太阳系是在什么时间、由什么形态的物质、以什么方式经历怎样的过程形成的?是什么原因产生太阳系现有特征和各类天体的?太阳系中的行星,特别是地球又是怎样形成和演化的?至于太阳系的中心天体一太阳的形成和演化,虽然与行星系的形成有密切关系,但一般作为恒星起源和演化问题研究。
行星的物质来源和行星的形成方式是太阳系起源的两个基本问题,根据对行星物质来源看法,有三类学说:
1.灾变说认为行星是从太阳中分出去的;
2.俘获说认为太阳从恒星际空间俘获物质,形成行星;
3.共同形成说认为整个太阳系所有天体(包括太阳)是由同一个原始星云形成的。
对于行星的形成方式大致有五种看法:
1先形成环体,再形成行星;
2先形成很大的原行星,再演化成行星;
3先形成中介天体,由中介天体结合成行星;
4.先形成湍涡流的规则排列,在次级涡流中再形成行星;
5.先凝成大大小小的固体块一星子,再聚集成行星。
以上各种学说之间虽然有许多差别,但在某些方面却又彼此相近。经过三百多年来的研究(追溯到1644年笛卡儿首先提出的涡旋学说),特别是星际航行以来的大童资料分析表明,至少有以下几点共同看法:
1.太阳系年龄距今56-46亿年形成;
2.稳定性问题大行星轨道已稳定了20亿年以上,小天体(小行星、彗星、流星)轨道则在太阳系形成过程中发生了很大变化;
3.太阳、大行星、卫星系由原始星云形成,它们的化学组成最初是较均一的,后来才发生变化导致各行星化学组成的差异;
4.月球、水星、火星上的凹坑(环形山)是39亿年前陨星撞击形成的;
5.行星系统起源还与太阳早期演化有关,太阳磁场通过磁耦合机制和沙兹曼机制使太阳角动量转移,造成太阳角动量特殊分布;
6.太阳系起源研究不仅要考虑动力学过程,还要考虑原子过程、化学过程、电磁和等离子体过程才能最终解决。