Процесс образования планет тесно связан с эволюцией Солнечной системы, начавшейся около 4,567 миллиардов лет назад с формирования солнечной туманности — гигантского облака газов и пыли. Внутри этого облака происходила концентрация вещества под действием гравитации, что приводило к формированию протопланетных дисков. Эти диски представляли собой тонкий слой вещества, вращавшийся вокруг центрального протосолнца.
Конденсация и дифференциация вещества происходила в зависимости от температуры и давления в диске. Более тяжелые элементы, такие как железо и никель, оседали ближе к центру, образуя протоземные ядра, тогда как летучие соединения и силикатные материалы концентрировались на периферии. Температурный градиент определял типы образующихся планет: внутренние каменистые планеты и внешние газовые гиганты с ледяными спутниками.
Протопланеты формировались через процесс аккреции — постепенного слияния мелких частиц в крупные тела. На ранних стадиях столкновения микроскопических частиц приводили к образованию планетезималей размером от километра до сотен километров. Планетезимали, взаимодействуя друг с другом гравитационно, образовывали более крупные объекты — прото-планеты. Этот этап сопровождался выделением энергии, что приводило к частичному плавлению вещества и началу первичной дифференциации: тяжелые элементы оседали к центру, а более легкие формировали мантию и кору.
Образование солнечной туманности (~4,567 млрд лет назад) Пылевое и газовое облако начало коллапсировать под действием собственной гравитации. На ранних этапах формировалось протосолнце, вокруг которого концентрировались пылевые кольца.
Конденсация твердых частиц и формирование планетезималей (~4,565–4,560 млрд лет назад) Локальные области диска охлаждались, что приводило к конденсации металлических и силикатных частиц. Появлялись первые микрокометы и астероидные тела.
Аккреция протопланет (~4,560–4,540 млрд лет назад) Планетезимали сталкивались и сливались, формируя крупные прото-планеты. В этот период происходила интенсивная генерация тепла, частичное плавление и гравитационная дифференциация.
Формирование кор и мантии (~4,540–4,500 млрд лет назад) Плавление и миграция тяжелых элементов формировали ядра планет. Легкие силикатные слои поднимались к поверхности, создавая первые зачатки коры.
Поздняя тяжелая бомбардировка (~4,100–3,800 млн лет назад) Этот этап характеризовался интенсивными столкновениями с остаточными планетезималями, приводящими к перераспределению материала и воздействию на химический состав коры и атмосферы.
Изотопные систематики служат ключевым инструментом хронологии. Изучение изотопов стронция, неодима, урана и свинца позволяет датировать стадии дифференциации и формирования коры.
Окислительно-восстановительные условия сильно различались в зависимости от расстояния от Солнца. Внутренние планеты испытывали более восстановительные условия, что способствовало формированию металлических ядер. Внешние планеты содержали значительные запасы водорода, гелия и летучих соединений, формируя газовые гиганты и ледяные спутники.
Пыльевые и метеоритные записи дают информацию о первичной химической неоднородности диска. Хондриты, как наиболее примитивные объекты, сохраняют изначальный состав вещества, что позволяет реконструировать химические условия на ранних стадиях формирования планет.
Плавление и гравитационное разделение элементов приводили к формированию многослойной структуры планет: ядро, мантия и кора. Ядра внутренней Солнечной системы в основном состоят из железа и никеля, в то время как мантии содержат силикатные минералы, богатые магнием и кремнием. Эта структура заложила основу для дальнейшей вулканической активности, тектоники и геохимических циклов.
Гравитационное воздействие газовых гигантов могло изменять траектории планетезималей, вызывая их столкновения с внутренними планетами. Этот процесс, наряду с солнечной радиацией, определял скорость охлаждения и конденсации веществ, а также условия для формирования первичных атмосфер.
Анализ изотопного состава метеоритов и лунных образцов позволяет уточнить временные рамки всех этапов, что делает космохимию критически важной для понимания хронологии образования планет и эволюции Солнечной системы.