autori: RNDR. Igor Túnyi, DrSc., RNDr. Dušan Bilčík

Obr. 1 Výtvarná predstava mladej hviezdy obklopenej protoplanetárnym diskom,v ktorom sa tvoria planéty (http://www.eso.org/public/images/eso0942a/)

Vznik terestrických planét popisujú viaceré modely založené na gravitačnom kolapse a zrážkach planetezimál v protoplanetárnych oblakoch. Z najnovších štúdií možno spomenúť niektoré práce zo zborníka editorov H. Klahra a W. Brandnera „Planet Formation – Theory, Observations and Experiments" (Trieloff a Palme 2006, Wurm a Blum 2006, Henning et al. 2006, Boss 2006). Klasická teória (model) vzniku Zeme predpokladá, že Zem vznikla zároveň so vznikom slnečnej sústavy, ktorá vznikla z tzv. plyno-prachového oblaku, aké sú pozorované vo vesmíre. Takýto oblak je zložený z nabitých častíc a to elektrónov a kladných iónov, kusov neutrálnej hmoty tzv. planetezimál (kusov hmoty o rozmeroch mm až m). Ako prvé malo vzniknúť centrálne teleso - protoslnko – ktoré vyčerpalo viac než 90% hmoty protoplanetárneho oblaku. Zo zvyšnej hmoty vznikli planéty.

Protoplanetárny oblak obsahuje okrem neutrálnych kusov hmoty aj hmotu v stave plazmy a magnetické polia najrôznejšieho pôvodu. Iba niektorí autori sa zaoberajú otázkou, akú dynamickú úlohu majú magnetické polia v protoplanetárnych oblakoch. Modelujú sa tiež magnetohydrodynamické procesy v protoplanetárnom oblaku, najmä rôzne spôsoby zavírenia magnetických siločiar. Keďže sú magnetické siločiary považované za cesty transportu nabitých častíc, magnetické víry by mohli byť miestami ich lokálneho zhustenia. Najnovšie experimentálne práce nemeckého tímu, sústredeného okolo J. Bluma (Guttler a Blum 2009, Wurm a Blum 2006, 1998) dokazujú, že elektrostatické priťahovanie nabitých častíc môže viesť ku koagulácii a vytváraniu väčších konkrécií.

Elektrostatické výboje v protoplanetárnych oblakoch sú vysoko plauzibilné. Konkrétne, mnoho pozorovaní zábleskov v protoplanetárnych hmlovinách viedlo odborníkov k názoru, že tieto sú dôsledkom intenzívnych elektrostatických výbojov. Navyše, štúdium chondritických meteoritov, ktoré sú považované za relikt prvotného protoplanetárneho oblaku, ukázalo, že tieto boli magnetizované do nasýtenia a ich podstatné časti, tzv. chondrule, prejavujú znaky natavenia a následného, relatívne rýchleho, ochladenia. Predpokladá sa, že chondrule boli náhle roztavené teplotou niekoľko tisíc °C a náhle ochladené na 0 °C, pričom sa tento proces odohrával v prostredí s intenzitou magnetického poľa niekoľko T. Podmienky pre vznik takýchto charakteristík sú práve v blízkosti kanálov elektrostatických výbojov (Dominik a Nübold 2002, Desch a Cuzzy 2000, Nübold 2000, Nübold a Glassmeier 2002, 1999, Poppe et al. 2000, Nübold et al. 2003, Nübold a Gassmeier 1999, Wurm a Blum 1998, Nuth a Wilkinson 1995, Helgesen et al. 1988).

