SƯ HÌNH THÀNH TRỌN VẸN CỦA CÁC HÀNH TINH
Các hành tinh của nhóm Trái Đất: Sao Thuỷ, Sao Kim Trái Đất và Sao Hoả là phần phía trong của hệ Mặt Trời. Thành phần của các hành tinh này cho thấy rằng sự phát triển của chúng đã diễn ra khi không có các loại khí nhẹ do có các hạt đá và vật thể, chứa số lượng khác nhau của sắt và kim loại khác.
Điều kiện cơ bản để các vật thể lớn lên khi va đập là vận tốc của chúng tương đối nhỏ ở giai đoạn đầu. Để vật thể đạt được kích thước 1km thì vận tốc hỗn độn không được cao hon 1 m/s. Điều đó hoàn toàn có thể được nếu như không có tác động mạnh từ bên ngoài. Trong vùng phát triển của các hành tinh nhóm Trái Đất những tác động bên ngoài rất yếu. Chỉ ở vùng Sao Hoả mới có ảnh hưởng của Sao Mộc làm chậm tốc độ phát triển và làm nhỏ khối lượng của nó. Trong vành đai các tiểu hành tinh thì ngược lại thể hiện rất rõ ảnh hưởng nhiễu loạn của hành tinh khổng lồ Sao Mộc. Quá trình hợp nhất các vi hành tinh thành các hành tinh và sự phát triển của nó kéo dài hơn 100 triệu năm.
Quá trình tản mát (khuếch tán) khí ra khỏi vùng các hành tinh nhóm Trái Đất kéo dài hơn 10 triệu năm. Chủ yếu khí bị gió Mặt Trời, tức là dòng các hạt tích điện (prôton và êlectron) bắn ra khỏi bề mặt của Mặt Trời với vận tốc hàng trăm km/s thổi đi.
Gió Mặt Trời không chỉ thổi sạch khí khỏi vùng các hành tinh nhóm Trái Đất mà còn thổi sạch cả các không gian xa hơn của hệ hành tinh. Tuy vậy các hành tinh khổng lồ Sao Mộc và Sao Thổ đã kịp hút vào mình một khối lượng lớn vật chất, một phần khối lượng chủ yếu của toàn bộ hệ hành tinh.
Vậy các hành tinh khổng lồ được hình thành như thế nào? Các mầm mống của chúng có thể xuất hiện bằng hai con đường: qua lực hấp dẫn không ổn định của các khối khí ở của tiền hành tinh hoặc bằng con đường lấn chiếm ngày càng tăng của khí quyển khí trên nhân nặng từ các vi hành tinh.
Ở trường hợp thứ nhất khối lượng của mây tiền hành tinh cần phải chiếm tỉ lệ lớn so với khối lượng Mặt Trời còn thành phần của các hành tinh khổng lồ phải bằng khối lượng Mặt Trời. Cả hai điều đó đều không phù hợp với các sự kiện. Những nghiên cứu của những năm gần đây chỉ ra rằng trong các nhân của Sao Mộc và Sao Thổ hình như có cả các nguyên tố nặng hơn hyđrô và hêli, chiếm ít nhất 5 - 6% khối lượng hành tinh. Con số này lớn hơn nhiều so với điều đáng lẽ phải có là xấp xỉ hàm lượng các nguyên tố hóa học của Mặt Trời. Nghĩa là con đường thứ hai hiện thực hơn: lúc đầu cũng như ở các hành tinh nhóm Trái Đất, các nhân phôi thai nặng được tạo thành từ các vi hành tinh bằng đá và bằng sau đó nó phát triển lớp vỏ bọc ngoài từ hydrô và hêli.
Quá trình liên kết vật chất được gọi là sự bồi tích. Khi đã có khối lượng cỡ một hai lần khối lượng của Trái Đất, vật thể có thể không chỉ giữ được khí quyển khí trên bề mặt mà còn chiếm thêm các suất khí mới với nhịp độ nhanh dần nếu như trên đường di chuyển của nó có môi trường khí. Sự bồi tích chỉ ngừng lại khi khí đã cạn kiệt hoàn toàn. Khoảng thời gian diễn ra quá trình này ngắn hơn nhiều so với giai đoạn hình thành nhân phôi thai. Theo tính toán của các nhà bác học sự phát triển của nhân Sao Mộc kéo dài hàng chục triệu năm, còn của nhân Sao Thổ là hàng trăm triệu năm. Hiện thời nhân chìm trong khí chưa lớn, nó chỉ liên kết với một bầu khí quyển không lớn, ở trong trạng thái cân bằng. Nhưng khi đến một khối lượng tới hạn nào đó (2 - 3 lần khối lượng Trái Đất), khí bắt đầu dồn xuống vật thể ở nhịp độ tăng dần làm tăng nhanh khối lượng của vật thể. Ở giai đoạn bồi tích nhanh chỉ cần vài trăm năm Sao Mộc đã tăng khối lượng tới mức hơn 50 lần khối lượng Trái Đất. Sau đó tốc độ bồi tích giảm xuống bởi vì khí có thể tới được hành tinh chỉ bằng con đường khuếch tán chậm từ những vùng rộng hơn của đĩa.
