За сучасними уявленнями вчених Сонячна система утворилася близько 4,6 мільярдів років тому з газопилової хмари – залишків від вибуху наднової, яка “згустилася” в подальшому від впливом гравітації.
Поступово внаслідок взаємного притягання часток хмара стиснулася та набула форми диску, який обертався навколо центру мас – області, яка стала вподальшому Сонцем.
Сумарний хімічний склад цієї хмари, що очевидно, був успадкований у батьківської наднової. Проте розподіл речовин у хмарі зазнавав поступових змін під впливом гравітації. Згодом Сонце стало настільки щільним та гарячим, що в його надрах спалахнула реакція термоядерного синтезу.
Це ще більше прискорило розділення речовин в протопланетній хмарі, тому що поряд з гравітацією суттєвий вплив стало здійснювати тепло, випромінюване Сонцем.
Внаслідок утворення градієнту температур, внутрішні планети Сонячної системи (Меркурій, Венера, Земля та Марс) кам’янисті та складаються з більш важких елементів (залізо, магній, кремній). Зовнішні ж планети – газові та крижані гіганти переважно з елементів з малими атомними масами – від водню до вуглецю.
В утворення Землі, за сучасними уявленнями, значний внесок зробили вуглецеві метеорити, що виникли з астероїдів зовнішньої області Головного поясу.
Вивчення зовнішніх астероїдів в оптичному та інфрачервоному діапазонах опосередковано підтверджує цю гіпотезу: їх спектр містить лінії, характерні для вуглецю. Але того ж часу, в ньому присутні лінії, характерні для водяного льоду та амонізованої (насиченої аміаком) глини. Однак в метеоритах, які знаходять зараз на поверхні Землі, сліди цих речовин відсутні. Можливо, це пов’язано з тим, що дані сполуки стійкі лише при дуже низьких температурах, характерних для космічного простору, і випаровуються під час проходження метеоритних тіл крізь земну атмосферу. Але в будь-якому разі пояс астероїдів поки що ставить перед дослідниками більше питань, ніж дає відповідей.
Нове дослідження вчених з Токійського технологічного інституту передбачає, що ці астероїдні матеріали могли утворитися в дуже віддалених областях ранньої Сонячної системи, а потім були перенесені у внутрішню частину внаслідок хаотичного перемішування.
Це дослідження було комплексним та включало в себе як спостереження за астероїдами за допомогою японського космічного телескопу AKARI, так і теоретичне моделювання процесів, що в них відбуваються. Воно дозволяє припустити, що поверхневі мінерали, присутні на астероїдах зовнішнього Головного поясу, особливо глини, що містять аміак, утворюються з більш простих речовин внаслідок впливу умов космічного простору.
Водяний лід, аміак та двоокис вуглецю стабільні лише за дуже низьких температур. Це пояснює розбіжності в спектральних характеристиках астероїдів, що утворилися на далеких і, як наслідок, холодних орбітах, та метеоритів, які знаходять на Землі.
Компьютерні моделі, що симулюють хімічну еволюцію кількох імовірних комбінацій вихідних речовин, гарно описують зареєстровані розбіжності в спектральних характеристиках.
Вони показують, що вихідні матеріали містили значну кількість води та аміаку і відносно низьку – двоокису вуглецю. Це було б можливим лише в тому разі, якби температура астероїдів ніколи не перевищувала б -70 °C. Це є одним з доказів того, що астероїди спершу утворювалися в набагато більш віддалених областях Сонячної системи.
Якщо припущення вчених правильні, то формування Землі та її унікальні властивості є результатом досить специфічних процесів, що відбувалися на ранніх етапах формування Сонячної системи. Велику надію дослідники покладають на вивчення зразків астероїдів, доставлених на Землю в рамках місій Hayabusa 2 (Японська агенція аерокосмічних досліджень) та OSIRIS-Rex (NASA). Вчені розраховують знайти в цих зразках аміак, що підтвердить їх гіпотезу щодо міграції астероїдів з більш віддалених у більш близькі області Сонячної системи.
Наблизитися до розуміння процесів, що відбувалися на ранніх етапах еволюції Сонячної системи, також дозволяють спостереження за протопланетними дисками в інших зоряних системах, які зараз проводяться за допомогою комплексу радіотелескопів ALMA. Аналіз результатів цих спостережень дозволить більш точно зрозуміти, чи є утворення Сонячної системи типовим для Всесвіту процесом, чи наша система до деякої міри унікальна.