Otthonunk, amely csak egy, a sok billió Naprendszer közül, mégis a tudomány mai állása szerint a kialakulása igazán különleges. Az első elméletek már az ókorban megszülettek, de az igazán fontos forradalmi változást először a Kant-Laplace elmélet adta. Valójában a két tudós egymástól függetlenül dolgozta ki saját elméletét, amelyek közül Kant alkotta meg a sajátját 40 évvel korábban társánál. Az első teleszkópok egy teljesen más univerzumot tártak elénk, mint amit azelőtt az emberek el tudtak volna képzelni. Csillagok, bolygók és hatalmas gázfelhők váltak láthatóvá az akkori csillagászok számára. Kant 1755-ben vizsgálni kezdte ezeket a gázfelhőket, vagy más néven nebulákat, és kidolgozta elméletét. Ez az elmélet, még a mai napig is megállja a helyét egy bizonyos formában, hiszen mára már a csillagászok rendkívül sok dologra rájöttek a Naprendszer kialakulásával kapcsolatban.
Kozmikus gázfelhő (Nebula)
A világegyetem anyaga a kb. 15 milliárd éve lezajlott ún. ősrobbanás során jött létre. Az óriási hidrogén- és héliumfelhőkből galaxisok, azokon belül csillagok, csillaghalmazok, vagy gázfelhők (nebulák) alakultak ki. A Naprendszer a Tejútrendszernek nevezett galaxis egyik spirálkarjában foglal helyet. A Tejútrendszer egy kb. 100 000 fényév átmérőjű, mintegy 100 milliárd csillagot magába foglaló spirálgalaxis.
A Tejútrendszerben elfoglalt helyünk
A Nap és a körülötte keringő égitestek egy porból és gázokból álló felhő összehúzódásának a kezdetével alakultak ki. Az összehúzódást valószínűleg egy közeli csillag felrobbanása indította el. A szupernóvából származó magasabb rendszámú elemek „beszennyezték” a gázfelhőt, ennek köszönhetjük, hogy megtalálható lett a Naprendszerben pl. a testünket felépítő szén, a kőzetekben gyakori szilícium, az eszközeink anyagát adó vas, vagy az atomerőműveket fűtő urán.
A folyamatokat mai is megfigyelhetjük az amerikaiak csillagászati műholdjának negyedik és egyben utolsó speciális űrtávcsövével, a Spitzer-rel. A Spitzer egy infravörös érzékelőkkel ellátott űrtávcső. Kiderült, hogy amit érzékszerveinkkel, az emberi látás útján megismerhetünk, az csupán egy része a teljes képnek. Sok minden van, amit az ember természetes úton nem képes érzékelni. A hagyományos látható fényt befogó teleszkópokkal nem láthatunk a porral teli nebulák mélyére, de a Spitzer infravörös érzékelőivel viszont igen. A tárgyak infravörös sugárzást is kibocsátanak. Az infravörös fénynek a láthatóénál nagyobb a hullámhossza, ezért nem szóródik szét a porszemcséken, hanem tulajdonképpen semmi sincs a por és gázfelhők kémiai összetételében, ami akadályozná az infravörös fény terjedését. A Spitzer adatainak segítségével képesek vagyunk megfigyelni a távoli rendszerek születését és ezáltal, képet kaphatunk a saját Naprendszerünk kialakulásáról. Mára már valóban sikerült megfigyelni, ahogyan a por elkezd sűrűsödni, felmelegszik és megjelenik egy fiatal csillag. Kiderült, hogy Kant elmélete lényegében helytálló.
Ez a folyamat kb. 4,7 milliárd évvel ezelőtt kezdődött. Ebben a forgó, korong alakú felhőben lezajló folyamatok határozták meg a Naprendszer égitesteinek tulajdonságait, így a mozgásukat, az anyagi összetételüket és az ettől függő felszíni alakzataikat is. Az ún. Lewis-féle modell szerint a kondenzációs folyamatokat és az anyagi összetételt nagyban befolyásolta a Naptól való távolság (1. táblázat).
