Solsystemet – slik ble det til

Den fascinerende historien om hvordan Sola og de andre himmellegemene rundt den ble til

Helt til for 500 år siden trodde alle at Jorda var midtpunktet i universet, og slik hadde det alltid vært. Rundt Jorda sirklet Sola, Månen, stjernene og planetene Merkur, Venus, Mars, Jupiter og Saturn.

Så, på 1500- og 1600-tallet, kom de tre astronomene Copernicus, Kepler og Galilei. De snudde et to tusen år gammelt verdensbilde på hodet. De presenterte det heliosentriske systemet – tanken om at Sola sto i sentrum, mens Jorda og de andre planetene sirklet rundt den. Med andre ord: De viste oss solsystemet vårt.

Teorien ble kraftig motarbeidet av kirken helt til ut på 1700-tallet. Da begynte flere og flere fremtredende personer å stille spørsmål om vedtatte «sannheter». En av disse var den franske vitenskapsmannen Pièrre-Simon Laplace. Han var en av de første europeerne som kom med en vitenskapelig og ikke religiøs teori om hvordan solsystemet var blitt til. Dette var i 1796. Laplace hadde en teori om at solsystemet opprinnelig var en roterende sky av gass som gradvis klumpet seg sammen til Sola og planetene. Dette er faktisk ikke så langt fra det vår tids astronomer tenker om hvordan solsystemet ble til.

Det 20. hundreårets framskritt innen fysikk og matematikk førte til mer detaljerte teorier om hvordan planetene ble til, men hele tiden har teorien tatt utgangspunkt i at det startet med en gasståke. Edwin Hubble oppdaget at Melkeveien bare var én av mange galakser i universet. Dette som førte til at oppsamlingsteorien ble satt fram. Den sovjetiske astronomen Otto Schmidt foreslo at Sola, slik den ser ut nå, har beveget seg gjennom en sky av stjernepartikler og kommet ut på den andre siden, omgitt av stjernestøv. Denne oppsamlingsteorien ble videreutviklet av Raymond Lyttleton i 1961, men kunne ikke gi en god nok forklaring på hvordan planetene faktisk ble dannet ut fra dette støvet.

Opp gjennom årene har det kommet mange andre forklaringer, men vi vet egentlig ikke helt hvordan solsystemet ble til og hvem eller hva som skapte det. Modellen til Laplace har overlevd helt til nå, selvsagt med visse endringer. Den moderne Laplace-teorien tar utgangspunkt i en supernova som eksploderte for fem milliarder år siden. Det ble slynget ut en mengde ulike grunnstoffer og gasser som kolliderte med en tåke av helium og hydrogen. Dette ble senere til vårt solsystem. Vi kan faktisk se dette skje i andre deler av vår galakse, og enda lenger ute i rommet.

Denne skyen av materie inneholdt nitrogen, oksygen, jern og silisium. Dette var stoffer som trengtes for å bygge opp planeter som Jorda. Først roterte skyen langsomt, men dens egen gravitasjon fikk den til å øke farten og samle seg rundt et punkt i midten. Rotasjonen gikk fortere og fortere som følge av sentripetal-akselerasjonen – det samme som får en kunstløper til å øke farten i en piruett ved å legge armene ned langs kroppen. Jo tettere skyen ble, desto lettere kunne det danne seg små klumper av stoff, som etter hvert samlet seg i midten til en enorm masse – en protostjerne. Protostjernen var så kald at den kollapset under sin egen tyngdekraft. Da dette skjedde, steg temperaturen så høyt at det satte i gang en kjernefysisk reaksjon. Dermed var i grunnen Sola skapt, omtrent som vi kjenner den i dag.

Men hva så med planetene? Hvordan ble de dannet, og hvorfor er de så forskjellige? Det er vanskelig å tro at disse mer eller mindre faste himmel-
legemene opprinnelig var bare støv. Likevel tror vi at det var slik det var.

 Da protostjernen styrtet sammen og roterte stadig raskere, ble det en del materie til overs. Dette samlet seg som en tallerken og snurret rundt protostjernen. Det ble trangt, tett og varmt inni protostjernen, og de første atomene begynte å smadre i hverandre. De kjernefysiske prosessene hadde startet, og Sola var i gang. Et voldsomt utbrudd av «solvind» spredte støvet ganske jevnt ut over seks milliarder kilometer av rommet. 

De indre planetene i solsystemet (Merkur, Venus, Jorda og Mars) ble alle dannet av det materiet som ble spredt ut i de innerste 400 millioner kilometer. Her var det altfor varmt til at molekyler som vann og metan kunne slå seg sammen, så det var bare tungmetaller som jern og nikkel som dannet klumper. Først ble de til støvklumper som etter hvert samlet seg til større klumper, akkurat som da protostjernen ble til Sola. Etter mange tusen år ble dette til de innerste, faste planetene. De kunne ikke bli særlig store, for jern utgjør bare 0,1 prosent av Melkeveien. Det vi har mye av i vår galakse, er hydrogen, helium og oksygen. Disse lette stoffene utgjør hele 99 prosent av «vanlig materie». De fire ytterste planetene, derimot, kunne bli mye større. De utgjør faktisk 99 prosent av alt stoffet som sirkler rundt Sola.