Đồng thời Sao Mộc tiếp tục phát triển nhờ các vi hành tinh rắn, còn những vi hành tinh không được nó hấp thụ thì có thể bị hất ra bởi lực hấp dẫn của nó hoặc vào phía trong, vào vùng của các tiểu hành tinh và vùng Sao Hoả hoặc ra khỏi hệ Mặt Trời. Sao Mộc truyền cho các vật thể rắn vận tốc lớn hơn vận tốc giải phóng: để rời bỏ hệ Mặt Trời từ quỹ đạo Sao Mộc chỉ cần vận tốc l8 km/s còn vật thề bay cách Sao Mộc một khoảng cách bòng vài lần đường kính của nó thì bị tăng tốc đến hàng chục km một giây.
Sao Thổ cũng được hình thành bỏng cách thức tương tự. Nhưng nhân của nó lớn không nhanh như vậy và đạt đến khối lương tới hạn chậm hơn. Đến lúc đó vì hoạt động của gió Mặt Trời nên khí còn lại ít hơn so với ở vùng Sao Mộc vào thời kì nó bắt đầu bồi tích. Chính vì vậy so với Sao Mộc, Sao Thổ chứa lượng vật chất ngưng tụ nhiều hơn vài lần, còn về mặt thành phần thì so với Mặt Trời, sự khác biệt còn lớn hơn nữa.
Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương phát triển còn chậm hơn, còn khí từ vùng ngoài khuếch tán nhanh hơn. Khi các hành tinh này đạt đến khối lượng tới hạn khí trong các vùng của chúng hầu như không còn nữa. Vì vậy lượng hyđrô và hêli chỉ chiếm khoảng 10% khối lượng Sao Thiên Vương. Ở Sao Hải Vương khối lượng của chúng còn ít hơn. Những chất cơ bản tạo nên những thiên thể này là nước, mêtan, amôniac, cũng như ôxit của các nguyên tố nặng; còn các chất khí tham gia vào các khí quyển của hành tinh.
Sơ đồ hai cấp độ hình thành các hành tinh khổng lồ (tạo thành các nhân từ các chất ngưng tụ và sự bồi tích khí cho các hạt nhân này) đã được khẳng định bằng các dữ liệu thực tế. Thứ nhất: đã chỉ ra rằng khối lượng hiện nay của các nhân Sao Mộc và Sao Thổ, cũng như khối lượng của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, không kể khí quyển của chúng có trị số rất gần nhau: 14 – 20 lần khối lượng Trái Đất, trong khi đó, tỉ lệ các khí hyđrô và hêli trong chúng giảm dần theo mức độ cách xa dần Mặt Trời. Điều thứ hai: đang tồn tại các ''vật chứng'' của lịch sử sơ khai của các hành tinh khổng lồ như những vệ tinh và các vành của chúng. Sự bồi tích khí lên các hành tinh đi kèm với sự tạo thành quanh chúng các đĩa khí bụi và trong đó các vệ tinh được hình thành. Trong giai đoạn bồi tích nhanh đã giải phóng một lượng lón năng lượng của các lớp trên của các hành tinh lên rất nhiều. Nhiệt độ tối đa của Sao Mộc và Sao Thổ có lẽ lên tới vài nghìn độ cũng gần như trên các vì sao. Trong đĩa Sao Mộc nơi hình thành các vệ tinh của nó, ở khoảng cách gần hành tinh, nhiệt độ đã cao hơn điểm ngưng tụ hơi nước, còn ở những nơi xa hơn thì lại thấp hơn. Và thực tế những vệ tinh gần nhất của Sao Mộc, kể cả lô và Ơrôp đều cấu tạo từ các chất đá, còn những vệ tinh xa hơn như Ganymet và Calixtô thì cấu tạo tới một nửa là băng. Ở đĩa Sao Thổ nhiệt độ thấp hơn, vì vậy băng ở đó ngưng tụ ở mọi khoảng cách (các phần tử của các vành Sao Thổ và tất cả các vệ tinh gần của nó đều bằng băng tuyết).