Hőmérséklet (K) |
Kondenzátum |
Bolygótestek és becsült kialakulási hőmérsékletük (K) |
1500 |
fémoxidok |
|
1300 |
fémvas, nikkel |
Merkúr (1400) |
1200 |
ensztatit |
|
1000 |
alkáliföldpátok |
Vénusz (900) |
680 |
troilit |
|
550 |
tremolit |
Föld (600) |
425 |
szerpentin |
Mars (450) |
175 |
vízjég |
Jupiter-típusú bolygók (175) |
150 |
ammónia-vízjég |
|
120 |
metán-vízjég |
|
65 |
argon-neonjég |
Pluto (65) |
A Naprendszerünk minden bolygója ugyanabból a korongból jött létre, végül mégis egészen mások lettek. A sziklás Marstól, a gázokból álló Jupiterig. Az eltérések fő oka a fizika egyik alapvető elve: a különböző anyagok más-más hőmérsékleten csapódnak le. Tehát, egyszerűbben a fogalmazva: a hőmérséklet dönti el, hogy melyik anyag légnemű, és melyik szilárd.
Az ősnapban meginduló magfúziós folyamat jelentősen felfűtötte a felhő központi részét. Eleinte a fiatal csillag körül minden anyag olyan forró volt, hogy gáz alakban létezett. A szoláris köd belső vidékeiről a gázok, illetve a porszemcsékből felszabaduló illékony anyagok a Napból áramló részecskesugárzás, és a napszél segítségével a külső területekre kerültek. A Naphoz közelebbi területek tehát illó anyagokban és gázokban nagyon elszegényedtek, mivel még mindig túl nagy volt a forróság, a gázok, vagy akár víz lecsapódásához. Azon a hőmérsékleten minden azonnal elpárolgott. A belső területeken tehát a bolygókezdemények, bolygócsírák, vagy más néven a planetezimálok összeállásában csak szilárd szemcsék vettek részt. Ezért állnak főképpen szilikátokból, és ezért tartalmaznak kevés illóanyagot a Föld-típusú bolygók, a Hold, valamint a kisbolygók. A Naprendszer első, a Naphoz legközelebb eső bolygója, amely ebben a zónában keletkezett, a rengeteg fémet tartalmazó Merkúr. A Merkúr perzselő forróságának oka, hogy csak nem háromszor olyan közel van a Naphoz, mint a Föld.
Kifelé haladva, a hőmérséklet lassan, körülbelül 500 Celsius fokig csökken. Itt már több kőzetanyag állhatott össze, ezért itt alakultak ki a Földszerű kőzetbolygók, a Vénusz, a Föld és a Mars. A Naprendszer fiatal időszakában a bolygócsírák további növekedésében már nem a por- és gázgyűjtés jelentette a fő szerepet, hanem az egymással való összeütközés és összeolvadás. A ma leginkább elfogadott elmélet szerint a Holdunk is egy ilyen, Mars méretű planetezimál és a Föld összeütközésekor kidobott anyagfelhőből állt össze. Ebben az időszakban számtalan égitest keringett kaotikus pályán. Gyakran katasztrofális véget értek, néhányan viszont a Naprendszerünk állandó kellékei lettek. A Mars az utolsó a négy belső, Földszerű kőzetbolygók közül, amelyek az aszteroida övezeten belül keringenek. Az, hogy ezeknek a bolygóknak a növekedése a mai méretüknél megállt, főleg a nyersanyag után pótláson múlt. A kőzetek és a fémek ritkák voltak a fiatal Naprendszerben, az összes anyagnak csupán 0,6%-át tették ki. A belső bolygók a gázokat sem tudták megtartani, mert túl forróak voltak azok lecsapódásához. A légnemű vegyületek távolabb sűrűsödtek össze.
