Vznik sluneční soustavy Jak vznikla naše sluneční soustava a Země?

Historie všeho 4: Vznik sluneční soustavy Zdravím. Nacházím se v chemické laboratoři ve škole Lakeside. Když se rozhlédneme a zkusíme spočítat, kolik různých druhů materiálu se zde nachází, dostaneme se k desítkám, stovkám a pokud bychom byli hodně pozorní... třeba všechny ty materiály tady dostali bychom se až k tisícům, desetitisícům nebo možná i stovkám tisícům. To protože ve vesmíru s více jak stovkou prvků nemáte jen stovku různých materiálů. Tyto prvky se mohou navzájem zkombinovat obrovským množstvím způsobů a tím vytvořit miliony nových materiálů, které vidíme ve světě kolem nás. Všechny tyto materiály se nakonec zkombinují a tak vytvoří úplně nová astronomická tělesa. Z těchto je pro nás nejdůležitější naše domovská planeta, Země. Než si povíme, jak byla Země a další planety naší sluneční soustavy vytvořeny, musíme ještě dořešit jistý problém. Jistě si vzpomínáte v minulé lekci jsme si ukázali, jak mnoho nových prvků, které byli vytvořeny, tvoří pouhá 2% všech atomů ve vesmíru. Podíváme-li se na Zemi, zjistíme, že je z 90% utvářena z prvků jako železo, kyslík, křemík, hořčík, a dalších prvků, které se utváří v supernovách a umírajících hvězdách. Tak proč se takhle navzájem provazují aby vytvořili planety a tělesa. Než vám odpovím, rád bych se vás zeptal, jestli tušíte, jak se to mohlo stát? K nalezení odpovědí se musíme obrátit na chemii. Chemie je celá o vzájemných vazbách prvků. O tom jak se atomy vzájemně vázají, aby utvořili molekuly. Rozhodující při tom je uspořádání elektronů v atomech. Některé prvky jako například hélium jsou velice stabilní a tedy se málokdy vážou s jinými atomy. Tyto prvky jsou známé jako vzácné plyny. Je to skoro, jako by byly příliš pyšné, než aby se vázali s jinými atomy a můžeme je najít v pravém sloupci periodické tabulky. Většina atomů se ráda váže s jinými atomy. Říkáme o nich, že jsou reaktivní. Vodík a kyslík, například, vždy hledají možnost k vazbě s dalšími atomy. Pokud uvidíte hoření, nebo plameny, to co opravdu pozorujete je kyslík, který se velice prudce váže s dalšími atomy. Je opravdu vysoce reaktivní. Když se atomy propojí, říkáme jim molekuly. Každá molekula má své vlastní specifické vlastnosti, které se mohou velice lišit od vlastností prvků z nichž vznikli. Například vodík a kyslík jsou oboje plyny, ale když se spojí, vytvoří jednu nám velice známou kapalinu, vodu (H20). Voda má vlastnosti naprosto rozdílné od vodíku i kyslíku. Různé druhy molekul mají i různé vazby. Některé jsou velice tuhé a neohebné, jiné zase pružné. Některé jsou velice pevné a přetrhnou se jen těžko, jiné zase velice jednoduše. Existuje mnoho druhů vazeb mezi molekulami. Například uhlík se může vázat sám na sebe a vytvořit tak diamant U diamantů jsou vazby extrémně pevné a také neohebné. Diamant je opravdu velice tvrdý. Vzájemným vázáním uhlíku vzniká i jiný materiál a to grafit. grafit je nepostradatelný v tužkách. Je to velmi měkký materiál. Takže na druhu vazby opravdu záleží. Díky velkému počtu různých spojení a vazeb můžeme vytvořit i velký počet různých typů materiálů. Tím se vysvětluje proč jsou materiály tak rozlišné, ale je třeba si uvědomit, že většina těchto chemikálií jsou tvořeny jinými prvky než vodík a hélium. DUNNO DUNNO DUNNO část druhá Atomy se pojí do molekul i v hloubkách vesmíru v oblacích hmoty vychrlených ze supernov vzniklých po vyhasnutí hvězd. Jak to vlastě víme? Použitím spektroskopu. Dokážeme říct, které prvky a které chemikálie se tam nacházejí. Víme, že tam je voda, spoustu ledu, oxid uhličitý, čpavek, kyselina octová, a celá řada dalších jednoduchých molekul, které jsou součástí běžného života. Je tam i mnoho silikátů. Silikáty jsou molekuly tvořené silikonem a kyslíkem a tvoří valnou většinu kamene zemské kůry. Ve vesmíru tyto velice jednoduché molekuly obsahují 10 až 20 atomů, nanejvýš 60. Ve vesmíru nemohou tyto molekuly dělat nic až tak zajímavého. Jsou-li však poblíž nově se rodící hvězdy, můžeme s nimi dělat věci poměrně zajímavé. Mohli bychom třeba vytvořit novou planetu. Pro názorný příklad jak planeta vzniká se vrátíme v čase o 4,5 bilionů let a hodně si to přiblížíme. Do teď jsme pozorovali celý vesmír. Teď se podíváme blíž na jednu průměrnou galaxii v Mléčné dráze. Přiblížíme si jednu její malinkatou část a podíváme se na zrod naší sluneční soustavy. Naše slunce se vytvořilo jako každá jiná hvězda. Zhroucením oblaku hmoty pod vysokým tlakem gravitace. Toto zhroucení bylo pravděpodobně zapříčiněno obrovským výbuchem supernovy někde v naší části Mléčné dráhy. Tato exploze obohatila ten oblak o mnoho nových prvků z jiných supernov a vyhaslých hvězd. Při hroucení se