Космогонія, Гіпотеза Альвена та Арреніуса
Упродовж XX ст. висувався цілий ряд гіпотез, що суперечать один одному, про походження Сонця і Сонячної системи, з яких найбільш переконливою і популярною стала гіпотеза шведських астрономів X. Альвена і С. Арреніуса. Вони виходили з припущення, що в природі існує єдиний механізм планетоутворення, дія якого проявляється і у разі утворення планет біля зірки, і у разі планет-супутників біля планети. Для пояснення цього механізму вони залучають сукупність різних сил гравітацію, магнітогідродинаміку, електромагнетизм, плазмові процеси.
Альвен і Арреніус відмовилися від традиційного припущення про утворення Сонця та планет з одного масиву речовини в одному нероздільному процесі. Вони вважають, що спочатку з газопилової хмари виникло первинне тіло — зірка, а потім до неї з іншої газопилової хмари, через яку по своїй орбіті рухалося Сонце, надійшов матеріал для утворення вторинних тіл. Таким чином, на момент, коли почали утворюватися планети, центральне тіло системи вже існувало. Такого висновку дослідники дійшли в результаті багаторічного вивчення ізотопного складу речовини метеоритів, Сонця та Землі. При цьому були виявлені відхилення в ізотопному складі ряду елементів, що містяться в метеоритах та земних породах, від ізотопного складу тих самих елементів на Сонці. Це свідчить про різному походження цих елементів. Звідси випливає, що основна маса речовини Сонячної системи надійшла з однієї газопилової хмари, і з неї утворилося Сонце. Значно менша частина речовини, що не перевищує 0,15 маси Сонця, з іншим ізотопним складом надійшла з іншої газопилової хмари, і вона послужила матеріалом для формування планет іметеоритів. Якби маса цієї хмари була більшою, вона акумулювалася б не в систему планет, а в зіркоподібний супутник Сонця.
Щоб утворити планетну систему, зірка повинна мати ряд ознак:
- Потужним магнітним полем, величина якого перевищує певне критичне значення;
- простір на околицях зірки має бути заповнений розрідженою плазмою, що створює сонячний вітер.
Молоде Сонце, що ймовірно мало значний магнітний момент, мало розміри, що перевищували нинішні, але не доходили до орбіти Меркурія. Його оточувала гігантська надкорона, що була розрідженою намагніченою плазмою. Як і в наші дні, з поверхні Сонця виривалися протуберанці, але викиди тих років мали довжину сотні мільйонів кілометрів і досягали орбіти сучасного Плутона. Струми в них оцінювалися в сотні мільйонів амперів і більше. Це сприяло стягуванню плазми у вузькі канали. Вони виникали розриви, пробої, звідки розбігалися потужні ударні хвилі, ущільнювали плазму шляху їхнього прямування. Плазма надкорони швидко ставала неоднорідною та нерівномірною.
Коли молоде Сонце почало своє проходження через газопилову хмару, потужна гравітаційна дія зірки почала притягувати потік газових і пилових частинок, що послужили матеріалом для утворення вторинних тіл. Нейтральні частинки речовини, що надходили із зовнішнього резервуару, під дією гравітації падали до центрального тіла. Але при цьому вони потрапляли до надкорони Сонця. Там вони іонізувалися, і залежно від хімічного складу гальмувалися на різних відстанях центрального тіла. Таким чином, з самого початку мала місце диференціація допланетної хмари за хімічним та ваговим складом. Зрештою, виділилися три-чотири концентричні області, щільність частинок у яких приблизно сім порядків перевищувала їх щільності в проміжках. Це пояснює той факт, що поблизу Сонця розташовуються планети земної групи, які за відносно малих розмірів мають високу щільність (від 3 до 5,5 г/см3), а планети-гіганти набагато менші щільності (1-2 г/см3).
Надкорона, в міру накопичення в ній речовини, що випадає, починала відставати у своєму обертанні від обертання центрального тіла. Прагнення вирівняти кутові швидкості тіла та корони змушували плазму обертатися швидше. Але це відбувалося за рахунок уповільнення обертання центрального тіла. Прискорення плазми збільшувало відцентрові сили, відтісняючи їхню відмінність від зірки. Між центральним тілом та плазмою утворилася область з дуже низькою щільністю речовини. Таким чином, створилася сприятлива обстановка для конденсації нелетких речовин шляхом їхнього випадання з плазми у вигляді окремих зерен. Ці зерна отримували від плазми імпульс і, рухаючись орбітами майбутніх планет, несли з собою частину моменту кількості руху в Сонячній системі. Сьогодні частку планет, сумарна маса яких становить лише 0,1% маси всієї системи, припадає 99% сумарного моменту кількості руху.
Множинні зіткнення між зернами призводили до їхньої агрегації у великі групи. Потім ці зерна злипалися в зародкові ядра, яких продовжували прилипати частки, і вони поступово розросталися до великих тіл — планетезималий. Зіткнувшись один з одним, планеті зималії утворювали допланетні тіла. Їхня первісна кількість оцінюється в безліч мільйонів. Освіта планеті зималій тривало десятки тисяч років. Формування самих планет зайняло від млн до млрд років. Зіткнення планетезималій один з одним призвело до того, що найбільші«З них почали ще більше збільшуватися у розмірах, унаслідок чого й утворилися планети. А щойно планетні тіла оформилися настільки, що біля них з'явилося досить сильне власне магнітне поле, то почався процес утворення супутників, який у мініатюрі повторює те, що сталося при утворенні самих планет.
Так, теоретично Альвена і Аррениуса пояс астероїдів — це струменевий потік, у якому через брак речовини процес планетоутворення перервався на стадії планетезималій. Метеорити та комети, згідно з цією моделлю, формувалися на околиці Сонячної системи, за орбітою Плутона. У віддалених від Сонця областях існувала слабка плазма. У ній механізм випадання речовини ще працював, але струменеві потоки, у яких народжуються планети, утворитися не могли. Злипання частинок, що випали там, призвело до єдино можливого результату — утворення кометних тіл.