Mielőtt eljutnánk ebbe az övezetbe és a külső bolygókhoz, még foglalkoznunk kell az aszteroida övezettel. A tudományos fantasztikus művekben gyakran zsúfolt térrészként ábrázolják,, ahol nehéz átkelni. Ma már tudjuk, hogy az aszteroidák között, tízezrével vannak kilométeres, vagy még nagyobb méretűek. Az viszont nagyon valószínűtlen volna, hogy valaki egy űrhajóval véletlenül neki repül az egyiknek. Ami azt illeti, a kutatóknak nagyon pontosan kell célozniuk, hogy az űrszondáikat egy aszteroidára juttassák.
Az aszteroidákon átjutva, láthatatlan, mégis kulcsfontosságú vonalat lépünk át. Ez az úgynevezett „fagyhatár”. Az űrben a Naptól mintegy 450 millió kilométerre húzódó vonalon túl, már egészen más bolygókat találunk. Itt öltöttek alakot a külső bolygók, amelyek egészen mások, mint a belsők, ugyanis ebben a hidegebb övezetben már egészen más anyagok csapódtak le. Abban a távolságban, ahol már elég hideg volt a víz kicsapódásához, a vízjég-szemcsék száma ugrásszerűen megnőtt. Az ennél távolabbi tartományban így már a világegyetem leggyakoribb molekulája, a H2O is részt vett a bolygókezdemények felépítésében. Mínusz 70 Celsius fok alatt az olyan hidrogén vegyületek is lecsapódnak, a vízen kívül, mint a metán és az ammónia. Ezekből az anyagokból pedig sok billió tonna állt rendelkezésre a fiatal Naprendszerben. A külső bolygók növekedése azonban mégis csak akkor indult be igazán, amikor a tömegük elérte a Földének körülbelül a tízszeresét. Ezen a kritikus tömegen túl, a gravitációjuk elég erőssé vált a sok billió tonna gáz befogására.
Láncreakció jött létre. Minél nagyobb lett egy bolygó, annál több gázt vonzott magához. A folyamat eredménye azon múlt, hogy milyen gyors a planetezimálok növekedése és meddig marad fent a gázkorong. A Jupiter és a Szaturnusz történetesen jó helyen volt a Naprendszerben. Hamarosan gigászi óriás bolygókká nőttek. Mivel a tömegük 90%-át gázok teszik ki, gázóriásoknak is nevezzük őket. Kiemelkedően a legnagyobb közülük, a Jupiter. A hatalmas bolygó tömege több mint 300 szorosa a Földének, a térfogata pedig több mint 1300-szor akkora. Dr. Hal Levison szerint nagy szerencsénk, hogy a Jupiter ekkora lett. A bolygó gravitációs tere olyan erős, hogy gyakran megváltoztatja a belső Naprendszer felé tartó üstökösök pályáját, így a legtöbb esetben a Földet is megvédi az esetleges katasztrofális becsapódástól. A Szaturnusz a sorban következő második legnagyobb bolygó, és mint kiderül, nagy szerencsénk, hogy nem nőtt nagyobbra. A Nasa-nál lefuttatott bolygóméret szimulációk szerint, ha két Jupiter méretű bolygó van jelen egy Naprendszerben, akkor végül minden más kisebb bolygót elpusztítanak. Nem sokon múlott, hogy a Szaturnusz nem nőtt nagyobbra, és a Naprendszerünk stabil maradt. Ehelyett azonban annak egyik ékessége vált belőle a jól ismert gyűrűiről. A gyűrűk sok-sok milliárd törmelékből állnak. Ez a törmelék folyamatosan összeáll, és ismét széttöredezik a Szaturnusz és a holdjai ellentétes tömegvonzásának hatására.
