Химический состав Солнечной системы определяется преимущественно элементами, образовавшимися в результате нуклеосинтеза в звёздах предыдущих поколений и в ходе ранней эволюции Солнца. Наибольшую массовую долю занимают водород и гелий, составляя около 98–99% всей массы Солнечной системы. Остальные элементы, известные как металлы в астрономическом понимании, включают кислород, углерод, неон, азот, магний, кремний, железо и сера.
Внутри Солнечной системы элементы распределены неравномерно: газовые гиганты Юпитер и Сатурн обладают высоким содержанием водорода и гелия, а планеты земной группы — значительным количеством силикатов и металлических соединений. Металлы и тяжёлые элементы концентрируются в ядрах планет, в то время как легкие газы образуют атмосферные оболочки и межпланетное вещество.
В химическом анализе используется масса и атомная доля элементов. В Солнце, как наиболее крупном объекте системы, массовые доли элементов следующие:
На Земле распределение элементов принципиально отличается: кислород составляет ~46% по массе, кремний — 28%, алюминий — 8%, железо — 6%, кальций, натрий, калий и магний — оставшиеся ~12%. Эти различия обусловлены процессами конденсации и дифференциации в протопланетном диске.
Изотопы играют ключевую роль в геохимических исследованиях. Например, водород в Солнечной системе представлен преимущественно протием, но в межзвёздной среде встречается дейтерий, доля которого позволяет оценивать эволюцию первичных газовых облаков. Кислород имеет три стабильных изотопа (^16O, ^17O, ^18O), соотношения которых используются для классификации метеоритов и реконструкции ранней истории планет.
Изотопы тяжёлых элементов, таких как железо, никель и свинец, фиксируют процессы радиоактивного распада, формирование ядра планет и хронологию событий в Солнечной системе.
На ранних стадиях формирования Солнечной системы химический состав протопланетного диска определялся температурным градиентом: вблизи Солнца конденсировали только тугоплавкие элементы и силикатные минералы, а в отдалённых областях формировались ледяные тела с аммиаком, метаном и водой. Газовые гиганты аккумулировали лёгкие элементы и газы, удерживаемые сильной гравитацией.
Эволюция химического состава сопровождалась дифференциацией планет, вулканизмом, метеоритной бомбардировкой и атмосферными потерями. Локальные изменения, такие как образование железных ядер и силикатных мантий, приводили к внутренней химической гомогенизации отдельных тел.
Метеориты являются важным источником информации о первичном химическом составе Солнечной системы. Хондриты отражают состав солнечного газа с лёгкими модификациями, включая присутствие органических соединений, аминокислот и редкоземельных элементов. Железо-никелевые метеориты демонстрируют процессы металлосиликатной дифференциации и кристаллизации ядер планет.
Химический анализ метеоритов позволяет выявлять фракционирование элементов по летучести и оценивать процессы радиогенного и нуклеосинтетического происхождения в протопланетной среде.
Солнечный ветер и излучение оказывают существенное влияние на распределение легких элементов. Из-за фотодиссоциации молекул и ускоренного выброса частиц относительно лёгкие элементы постепенно теряются малыми планетами и астероидами. Гелиофизические процессы формируют химическую неоднородность межпланетного вещества и регулируют баланс изотопов лёгких элементов, таких как водород и гелий.
Такое распределение элементов в пределах системы сохраняет как общие закономерности, так и локальные вариации, отражающие историческую химическую эволюцию каждого объекта.