Aktuelle Theorien zur Entstehung unseres Sonnensystems basieren auf der allgemein akzeptierten und erstmals von Immanuel Kant und Pierre Laplace im 18. Jahrhundert formulierten Vorstellung, dass die Sonne und die Planeten vor rund 4,56 Milliarden Jahren gleichzeitig oder kurz nacheinander durch den Kollaps eines rotierenden Urnebels aus Gas und Staub entstanden sind.
Akkretionsphase im Planetensystem Epsilon Eridani, künstlerische Darstellung. (© NASA/JPL-Caltech)
Diese Theorien werden durch die Massenverteilung sowie die chemischen und dynamischen Eigenschaften des Sonnensystems gestützt. Demnach bildeten sich vermutlich innerhalb von wenigen Millionen Jahren durch Agglomeration und Akkretion zunächst die Riesenplaneten Jupiter und Saturn, die danach – so ein aktuelleres Modell – zunächst nach innen und dann wieder nach außen wanderten. Diese Wanderbewegung ist auf die gravitative Wechselwirkung der beiden Riesenplaneten untereinander und mit dem Restnebel zurückzuführen. Durch die Einwärtsbewegung wurde das Material in der inneren Zone des Nebels zusammengeschoben, woraus sich dann die kleinen erdähnlichen Planeten bilden konnten. In den meisten bisher entdeckten anderen Planetensystemen sind die Riesenplaneten nicht wieder nach außen gewandert. Welche Auswirkungen dies auf die Chance für eine „zweite“ Erde in solchen Sternsystemen hat, muss noch untersucht werden.
Die Akkretion eines Planeten verläuft wie eine Kaskade. Nach der Kondensation fester Teilchen bilden sich Klumpen, die dann aufeinanderstoßen und sich zerstören, oder miteinander zu größeren Gebilden verbinden können. Das restliche Gas der protoplanetaren Scheibe kollabiert auf die größten, am schnellsten gewachsenen Protoplaneten und bildet Gasplaneten. In unserem Sonnensystem formte sich zunächst Jupiter und danach Saturn, sowie Uranus und Neptun. Dabei kam es möglicherweise zu Instabilitäten der Umlaufbahnen, die u.a. den Neptun von diesseits des Uranus auf eine Bahn jenseits beförderten. Die mit der Instabilität verbundene Verwirbelung der Region der Riesenplaneten hat zur Bildung des Kuipergürtels jenseits von Neptun geführt, in dem wir heute Pluto und andere Zwergplaneten finden. Die inneren vier terrestrischen Planeten entstanden durch den Prozess der Akkretion in einer Region, in der aufgrund der höheren Temperatur flüssiges Wasser und insbesondere Eispartikel nicht lange stabil waren. Allerdings kann Wasser in Silikaten chemisch gebunden gewesen sein. Eine wichtige aktuelle Debatte der Wissenschaft betrifft die Herkunft des Wassers auf der Erde und auch auf den anderen Gesteinsplaneten. Eine Hypothese lässt in der Spätphase der Entstehung wasserhaltige Kleinkörper aus dem äußeren Sonnensystem auf die terrestrischen Planeten gelangen. Dieser Schauer könnte durch die oben genannten Bahninstabilitäten ausgelöst worden sein. Eine andere Hypothese baut das Wasser schon in die Protoplaneten ein, da Wasser und andere flüchtige Stoffe selbst in heißem Gestein chemisch oder mineralisch gebunden sein kann. Demnach wäre das Wasser auf der Erde aus dem Planeteninneren durch Vulkanismus an die Oberfläche gelangt. Ohne Zweifel finden sich im Inneren der Erde erhebliche Mengen an Wasser (zumindest eine weitere „Ozeanmasse“). Wasser durch Vulkanismus auszugasen, kann dabei mit Modellrechnungen einfacher erklärt werden, als Wasser von außen in einen jungen, heißen, trockenen Planeten hineinzubringen.
Aufgrund astronomischer Beobachtungen können wir heute protoplanetare Scheiben z.B. um den Stern HR4796A und entstehende Planetensysteme z.B. um Beta Pictoris beobachten. Darüber hinaus kennen wir inzwischen fast 1000 extrasolare Planetensysteme wie z.B. das kürzlich entdeckte System um den Stern Trappist-1 oder das von Wissenschaftlern des DLR-Instituts für Planetenforschung entdeckte System um Gliese 876. Das bedeutet, dass wir Theorien der Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems verallgemeinern und die Vielfalt der möglichen Systeme und Entwicklungen bestaunen können. Unser Sonnensystem ist nicht einzigartig, aber auch keine Blaupause für alle anderen Planetensysteme.