעולת ההיתוך יצרה חום רב והפסיקה את תהליך הקריסה של השמש, עקב מצב שווי המשקל שנוצר בין לחץ הגזים כלפי חוץ וכוח הכבידה כלפי פנים. למעשה, ההיתוך הגרעיני בליבת השמש השפיע על מערכת השמש כולה. בשלב זה נוצר הדף מתמשך שהיה אחראי לסילוק שאריות הגזים מהערפילית, ולהרס "האטמוספירה הראשונית" של כוכבי הלכת הארציים. סילוק שאריות החומר, שלא היו קשורות חזק לגופים הגדולים יחסית במערכת השמש, גרם להפסקת גדילתם של גופים אלו, ולהתייצבות המבנה של מערכת השמש בצורת מערכת כוכבי הלכת הדומה מאוד למערכת הנוכחית.