A külső gázbolygók
Az Uránusz, csaknem kétszer annyi távolságra kering a Naptól, mint a Szaturnusz. Ahogyan a Neptunusz, ez is jeges világ, és sokkal kevesebb gázt tartalmaz, mint a másik két gáz óriás. Az Uránusz egyszerű külsejét, a sima zöld felszínt, a légköre felső rétegében lévő metánnak köszönheti. Mivel távolabb alakult ki, inkább jég, mint gázóriásnak nevezhetnénk. Mivel a Plútót hivatalosan kisbolygónak minősítették vissza, ma már a kék Neptunusz a legkülső bolygónk. Nem régiben még úgy tartották, hogy ezek az égitestek jelölik ki a naprendszerünk külső peremét, ám minden megváltozott 1992-ben a Gerard Kuiper csillagász nevéről elnevezett kisbolygó-övezet felfedezésekor. A Naptól mintegy 45 milliárd kilométerre fekvő Kuiper-övezet, a becslések szerint 70.000 nagy, jeges égitestből áll. Többek között ebbe az övezetbe tartozik a Plútó és még néhány törpe-bolygó is. Meg kell jegyeznünk, hogy a Naprendszer nagyobb objektumait (kisbolygókat, holdakat, bolygókat) a planetológiában egységesen bolygótest megnevezéssel illethetjük (még akkor is, ha mozgásuk alapján nem tekinthetjük őket ténylegesen bolygóknak).
Ma a Naprendszerünk külső határának a titokzatos Oort-felhőt tekintjük, amelyet körülbelül 6 billió üstökös alkot. Az Oort-felhő a Naprendszer legkülső tartományában, a Naptól mintegy 50-100 000 csillagászati egységre található üstökös zóna, amelyben milliárdnyi üstökös mag kering. Ha valamilyen külső hatás (például egy szomszédos csillag közelsége) megzavarja az Oort-felhőt, akkor egyes üstökösök megszökhetnek, mások pedig olyan pályára térhetnek, amelyen a Nap közelébe érve, a felmelegedés következtében gázburkot (kómát) bocsátanak ki, melyből csóva is keletkezhet. Az üstökös ilyenkor válik igazán látványossá.
A Naprendszer keletkezésekor a bolygókká alakuló protoplanetáris korong anyagának maradékából alakultak ki az Oort-felhőt alkotó üstökösmagok, de a keletkező Nap körüli nyílthalmaz közelben elhaladó többi csillagával kölcsönhatást folytatott a felhő, a benne keringő égitestek egy része más csillagok körül alakult ki, illetve a fiatal Jupiter és Szaturnusz együttes vonzása kényszeríthette rendkívül hosszú, a naprendszer külső határáig nyúló pályára.
A Kuiper-öv és a szórt korong, a másik két Neptunuszon túli objektumcsoport kevesebb, mint egy ezredrészére van az Oort-felhő távolságának. Az Oort-felhő külső kiterjedése meghatározza Naprendszerünk gravitációs határát.
Az Oort-felhő két különálló régióra bontható: egy gömb alakú külső Oort-felhő és egy korong alakú belső Oort- vagy Hills-felhő. Az Oort-felhőt felépítő tárgyak javarészt víz-, ammónia- és metánjégből állnak. A csillagászok úgy vélik, hogy az Oort-felhőt felépítő anyagok a Naphoz közel alakultak ki, majd az óriásbolygók gravitációs hatására szétszóródtak a Naprendszer fejlődésének korai szakaszában.