Mellom de indre og de ytre planetene er det et bredt belte med mindre «asteroider». Før trodde man at de var rester av en planet som hadde sirklet i en bane mellom de indre og de ytre planetene, og som var blitt knust i en voldsom kollisjon. Det var den tyske astronomen Heinrich Olbers som la fram denne teorien i 1802. Den gangen så det også ut til at asteroidene til sammen hadde stor nok masse til at dette stemte. Senere har astronomene funnet ut at alle asteroider til sammen bare utgjør en masse som svarer til fire prosent av vår måne. Dessuten er asteroidene så forskjellige at de neppe kan komme fra samme opprinnelige miniplanet. I dag tror vi at asteroidene rett og slett er rester av den opprinnelige gasskyen som ikke kom lenger i sin sammenklumping. Vi vet ikke helt hvorfor, men tror at det kraftige gravitasjonsdraget fra Jupiter gjorde dette.

Utenfor asteroidebeltet ligger «frostsonen». Vi er minst 593 millioner kilometer fra Sola, og temperaturen er rundt -120 grader celsius. Det var nok av gasser til å danne planetene Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. De ble så digre at de til og med kunne holde på de letteste grunnstoffene, helium og hydrogen. Jupiter og Saturn forsynte seg med mesteparten. Da Uranus og Neptun hadde vokst nok til å holde på gasser fra den opprinnelige skyen, hadde Jupiter og Saturn allerede sopt rommet rent for disse lette gassene.

Vi skal ikke la være å nevne Pluto! I 76 år etter at den ble oppdaget, ble den regnet for solsystemets ytterste planet. Men etter hvert er det funnet så mange himmellegemer av liknende størrelse i omløp rundt Sola at Pluto nå blir regnet til «dvergplanetene». Et godt eksempel på andre dvergplaneter er den iskalde Eris. Astronomene trodde en stund at Pluto har vært en måne som sirklet rundt Neptun og som ble dyttet ut i rommet av Triton. For tiden er Triton Neptuns største måne. Nå regner vi med at Pluto hører til Kuiperbeltet som ble til omtrent på samme måte som asteroidebeltet, men er mye større og ligger helt ute mot solsystemets ytterste grense.  

Hva er forskjellen på asteroidebeltet og Kuiperbeltet?

Kuiperbeltet ble oppdaget i 1992. Det minner om asteroidebeltet, men ligger om lag 4,5–7,5 milliarder kilometer fra Sola. Det er 20 ganger større og inneholder 200 ganger så mye masse. Mens asteroidebeltet består av større eller mindre stein-, metall- og isklumper, består Kuiperbeltet mest av klumper av frossen metan og ammoniakk samt vannis. Det utgjør en rest av det opprinnelige solsystemet, og en del astronomer tror at enkelte kometer kommer derfra. To måner – Saturns Phoebe og Neptuns Triton – kan også en gang ha tilhørt Kuiperbeltet. Etter at Pluto ble degradert til dvergplanet, var det lenge strid om hvorvidt Pluto eller Eris var størst i den gruppen. Sommeren 2015 avgjorde New Horizons-sonden at det var Pluto.

Planeter på vandring

Det er slett ikke tilfeldig hvilke baner planetene går i rundt Sola. Da den opprinnelige gasskiva rundt den tidlige Sola trakk seg sammen, førte gravitasjonskreftene til at støv og gass samlet seg i løse kuler. De forholdsvis små indre planetene med fast overflate fikk ikke like stort vinkelmoment som de store, ytre planetene. Disse gassplanetene (Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun) la seg derfor lenger ute i solsystemet, enda det er svært sjelden at en planet beveger seg utover i et planetsystem. Det er vanligere at den beveger seg innover. Måten en planet finner sin bane på, kommer an på hvor mye gravitasjon det er fra de andre planetene. Saturn påvirker for eksempel Jupiter. Det var også et voldsomt bombardementet av asteroider i den første milliard år eller så av Jordas levetid.

Vi vet ikke sikkert hvordan planetene havnet i de banene de nå har. Mye tyder på at de fire innerste planetene (Merkur, Venus, Jorda og Mars) flyttet seg innover i solsystemet, mens de store gassplanetene beveget seg både innover og utover. Først kan de ha gått innover fra de ytterste, iskalde regionene og deretter utover igjen. Slik blir det forståelig at asteroidebeltet består av både steinklumper og islegemer. Nå ligger de ytre planetene i stabile baner om Sola, og de vil neppe forandre banene sine før Sola er blitt gammel og vår galakse, Melkeveien, kolliderer med Andromedagalaksen.  Det blir ikke før om noen milliarder år, og da kan kanskje Jorda bli slynget ut av hele solsystemet.