Hadeiskt kollage

Hadeikum (på engelska Hadean) var en period i Jordens historia som inte täcks in av geologivetenskapen eftersom geologiska lämningar från denna period inskränker sig till små zirkonkristaller (ZrO₂) som finns insprängda i mineral som bildats senare. Tidigare trodde man att Jorden måste varit het och helvetisk – därav hadeisk efter dödsguden Hades i grekisk mytologi – och ha haft magmaoceaner och en stark vulkanism under denna period, baserat på information från Månen. Emellertid börjar det växa fram olika sorters modeller och astronomisk information som gör att man får allmänna begrepp om hur det såg ut i solsystemets tidigaste historia. Jag sätter här ihop ett kollage som inte platsar på exempelvis Wikipedia, eftersom det där finns regler mot långsökta synteser, d.v.s. att efter eget huvud lägga ihop pusselbitar på ett sätt som inte stöds av källorna. Det är i det följande kollaget inte heller säkert att jag alltid utnyttjar mig av majoritetsteorier.

Solglobulens kollaps

Någon gång före 4ˈ567 milj år sedan fanns ett gas- och stoftmoln som långsamt kollapsade och och bildade en öppen stjärnhop. Öppna stjärnhopar brukar ge upphov till ett strålningstryck som i sin tur föder nya stjärnhopar, vi vet inte om solens stjärnhop var den första eller en senare i en sekvensen av stjärnhopsfödelser, men det är rimligt att anta att solen föddes i en sådan stjärnhop av solsystrar och, då de flesta öppna stjärnhopar efter en tid skingras, att solsystrarna finns utspridda i vintergatan, nästan omöjliga att skilja åt från andra stjärnor av liknande ålder. Vi vet inte heller hur många de är, det kan röra sig om några tiotal upp till några tusen.

En kollaps från ett gasmoln till en stjärna går snabbt: när gasmolnet på något sätt tappat sin värme- och tryckjämvikt – det kan ske genom yttre strålningstryck från andra stjärnor eller chockvågor från supernovor – så omvandlas gasmolnet till en protostjärna på några tusen år. Genom inre rotationsmoment får protostjärnan en rotation, och runt protostjärnan bildas en gas- och stoftdisk som interagerar med protostjärnan så att dennas egenrotation minskar. Det är troligen vid denna tid som CAI-intrusioner, amorfa glaskulor man finner i kolkondritmeteoriter, bildas, och dessa är daterade till just 4ˈ567 miljoner år sedan. Vid denna tid hade alltså proto-Solen bildats och omgavs av en stor solnebulosa i form av en gas- och stoftskiva. Min egen spekulation är att det vid denna tid skedde massiva T Tauri-utbrott, kanske rent av FU Orionis-utbrott, som från proto-Solen på magnetisk väg pumpade över rotationsenergi och mycket hög hetta till solnebulosan, varvid CAI-intrusionerna bildade som "frön" i solnebulosan för framtida planetbildning.

Planetisimaler och oligarkisk tillväxt

Vid en okänd tidpunkt, men inte särdeles långt ifrån 4ˈ550 milj år sedan, bildades planetesimaler med olika storlekar från 1 km till 1000 km i solnebulosan. Fysikaliskt är det oklart varför och hur, eftersom rena dynamiska kollisioner enligt teorin skall förvandla alla kolliderande stenar till stoft, och således kan planetesimaler inte uppstå – praktiken brukar tack och lov inte bry sig om teorin i detta fall, emellertid: planetesimaler uppstod i tusental i det tidiga solsystemet och dessa började kollidera och ansamlas till ett litet antal protoplaneter med storlekar mellan 1000 km och Mars' storlek. Dessa kallas oligarker, och deras uppkomst förhindrade att fler dylika protoplaneter bildades – i stället ansamlade dessa protoplaneter fler planetesimaler, och överblivna planetesimaler sändes iväg i excentrisk bana med hög inklination.

I det yttre av solsystemet samlade sig några sådana oligarkiska protoplaneter på sig solnebulosans gas, och de började bli till jätteplaneter. Det lär ha gått snabbt. Två stycken sådana jätteplaneter bildades under en tid av kanske 100 år med en allt accelererande gas- och planetesimalinsamling. Dessa är naturligtvis desamma som Jupiter och Saturnus. Det är rimligt att tro att dessa två omgavs av gas- och stoftskivor, miniatyrkopior av solnebulosan, och att där successivt bildades de stora månar som än idag omger jätteplaneterna. Inga andra planeter hade ännu uppstått, Jupiter låg mycket närmare Solen vid ungefär 3½ AE, och Saturnus, som fortfarande växte till, inte långt utanför.

Stimulerad planetbildning

Dynamiska modeller av jätteplanetsystem med en solnebulosa antyder att jätteplaneter har en tendens att interagera med solnebulosas så att de vandrar inåt och slutar i en bana mycket nära sin centralstjärna, alternativt slukas upp av stjärnan. Uppenbarligen har inte detta inträffat i vårt solsystem. Emellertid finns det räkningar som antyder att Jupiter verkligen kan ha vandrat inåt i solsystemet – tills Saturnus växte sig stor nog att hålla emot från andra hållet.

100ˈ000 år efter att Jupiter och en nyfödd liten Saturnus bildats, så vandrade Jupiter inåt i emot 1½ AE, d.v.s. nuvarande Mars' bana. Därinne fanns ett planetesimalsystem eller möjligen ett oligarksystem, och samtidigt som detta system pressades ihop, så skingrades de yttersta av dessa planetesimaler och oligarker, så att den yttre kanten av det inre solsystemet befann sig ungefär vid 1 AE, nuvarande Jordens bana. Nu började Saturnus växa sig så stor att den höll fast Jupiter, och bägge jätteplaneter började vandra utåt.

[fortsättning följer]