Impulzné magnetické pole a jeho vplyv na proces akrécie

Myšlienka počiatku akrécie Zeme v protoplanetárnom oblaku pomocou impulzného magnetického poľa je nasledovná: Keďže tlak a teplota v Zemi sú malé na to aby spustili termojadrovú premenu hmoty v jej vnútri, musí platiť, že hmota planéty v rozptýlenom stave v protoplanetárnom oblaku bola rovnaká akú nachádzame v horninovom zložení Zeme dnes. To znamená, že protoplanetárny oblak obsahoval metalické (prevažne železité) aj nemetalické (prevažne silikátové) planetezimály. Iné delenie je na magnetické (feromagnetické a paramagnetické) a nemagnetické (diamagnetické) kusy hmoty. Pri elektrostatickom výboji vzniká mohutný tok nabitých častíc, ktorý predstavuje impulzný elektrický prúd. Tento prúd generuje impulzné kruhové magnetické pole, ktoré je schopné zmagnetovať feromagnetické planetezimály do nasýtenia a následne ich pritiahnuť k osi impulzného elektrického prúdu. Keď však zmagnetizované planetezimály dospejú k vodiču elektrického prúdu, ktorým je výbojový kanál, elektrický prúd a tým aj magnetické pole už zanikli, no keďže sa zmagnetizované planetezimály pohybujú voči sebe, spoja sa tak, ako sa spájajú permanentné magnety kdekoľvek na Zemi. Tento proces sa môže opakovať niekoľko krát po sebe až kým nevznikne zárodok metalického jadra planéty. Toto disponuje magnetickým momentom a aby bol zachovaný celkový moment hybnosti približujúcich sa palnetezimál, aj rotačným momentom. Keď je metalické embrio budúcej planéty dostatočne veľké, začne gravitačný kolaps nemagnetických silikátových planetezimál, čo je procesom vytvárania silikátového plášťa Zeme.

Okrem hmotných (nabitých aj neutrálnych) častíc sú v protoplanetárnom oblaku aj siločiary magnetických polí galaktického pôvodu.

Obr. 2 Model tvorby Zeme akréciou. V plynoprachovej počiatočnej hmlovine sa tvorí z rozptýleného materiálu zárodok Zeme. Prítomné je aj magnetické pole rôzneho pôvodu.

Každá teória a každý nový model vzniku Zeme musí vyústiť do fyzikálnych charakteristík súčasnej planéty Zem. Jej najcharakteristickejšími znakmi sú existencia planetárneho magnetického poľa (geomagnetického poľa) a vnútorné rozdelenie horninovej hmoty na ťažké metalické jadro , zložené prevažne zo železa a niklu s prímesami síry a kyslíka a ľahší silikátový plášť. Jadro Zeme sa delí na vnútorné pevné jadierko a vonkajšie tekuté jadro. Geomagnetické pole je generované elektrickými prúdmi v jeho tekutej časti. Dôležitou skutočnosťou je fakt, že teplotno-tlakové pomery vo vnútri Zeme sú nedostatočne veľké na iniciovanie nukleárnych reakcií, čiže vo vnútri Zeme nedochádza k premene prvkov. Znamená to, že horninový materiál v plyno-prachovom protoplanetárnom oblaku musel byť taký istý ako ho poznáme na Zemi.

Vznik terestrických planét popisujú viaceré modely založené na gravitačnom kolapse a zrážkach planetezimál v protoplanetárnych oblakoch. Z najnovších štúdií možno spomenúť niektoré práce zo zborníka editorov H. Klahra a W. Brandnera „Planet Formation – Theory, Observations and Experiments“ (Trieloff a Palme 2006, Wurm a Blum 2006, Henning et al. 2006, Boss 2006). Klasická teória (model) vzniku Zeme predpokladá, že Zem vznikla zároveň so vznikom slnečnej sústavy, ktorá vznikla z tzv. plyno-prachového oblaku, aké sú pozorované vo vesmíre. Takýto oblak je zložený z nabitých častíc a to elektrónov a kladných iónov, kusov neutrálnej hmoty tzv. planetezimál (kusov hmoty o rozmeroch mm až m). Ako prvé malo vzniknúť centrálne teleso - protoslnko – ktoré vyčerpalo viac než 90% hmoty protoplanetárneho oblaku. Zo zvyšnej hmoty vznikli planéty.