Bár nincsenek célzott megfigyelések az Oort-felhővel kapcsolatban, a csillagászok úgy vélik, hogy ez a forrása az összes hosszú periódusú és a Halley-típusú üstökösnek, melyek a Naprendszerbe lépnek, és sok Kentaur- és Jupiter-családú üstökösnek is. A külső Oort-felhő csak lazán kötődik a Naprendszerhez, és így könnyen fejti ki rá hatását az elhaladó csillagok gravitációs vonzása és a Tejútrendszer maga is. Ezek az erők esetenként elmozdíthatják az üstökösöket a felhőben lévő pályájukról, és a belső Naprendszer felé küldhetik. Pályájuk alapján a legtöbb rövid periódusú üstökös a szórt korongról érkezik, de néhány az Oort-felhőből eredeztethető. Bár a Kuiper-öv és a távolabbi szórt korong megfigyelt és feltérképezett, csak négy jelenleg ismert Neptunuszon túli objektum – 90377 Sedna, 2000 CR105, 2006 SQ372, és 2008 KV42 – tekinthető a belső Oort-felhő lehetséges tagjának.
A kutatókat éveken át gondolkodóba ejtette, hogy vajon a planetezimálok, hogyan is jöhettek létre. Végül, 2003-ban a Nemzetközi Űrállomáson lezajlott nem hivatalos kísérletek világítottak rá a régóta megoldatlan rejtélyre. Don Petit űrhajós a részecskék súlytalanságban tapasztalható viselkedésével végzett kísérleteket. Különböző szemcséket, például kávét, cukrot és sót helyezett zárt zacskókba, és megfigyelte, ahogyan egymáshoz tapadnak. Rájött, hogy miközben egymáshoz ütköznek, a köztük fellépő súrlódás elektrosztatikus töltést hoz létre. Vonzani kezdik egymást és csomókba tömörülnek. Ugyanilyen elektrosztatikus töltés keletkezne akkor is, ha a kísérletet a Földön hajtanánk végre, ám itt a gravitáció lehetetlenné tenné a következmények megfigyelését. Petit és a kollégái rájöttek, hogy amit az Űrállomáson uralkodó súlytalanságban megfigyeltek, az a fiatal Naprendszer súlytalan viszonyai között is végbe mehetett. A prto-planetáris korong részecskéi valamilyen módon feltöltődhettek, és vonzani kezdték egymást. Ezt a folyamatot akkréciónak hívják. Mire egy kisebb test eléri egy hegy méretét, már a gravitációs tere is számottevő. Erősebbé válik, mint az elektrosztatikus vonzás és a folyamat jelentősen felgyorsul. Körülbelül 1 millió év alatt állnak ezek a testek planetezimálokká.
A bolygókat a tömegvonzás tartja meg a Nap körül leírt pályájukon. Azelőtt titokzatos vonzóhatásként kezelték, ám Einstein óta a kutatók más szemmel tekintenek a gravitációra. Vizsgáljuk meg egy kísérlet példáján, hogyan is néz ki Einstein általános relativitás elmélete a bolygókra a világűrben:
Az elmélet szerint tömegvonzási erő nem létezik, így az azt közvetítő részecskét sem kell keresnünk. Ehelyett azt kell elképzelnünk, hogy egy test a tömegétől függő mértékben meghajlítja, elgörbíti maga körül a háromdimenziós teret. A tér eme torzulása rajzon, maketten két dimenzióban úgy ábrázolható, hogy egy feszes gumilepedőre vagy gumihálóra rátesznek egy súlyos golyót (az alábbi ábrán a Napot jelképező vörös golyó). A golyó felé haladva az egyre meredekebbé váló felület érzékelteti a tér görbületének, és az ezzel ábrázolt gravitációnak az erősödését. Ha erre a felületre egy másik, kisebb golyót helyezünk (az ábrán a Földet jelképező golyó), az a lejtős felület miatt a nagy golyó felé indul el, mintha az vonzaná magához ( „A” elmozdulási irány). Newton első törvénye szerint, ha eltekintünk attól, hogy a test a tömegétől függő mértékben meggörbíti a teret maga körül, akkor az egyenes vonalban és egyenletesen mozogna ( „B” elmozdulási irány).