oblak začal otáčet jako těsto na pizzu. Při tomto otáčení se pomalu vytvaroval do formy disku. Tento jev se děje po celém vesmíru, právě proto je vesmír plný placatých disků od Mléčné dráhy po celou sluneční soustavu. Prstence okolo Saturnu například. Astronomové je nazývají protoplanetárními disky, neboli proplydy. Proplyd, z nějž se nakonec zrodila naše sluneční soustava, se začal hroutit do svého středu a postupně se začala zvyšovat jeho teplota až nakonec začala fúze z níž se zrodilo naše Slunce. Přibližně 99% všeho materiálu v Proplydu přešlo do slunce, dokonce 99.9%. To nám na zbytek solárního systému zbývá jen 0.1%. Všechno co zbylo nakonec obíhá kolem slunce. Je neuvěřitelné, že z tak mála vznikl celý zbytek solární soustavy. Začneme u vnějších plynných planet a u toho jak vznikly. Obrovský žár nového slunce vytlačil plynné látky z centra solárního systému Mezi nimi bylo i velké množství vodíku a hélia. Proto se v této části solárního systému tyto plyny vyskytují jen v malém množství. Všechen ten plynný materiál se nahromadil na okraji systému a nakonec zkondenzoval Tím vznikli tzv. plynní obři. K těm řadíme Saturn, Uran a Neptun Ty pojmuly 99% z onoho 0.1% zbytku. A tak nám už zbývá jen maličký zbytek z onoho už malého zbytku k utvoření vnitřních pevných planet. A jednou z nich je samozřejmě i Země. Blíže slunci najdeme materiál z tohoto pramalého zbytku, který obíhá ve vnitřní sluneční orbitě. Tento materiál není tak plynný, je spíše pevný. Je to drobný prach, který se časem začne hromadit skrze elektrostatické síly a srážky a tím utvoří malé kameny. Jsou zde malé částice ledu, které nakonec utvoří objekty podobné sněhovým koulím a ty pak dají vzniknout meteoritům a asteroidům. Postupně se zvětšují a zvětšují. Navzájem do sebe narážejí. Na každé orbitě nakonec vzniknou obrovské objekty, které nakonec díky svému gravitačnímu poli nasají všechno ostatní co v jejich orbitě zbylo. A tak po 100 milionech let je v každé orbitě právě jedna pevná planeta. Tento proces se jmenuje Akrece. Tento proces je velice intenzivní. Je to velké množství vesmírných těles, které naráží do dalších vesmírných těles. A kdyby jste se o tom chtěli přesvědčit, vezmětě si dalekohled a podívejte se na měsíc. Uvidíte velké množství kráterů. Ty jsou důkazem toho, jak prudký tento proces byl. Náš měsíc pravděpodobně vznikl po srážce objektu velikosti Marsu s naší planetou. Tato srážka vyrvala mohutný kus z naší Země a tento kus nás začal oblétat a postupně srkz Akreci z něj vznikl měsíc, jak jej známe dnes. Tímto způsobem se po dobu 10 až 20 milionů let utvářela naše sluneční soustava. Na konci máme sluneční soustavu s vnitřními pevnými planetami a pak jsou tu ty velcí plynní obři na vnějších orbitách. Mezi nimi je ještě spoustu vesmírného smetí K tomu patří například meteority asteroidy a komety. Nikdo si nebyl jistý, zda někde ve vesmíru je ještě jiná sluneční soustava. Bylo klidně možné, že ta naše je jedinečná. V posledních 15 letech proběhli některé velice zajímavé astronomické studie. Mnoho z nich využívalo našich satelitních teleskopů. Například teleskop Kepler díky kterému jsme nyní schopni vidět další vzdálené sluneční soustavy. Velice se od sebe navzájem liší. Teď už tedy víme, slunečních soustavy jsou velice běžné. Tímto poznatkem se tedy zároveň i velice zvýšila možnost, že někde ve vesmíru je i další forma života. Tato věda je nyní tak zajímavá, že mám na svém mobilu aplikaci, která mě pravidelně informuje o nejnovějších objevech v oblasti tzv. exoplanet, což je název pro planety v okolí jiných hvězd. část třetí Vraťme se k hlavnímu tématu této lekce. Jak je možné vytvořit z tolika různorodých prvků úplně nové a jiné chemické sloučeniny. Doufám, že teď už máme alespoň základy naší odpovědi. Nejdřív jsme viděli jak chemie váže atomy do molekul. Celá řada nových látek si jen tak lítá vesmírem. Dále jsme viděli jak se v určitém prostředí, můžeme ho nazývat Goldilokovým prostředím, okolo nově vzniklých hvězd se tyto molekuly začnou srážet. Jsou k sobě přitahovány chemií, gravitací a elektřinou a vytváří tak hvězdný prach, meteority, asteroidy a nakonec i planety a celou sluneční soustavu. V tomto kurzu bereme tvorbu sl. soustavy za čtvrtý velký práh. To proto, že planety a hlavně ty pevné jako naše Země jsou mnohem komplikovanější než hvězdy. Jsou komplikovanější, protože mají složitější vnitřní strukturu. Jsou mnohem složitější po chemické stránce a obsahují větší množství rozmanitých látek. Nosil jsem tento laboratorní plášť po celou tuto lekci, přestože jsem historikem. Myslím, že nastal čas ho svléknout. Doufám, že aspoň začínáte chápat, že se náš vesmír stává víc a víc komplikovaný, rozmanitý a zajímavý.