Naprendszer-keletkezési elméletek
A csillagászat történetében először tisztán elméleti úton próbálták a Naprendszer keletkezését megmagyarázni. Az első bolygókozmogóniai elméletet 1644-ben Descartes állította fel, majd többek között olyan nagynevű tudósok foglalkoztak a problémával, mint Kant, Laplace, Jeans és Hoyle. Az elmúlt, több mint 300 évben, több tucat Naprendszer-keletkezési elmélet született. Az elméleteket négy különböző típusba sorolhatjuk.
A Naprendszer tömegének legnagyobb része a Napban, impulzusmomentumának legnagyobb része pedig a körülötte keringő bolygókban összpontosul. A belső és külső bolygók összetételében jelentős különbség mutatkozik.
A nagybolygók körüli holdrendszerek „mini Naprendszerekre” hasonlítanak, azaz hasonló folyamatok révén alakulhattak ki, mint a nagybolygók a Nap körül.
A protocsillag körüli burok egy része az impulzus megmaradás törvénye értelmében a forgássíkban egy korongban halmozódik fel. A korong anyaga az impulzusmegmaradás törvénye értelmében beljebb, a protocsillag felé nem tud hullani, saját gravitációs tere hatására azonban forgássíkjára merőleges
irányban összehúzódhat. A folyamat eredménye egy viszonylag vékony anyagkorong lesz, amelyben a később kialakuló égitestek egy adott irányban, a korong forgási irányában fognak keringeni, méghozzá egy síkban.
A korongban megnövekedett az anyagsűrűség és az apró, mikroszkopikus szemcsék a lágyabb ütközések során összetapadtak, egyre nagyobb testeket építettek fel. Így jött létre az ún. bolygócsírák első nemzedéke, melyek milliméteres, centiméteres testekből álltak. (Az ütközések „lággyá” tételében fontos szerepet játszott a korongban lévő nagymennyiségű atomos, molekuláris gáz.) A bolygócsírák az ütközések során a továbbiakban is egyre nagyobb testekké álltak össze, és egy idő után már sokmilliárd aszteroida méretű bolygócsíra keringett az ősnap körül. Minden ilyen test életében gyökeres változás áll be, amikor átmérője eléri a néhány száz km-t. Innen kezdve gravitációs tere már jelentőssé válik, és tömegvonzása
segítségével olyan szemcséket is magába tud építeni, amelyekkel egyébként nem ütközött volna össze – növekedése tehát felgyorsul.
Fontos szerepet játszik a bolygócsírák összetételének kialakításában a protocsillag erős sugárzása. Ennek a sugárzásnak a következtében a korongban a centrumtól kifelé haladva fokozatosan csökken a hőmérséklet. Mivel a protocsillaghoz közel magasabb hőmérséklet uralkodott, ezért ott csak a kevésbé illékony, azaz magas olvadáspontú anyagok tudtak kikondenzálódni (fémek, szilikátok, egyes oxidok stb.). Ezzel ellentétben az ősköd külső régiójában, alacsonyabb hőmérsékleten sok illékony anyag (víz, különféle gázok) is kicsapódhattak, kifagyhattak. A folyamat következtében létrejött elemeloszlás a későbbi égitestek összetételében is megmutatkozik. A belső területeken főként kőzetekből álló objektumok jönnek létre (Föld-típusú bolygók, kisbolygók), a külső részeken pedig könnyű anyagokból álló égitestek (óriásbolygók, üstökösök).
A protocsillagot övező anyagkorongban egyre nagyobb bolygócsírák jöttek létre, de nagymennyiségű anyag keringett szabadon gáz és porszemek formájában is. (A korong teljes tömege nagyságrendileg az egy naptömeg tartományába esett. Eredeti összetétele megegyezett a Nap összetételével, azaz a hidrogénnél és héliumnál nehezebb elemek csak kb. 2%-át alkották.) Ennek a szabadon maradt anyagnak és a kis porszemeknek az eltávolításáról a T Tauri stádiumba kerülő központi égitest gondoskodik. Fejlődésének ezen a szakaszán rend kívüli mértékben felerősödik csillagszele, és kisöpri a bolygócsírákba be nem épült anyagokat .környezetéből.