A modell matematikai eszközökkel is vizsgálható. Így kiderül, hogy a modell nincs ellentmondásban a newtoni elmélettel, hanem csak egy másik magyarázatot kínál a megfigyelt tömegvonzási jelenségekre. A testtől távolodva gyengülő gravitációs erőnek megfelel a torzult tér egyre kisebb „lejtése”. A hatalmas tömegű Nap körül a Föld pedig nem azért kering, mert a Nap egy erőt fejt ki rá valami nem tisztázott módon, hanem mert a Föld a Nap körül létrejött térbeli „gödör” lejtős oldalán szalad körbe, a sebességének köszönhetően mindig azonos magasságban maradva. A gödör-modell igazodik a Kepler-törvényekhez is, vagyis ha egy kisebb sebességű bolygót is elindítunk ebben a gödörben kisebb sugarú körpályán, akkor ez a bolygó gyorsabban fog keringeni, ahogy az a naprendszer esetében is ismert.
Ne feledjük, hogy ez az előbb használt, gödörről és lejtőkről szóló modell csak egy kényszerűségből alkalmazott hasonlat, amely két dimenzióra egyszerűsítve mutat be a háromdimenziós tér torzulásai által okozott jelenségeket.
A modell értelmez egy másik, azóta megfigyelt, sőt, ma már a csillagászok által a távoli világegyetem vizsgálatára gravitációs lencse formájában ki is használt jelenséget is. Tudjuk, hogy a fény mindig egyenes vonalban halad, a lehetséges legnagyobb sebességgel. Newton első törvénye szerint egy magára hagyott test egyenes vonalban, egyenletes sebességgel halad. Einstein az elméletéből azt a jóslatot vezette le, hogy nagy tömegű csillagok, galaxisok mellett elhaladva a fény az egyenes útvonalról letér, a pályája a nagy tömeg közelében valamennyire elhajlik. Annak ellenére hatni látszik rá a gravitációs erő, hogy a fénynek tulajdonképpen nincs is tömege. Newton elméletével ez így nem is lenne megmagyarázható, Einstein viszont ezt mondja: a fény részecskéi (a fotonok) nem egy erő hatására térülnek el egy nagy tömegű test gravitációjának hatására, hanem maga az egyenes vonal hajlik el a térrel együtt. Azaz a fény továbbra is egyenes vonalban mozog, csak ez az egyenes hajlik meg egy független külső megfigyelő számára. A test gravitációjának hatása alatt álló megfigyelő a fény útját továbbra is egyenesnek látja, mert az ő által érzékelt térben az a pálya valóban egybeesik az ő terének egy egyenes vonalával. A hipotetikusan előrejelzett jelenséget 1919-ben egy napfogyatkozás során angol csillagászok valóban megfigyelték, az előrejelzettel azonos mértékben, és így az elméletnek ezt a szakaszát kísérletileg igazolták is. Ez is mutatja, hogy Newton és Einstein modelljei között ha normál körülmények között nem is, kozmikus, extrém méretű jelenségekben már kimutatható eltérés. A nagy pontosságú megfigyelések Einstein elméletét igazolják.
A relativitáselméletben bemutatott gravitációmodell alapján gondolkodva tehát kijelenthetjük, hogy gravitációs erő valójában nincs is, csak a gravitáció jelensége létezik, „gravitációs hatásról” beszélhetünk, amelyet nem erőkkel, hanem a tér torzulásaival indokolhatunk.
