Hoe is ons zonnestelsel gevormd? Kant wist het al heel lang geleden!

Astronomen en geologen hebben verschillende technieken voor het dateren van de aarde. Mede hierdoor weten we de leeftijd van het zonnestelsel. Uit de koolstofdatering van rotsen, die de bekende vervalsnelheden van radioactieve elementen meet, weten we dat de aarde en het zonnestelsel ongeveer 4,6 miljard jaar oud zijn. De wetenschap komt echter niet uit de rotsen op aarde, waarvan de oudste ongeveer 3,9 miljard jaar oud is. (deze rotsen zijn constant betrokken bij krachtige erosie – door platentektoniek en vulkanisme – waardoor de oudste rotsen op aarde uiterst moeilijk te vinden zijn.)

Daarom onderzoek met meteorieten, de maan en Mars, zodat er een nauwkeuriger datering van het zonnestelsel gemaakt kan worden. De oudste radiometrische datering tot nu toe is 4,6 miljard jaar en dus moet het zonnestelsel zelf rond deze tijd zijn gevormd.

Hoewel veel ideeën in de astronomie in de loop van de tijd radicaal zijn veranderd, is het idee van hoe het zonnestelsel is gevormd de afgelopen 250 jaar eigenlijk hetzelfde gebleven. In 1755 stelde de Duitse filosoof Immanuel Kant voor het eerst de nevelhypothese voor, waarin een grote materiewolk, de zonnennevel, aan de zon en planeten voorafging.

In 1796 stelde de Franse astronoom Pierre Simon Laplace een vergelijkbare theorie voor. Hoewel hij niet kon putten uit ondersteunend bewijs uit waarnemingen van de diepe ruimte, stelde Kant voor dat de nevel van de zon deel uitmaakte van een veel grotere wolk van gas en stof die instortte door het gewicht van zijn eigen zwaartekracht en begon te roteren. Deze zwaartekrachtcontractie leidde tot de vorming van planeten, zowel gasvormig als rotsachtig. Inmiddels weten we veel meer en komen er steeds meer bewijzen op tafel. Maar het oorspronkelijke idee van Kant blijkt juist te zijn.

Astronomen weten nu dat toen de moleculaire wolk van het zonnestelsel begon in te storten, het een grootte van 100 astronomische eenheden was (1 astronomische eenheid is de gemiddelde afstand tussen de zon en de aarde) en had ongeveer twee of drie keer de massa van de zon. De instorting van de wolk als gevolg van zijn eigen zwaartekracht kan zijn begonnen door de flits van een nabijgelegen supernova en de resulterende drukgolf.

Toen de wolk instortte, versnelden verschillende processen de ineenstorting. De temperatuur van de wolk steeg, het begon te roteren en door deze rotatie kwam het materiaal in een relatief platte schijf te zitten. De potentiële energie werd in toenemende mate omgezet in warmte en de dichtheid steeg snel.

Vanwege de wet van behoud van impuls roteerde de schijf sneller naarmate deze kleiner werd. Terwijl steeds meer gas en stof op elkaar botsten en aan elkaar bleef kleven, vormde zich een protoplanetaire schijf, die leek op een soort draaiende pannenkoek.

De grootste actie vond plaats in het midden van de schijf. Daar verzamelde de protoster die later de zon werd, snel materie. In ongeveer 50 miljoen jaar verzamelde de protozon voldoende massa om met kernfusie te beginnen en ging hij branden als een ster.

In de schijf bleef de materie ondertussen lukraak samenklonteren, waardoor duizenden kleine planeetjes en kleinere rotsachtige ballen werden gemaakt. Nadat de zon ging branden, produceerde het een enorme zonnewind die klein puin en stof uit de schijf blies. Op dat moment stopten de gasreuzenplaneten met groeien in grotere lichamen. Het gas dat in de schijf achterblijft, is ondertussen afgekoeld en bestaat verder nog uit gecondenseerd stof (silicaten en metalen) en ijs uit de wolk. Korrels van stof en ijs bouwden andere planetesimalen en meer en meer van hen plakten aan elkaar om grotere lichamen te bouwen.

Verre lichamen in het buitenste zonnestelsel werden gebouwd als ijswerelden en de gasreuzen stapelden zich in gasvormige wolken op rond hun dichte kernen. Een flinke serie manen rond de gasreuzen groeiden op eenzelfde manier als de planeten van het zonnestelsel zelf. Elke gasreus hielp de schijf schoon te vegen door zijn zwaartekracht en gooide vele planetesimalen in de verre Oortwolk van kometen. Toen begon een periode van het zware bombardement van talloze objecten die de binnenplaneten troffen. Een gigantisch lichaam plofte op de aarde en creëerde de maan en andere kleinere lichamen werden satellieten, net als bij de manen van Mars.

Het is heel bijzonder dat Kant al heel lang geleden had bedacht dat ons zonnestelsel zo zou zijn moeten ontstaan. Alle feiten die later in de geschiedenis werden ontdekt, klopten precies met Kants oorspronkelijke idee.