Az egyre nagyobbra növekvő bolygócsírák közül a nyolc legnagyobb kialakította a négy belső és a négy külső bolygót. A négy külső bolygó meglehetősen nagy tömeggel bírt, így összeállásuk során nem csak magukba építettek sok anyagot, hanem jelentős mennyiséget állítottak önmaguk körüli pályára is. Ez az anyag a bolygók egyenlítői síkjában kezdett felhalmozódni, és a későbbiekben belőle alakultak ki a holdak, A megmaradt apróbb törmelékszemcsék lassan a bolygók felé zuhantak, és átmenetileg gyűrűk formájában léteztek. (Mivel a gyűrűk anyagutánpótlása többé-kevésbé folyamatos, ezért ma is gyűrűrendszereket találhatunk a négy nagybolygó körül.) A Jupiter és a Szaturnusz őse olyan nagytömegű volt, hogy a legillékonyabb anyagokból, a hidrogénből és a héliumból többet tudott megtartani, mint külső két
társa, az Uránusz és a Neptunusz. A bolygócsírák tehát létrehozták a négy belső bolygót és a négy külső bolygót.
Az összeállás persze nem volt tökéletes, így sok apró törmelékanyag maradt meg. Ezek közül a belső területen elhelyezkedőket nevezzük kisbolygóknak, a külső régiókban találhatókat pedig üstökösöknek. A Mars és a Jupiter közötti térségben is megkezdődött a bolygócsírák összeállása nagybolygóvá, de azt a közeli nagytömegű Jupiter gravitációs zavaró hatása megakadályozta. Az ott lévő bolygócsírák az erős ütközések során felaprózódtak, egy részük kilökődött a régióból – a maradék alkotja ma a kisbolygóövet. A Naprendszer külső részében, a Neptunuszon túl valószínűleg nem jött létre nagybolygó. A bolygócsírák növekedése itt alapanyag hiányában egy idő után megállt, az így kialakult apró égitestek alkotják a Kuiper-övet. (Ezek egyik nagy képviselője a Plútó.) Az óriásbolygók között keringő bolygócsírák (üstökösök) közül azok, amelyek nem épültek be egyik nagybolygó anyagába sem, egy-egy közeli elhaladás alkalmával messzire kilökődtek. Ezek a kidobott kis jeges égitestek egy hatalmas felhő formájában veszik körül a Naprendszert, ez az Oort-féle üstökösfelhő. (Az itt lévő égitestek együttes tömege jelentős lehet, elképzelhető, hogy elérik az Uránusz vagy Neptunusz tömegét.) Egy részük akkora sebességgel lökődött ki az óriásbolygók övezetéből, hogy örökre elhagyta Napunk környezetét – ezek csillagközi üstökösök formájában vándorolnak a Tejútrendszerben.
A bolygók összeállása után visszamaradt bolygócsírákra hosszútávon kétféle sors várt. Vagykilökték őket a nagybolygók egy-egy közeli elhaladás alkalmával, mint azt fent említettük, vagy előbb-utóbb összeütköztek valamelyikkel, és annak részévé váltak. A bolygóközi térbenlévő anyagdarabok száma így fokozatosan csökkent és velük együtt a meteorbombázás ereje is alábbhagyott. (Az ősi Naprendszer meglehetősen vad hely lehetett, gyakoriak voltak a gigantikus méretű becsapódások. Az ilyenek során felszabadult hő valószínűleg fontos szerepet játszott az égitestek belső differenciálódásának megindításában.) A bombázás mértékének időbeli változása meghatározható, és ennek segítségével az égitestek felszínének kora is: minél több kráter borít egy objektumot, annál idősebb a kérdéses terület. A kráterezettség feltérképezésével tehát egy bolygó felszínének fejlődéséről szerezhetünk információkat. A bolygóközi térben persze a kisbolygók folytonos ütközése és az üstökösök porladása során állandóan keletkezik törmelékanyag, amelynek becsapódásai ugyancsak krátereket hozhatnak létre. Ezek mennyisége azonban nagyságrendekkel kisebb a Naprendszer kezdeti évmillióiban uralkodó bombázásénál. A nagybolygók összeállása és a Nap fősorozatra fejlődése 4,6 milliárd évvel ezelőtt fejeződött be. Nagyszámú égitest keletkezett, nem is kell csodálkozni, hogy egyikük felszínén pont olyan körülmények uralkodtak, amelyek megnyitották a kaput az anyag további fejlődése előtt.