A gravitációs hatás terjedési sebessége ebben a modellben is feltehető kérdés. Ha egy gondolatkísérletben egy tömeg hirtelen felbukkan a térben és azt meghajlítja maga körül, akkor ez a tértorzulás azonnal vagy valamilyen késéssel éri-e el a távol levő másik testet? Az azonnali terjedés végtelen sebességet feltételez, akkor pedig létezne a fénynél nagyobb sebességgel terjedő fizikai hatás, amit viszont a relativitáselmélet kizár. A véges terjedési sebesség következtében pedig egy, a térben haladó tömeg által okozott térgörbület hasonló módon terjedne a test körül, mint ahogy egy előre haladó csónak kelti ék alakú orrhullámját a víz felszínén. Ezt az elvi megfontolást kiteljesítve előre jelezhető, hogy az aszimmetrikus gyorsuló (változó sebességű vagy irányú) mozgást végző testek hullámszerű zavart keltenek a térben. Ezek a hatások csak igazán nagy tömegek hatókörében lehetnek megfigyelhetőek, például összeomló vagy egymásba rohanó csillagok által létrehozva. Az így leírt, már Einstein által is tárgyalt gravitációs hullámnak tehát feltételezik a létezését, de a rendelkezésünkre álló eszközökkel, kísérleti úton eddig azt kimutatni nem sikerült. A következő években elinduló LISA űrszonda-program esélyes lehet a forradalmi megfigyelés elvégzésére.
A gravitáció minden irányban ugyanolyan erős. Tehát egyenletesen vonzza az anyagot a test tömegközpontja felé. Éppen ezért, ha elég erős, akkor a gravitáció minden testet gömb alakúra formál. Ez az oka annak, hogy a bolygók alakja, csaknem tökéletes gömb. 500 kilométernél nagyobb átmérő esetén, csak ez az egy forma lehetséges.
A naprendszeren kívül több milliárd további csillagot találunk. Soknak saját bolygói is vannak. Az első extra-szoláris bolygót 1992-ben fedezték fel. A kutatókat egyszerre döbbentette meg és gondolkodtatta el a tény, hogy nagyobb, mint a Jupiter és jóval közelebb kering a csillagjához. Ami elsőnek azért tűnt lehetetlennek, mert ha a saját naprendszerünkből indulunk ki, akkor egy ekkora bolygó nem tudott volna ilyen közel kialakulni a csillagjához, mert egyszerűen nem lehetett hozzá elég anyag. Ezeknek a bolygóknak a természete egyszerűen nem fér bele a naprendszerek kialakulásának bevett elméletébe, márpedig a probléma nem csak a távoli világokat érinti. A saját naprendszerünkre tekintve világossá válik, hogy a bolygóképződés eredeti elmélete megoldhatatlan kérdéseket vet fel. Érdekes, hogy a bolygóképződésről szóló korábbiakban modelljeinket és elképzeléseinket alkalmazva az Uránusz és a Neptunusz mindennek ellentmond. A mai ismert helyükön - két akkora gázóriás után, mint a Szaturnusz és a Jupiter-; a Naptól ekkora távolságban és ilyen méretekkel nem jöhettek létre. Egyszerűen nem lehetett ennyi anyag ahhoz, hogy az Uránusz és Neptunusz ekkorára növekedjenek. Kész rejtély, de ez csak egy a sok kérdés közül, amelyre a bevett Nebula-elmélet nem ad választ. Ott van még a talányos Kuiper-övezet, amely a korábbi modell szerint szintén nem létezhetne. Még zavarba ejtőbb, hogy a saját Holdunk kráterei nagyjából mind egyidősek.
Számottevő légkör és időjárás híján, a holdi táj szinte alig változik. Ezért vélték úgy, hogy néhány ezer évenként egy-egy becsapódás magyarázatot adhat a kráterekkel szabdalt felszínére. Az Apollo küldetések végül mintákkal, köztük a régmúltban történt becsapódások kráteriből kiszórt törmelékekkel tértek vissza. Ezek a minták pedig egészen más történetet mesélnek. A Hold tanulmányozása során bebizonyosodott, hogy a kráterek nagy része mintegy 3,9 milliárd évvel ezelőtt keletkezett. Egyértelmű, hogy abban az időszakban rengeteg becsapódás történt a Hold felszínén. A minták korát, a kőzet radiometriás vizsgálatával becsülték meg a szelenológusok. A kataklizma során, több tízezer meteorit zuhanhatott a Holdra és nyilván a Földre is jutott belőlük. A Földön máig viszont csak az olyan fiatalabb kráterek maradtak fent, amelyek kora mindössze 20-50.000 év. Az ennél régebbi kráterek már eltűntek. 3,9 milliárd évvel ezelőtt, viszont senkinek sem kerülhették volna el a figyelmét. A Holdon lévő kráterek mélyéről származó mintákban megtalálhatóak a keletkezésük kémiai nyomai, ezek az aszteroida övezetre utalnak. Tehát, az egykor a Holdra záporozó testek kémiai összetétele, az aszteroida övezetben talált kőzetekével egyezik. Szinte bizonyos tehát, hogy onnan származtak.
