Sự hình thành và tiến hóa của Hệ Mặt Trời
Sự hình thành > Sự hình thành các hành tinh

Các hành tinh khác nhau được tạo ra từ tinh vân Mặt Trời, đám mây bụi khí dạng đĩa còn lại sau khi Mặt Trời hình thành. Phương thức hình thành hành tinh được giới khoa học chấp nhận hiện nay là sự bồi tụ (accretion), trong đó các hành tinh khởi đầu từ những hạt bụi quay xung quanh tiền sao. Do va đập vào nhau, các hạt này gắn kết thành những khối đường kính lên tới 200 mét, và đến lượt mình các khối này va đập tạo thành những vật thể lớn hơn (planetesimal tức vi thể hành tinh) lớn chừng 10 km. Các vật thể này tiếp tục lớn dần thông qua va chạm, với tốc độ cỡ vài cm mỗi năm trong khoảng vài triệu năm sau đó.
Phía trong Hệ Mặt Trời, khu vực trong vòng 4 AU từ tâm hệ, quá ấm cho những phân tử dễ bay hơi như nước và methan ngưng tụ, do đó các vi thể hành tinh sinh ra ở đây chỉ có thể tạo ra từ những hợp chất có điểm nóng chảy cao, như các kim loại sắt, nickel, và nhôm cùng những dạng đá silicat. Những vật thể rắn này sẽ trở thành các hành tinh đất đá (Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, và Sao Hỏa). Các hợp chất này rất hiếm trong vũ trụ, chỉ chiếm 0,6% khối lượng tinh vân, cho nên các hành tinh đất đá không thể phát triển lớn được. Các vật thể phôi thai (tức tiền hành tinh) của các hành tinh đất đá lớn lên cỡ 0,05 khối lượng Trái Đất (M⊕) và ngừng tích tụ vật chất khoảng 100 000 năm sau khi Mặt Trời hình thành; những sự va chạm và kết hợp sau đó giữa các vật thể kích thước hành tinh cho phép chúng lớn lên thành kích thước hiện tại.
Khi các hành tinh đất đá hình thành, chúng vẫn ngập chìm trong đĩa khí bụi. Chất khí chịu ảnh hưởng của áp suất và không quay quanh Mặt Trời nhanh bằng các hành tinh. Sức cản sinh ra giữa chúng gây nên một sự truyền mô men động lượng, khiến cho các hành tinh dần dần dịch chuyển vào các quỹ đạo mới. Các mô hình cho thấy sự thay đổi nhiệt độ trong đĩa chi phối tốc độ dịch chuyển, với xu hướng tổng thể là các hành tinh phía trong dịch chuyển về phía trong khi các đĩa tiêu tán đi cho tới khi hình thành quỹ đạo ổn định như ngày nay.
Các hành tinh khí khổng lồ (Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, và Sao Hải Vương) hình thành phía ngoài "đường đóng băng" (frost line), điểm giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc nơi vật chất có nhiệt độ đủ thấp để cho các hợp chất dễ bay hơi nằm ở thể rắn. Băng hình thành nên các hành tinh kiểu Sao Mộc dồi dào hơn nhiều kim loại hay silicat, khiến cho các hành tinh này đủ lớn để bắt giữ được hydro và heli, những nguyên tố nhẹ nhất và phổ biến nhất. Các vi thể hành tinh phía ngoài đường đóng băng kết tụ lên tới 4 M⊕ trong khoảng 3 triệu năm. Ngày nay, bốn hành tinh khí khổng lồ, với tổng khối lượng bằng 445,6 M⊕, chiếm khoảng 99% tổng khối lượng các vật thể quay quanh Mặt Trời. Các nhà lý thuyết tin rằng không phải ngẫu nhiên mà Sao Mộc nằm vừa sát bên ngoài đường đóng băng. Bởi đường đóng băng tích tụ một lượng lớn nước bay hơi từ các vật liệu đóng băng rơi vào phía trong, nó tạo nên một vùng áp suất thấp tăng vận tốc quay của các hạt bụi và giảm chuyển động hướng tâm của chúng, trên thực tế, đường đóng băng đóng vai trò như một rào chắn khiến cho vật chất tích tụ nhanh chóng ở khoảng cách khoảng 5 AU tính từ tâm hệ. Khối lượng vật liệu này lớn dần thành một tiền hành tinh nặng 10 M⊕, sau đó phát triển nhanh chóng bằng cách hút lấy hydro từ đĩa khí bao quanh, đạt 150 M⊕ chỉ trong khoảng 1 nghìn năm và cuối cùng từ từ lớn lên cho tới khi trở thành Sao Mộc như hiện nay với khối lượng 318 M⊕. Sao Thổ có khối lượng nhỏ hơn nhiều đơn giản bởi vì nó hình thành vài triệu năm sau Sao Mộc, do đó còn lại ít khí cho nó hấp thụ hơn.
Các ngôi sao T Tauri như Mặt Trời khi trẻ có gió sao mạnh hơn nhiều những sao già, ổn định. Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương có lẽ hình thành muộn hơn Sao Mộc và Sao Thổ, khi các đợt gió Mặt Trời mạnh thổi bay phần lớn đĩa khí bao quanh nó. Kết quả là các hành tinh này tích tụ được rất ít hydro và heli, chỉ cỡ 1 M⊕ mỗi hành tinh. Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương đôi khi được gọi là các "nhân thất bại". Vấn đề chính đối với các lý thuyết hình thành hành tinh này là khoảng thời gian hình thành chúng. Ở các vị trí như hiện nay sẽ cần hàng trăm triệu năm để cho nhân của chúng hình thành. Điều này bất hợp lý và nó có nghĩa là Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương hẳn phải hình thành gần với Mặt Trời hơn-ở gần thậm chí là ở giữa Sao Mộc và Sao Thổ-và sau đó dịch chuyển ra phía ngoài (xem mục Dịch chuyển hành tinh phía dưới). Chuyển động của kỷ nguyên các vi thể hành tinh không phải luôn luôn hướng tâm vào Mặt Trời; những mẫu vật mà Stardust thu thập được từ Sao chổi Wild 2 cho thấy rằng vật liệu từ giai đoạn hình thành ban đầu của Hệ Mặt Trời dịch chuyển từ miền trong ấm hơn tới khu vực vành đai Kuiper.
Sau khoảng từ 3 tới 10 triệu năm, gió Mặt Trời dọn dẹp hết khí và bụi trong đĩa tiền hành tinh, thổi chúng vào không gian liên sao, chấm dứt sự phát triển của các hành tinh mới.