Csakhogy az aszteroidák többsége ma stabil pályán kering, nem nyilvánvaló, hogy mi téríthette el őket ezer számra a belső naprendszer felé. 2004-ben viszont Dr. Hal Levison egy nemzetközi kutató csoport tagjaként a Naprendszer kialakulásának egy új modelljében képes volt ezekre a kérdésekre választ adnia. Az ő elmélete szerint a Naprendszer bolygói más pályákon alakultak ki, majd elmozdultak. A tudósok többsége úgy gondolta, hogy a Naprendszer stabil és viszonylag kiszámítható. Ma viszont már sokaknak az a véleménye, hogy korántsem ez a helyzet. A csillagászok ezelőtt úgy gondolták, hogy a bolygók a mai helyükön keletkeztek, de Levison új numerikus szimulációi a fiatal Naprendszerben történő eseményekről kimutatták, hogy a bolygók jelentős mértékben vándoroltak, olykor egészen közel kerültek egymáshoz és a sorrendjük is változott. A szimulációkban a Jupiter és a Szaturnusz mindenalkalommal ránt egyet a másikon, amikor a keringése során egymás közelébe ér, ám ezek a hatások hosszú távon kiegyenlítik egymást. Csak akkor keletkezett drámai hatás, amikor a Jupiter pontosan kétszer kerülte meg a Napot, mialatt a Szaturnusz csak egyszer. Ez, a kettő az egyhez arányú rezonancia, 3,9 milliárd évvel ezelőtt állt fent.
A bolygók mai sorrendje
Ebben az elrendezésben a bolygók már megzavarják egymás pályáját. Kiegyenlítődés helyett a két bolygó gravitációs vonzása ekkor, egy irányba hatott. Levison ahhoz hasonlítja, ahogyan egy hintát hajtunk, amely minden jól időzített lökéstől magasabbra lendül. Minden ilyen gravitációs lökés tovább tágította a Jupiter és a Szaturnusz pályáját, amíg el nem foglalták a mai helyüket. A folyamat azonban végzetes hatással volt a többi bolygóra. Az Uránusz és a Neptunuszt ezek a folyamatok oly mértékben összezavarták, hogy nagyon valószínű, hogy egymás pályáit is keresztezték, vagy akár helyet is cserélhettek, miközben letaszították pályájukról az aszteroida rajokat. Egyes aszteroidák kilökődtek az űrbe, mások viszont a Nap felé vették az irányt. Ezer számra csapódtak be a belső bolygókba, és a Föld holdjába. Ilyesmire ma már azonban nem kerülhet sor, hiszen a Jupiter és a Szaturnusz túl távol van egymástól. Ez az esemény azonban sorsdöntő lehetett a naprendszer létrejöttében. Lehetett volna egész máshogyan, maradhatott volna a gáz és a por, de szerencsére nem így történt. És, hogy mit tartogat a jövő? 5 milliárd év múlva valószínűleg a Nap kifogy a fűtőanyagból és felfúvódik. A belső bolygókat elnyeli, a külsők viszont megmaradhatnak, és kísértet bolygókként keringenek majd halott csillaguk körül, amíg az fel nem robban. Ám addig is örüljünk neki, hogy egy ilyen nagyszerű és lenyűgöző szépségű naprendszer az otthonunk.