様々な惑星は、太陽の形成後に残ったガスや宇宙塵の円盤から形成されたと考えられている[23]。今日最も広く受け入れられている仮説は、降着円盤モデルとして知られているものである。このモデルでは、まず宇宙塵が太陽の周囲の軌道を回り始め、次々に衝突して1kmから10km程度の微惑星という塊を作る。その後数百万年間は衝突により、1年あたり数cm程度の速さで成長する[24]。
太陽から4天文単位以内の内部太陽系では、水やメタン等の揮発性の分子が凝縮するには温度が高すぎるため、金属（鉄、ニッケル、アルミニウムなど）やケイ酸塩などの融点の高い物質が微惑星を形成し、岩石質の惑星（地球型惑星：水星、金星、地球、火星）になった。これらの物質は宇宙では珍しく、星雲中には0.6%程度しか存在しないため、地球型惑星はそれほど大きく成長できなかった[8]。岩石質の微惑星は地球質量の5%程度まで成長し、その後は衝突合体を繰り返して大きくなったが、太陽形成後10万年程度で集積が止まった[25]。
巨大ガス惑星（木星型惑星：木星、土星、天王星、海王星）は、火星軌道と木星軌道の間の、揮発性物質が凝結して固体になる凍結線よりも外側で形成された。木星型惑星を形成する氷は地球型惑星を形成する鉄やケイ酸塩よりも豊富にあり、宇宙に最も多量に存在する水素やヘリウムを捕獲するのに十分な質量を持つに至った[8]。凍結線より外側の微惑星は、300万年の間に地球質量の4倍程度になった[25]。今日では、4つの木星型惑星の質量を合計すると、太陽の周りを回る天体の全質量の99%にもなる[26]。木星が凍結線のすぐ外側に存在することは、偶然ではないと考えられている。凍結線上には蒸発した大量の水が溜まるため、圧力が低い領域が形成され、軌道上を回っている宇宙塵を加速するとともに太陽の方向への動きを押しとどめる。この効果により、凍結線外の物質は5天文単位以上太陽に近づくことができなくなる。これによって物質の集積が加速し、地球質量の10倍程度の塊ができる。これが周囲の水素を取り込み、1000年程度で地球質量の150倍まで成長し、最終的には地球質量の318倍になった。土星は、木星より数百万年後になって形成されたため、周囲に利用できるガスが少なく、木星と比べて若干小さくなった[25]。
若い太陽の様なおうし座T型星タイプの星は、安定した古い星に比べて、強い恒星風が吹く。天王星と海王星は、木星と土星ができた後、太陽風が強く吹き始めて、ガスや宇宙塵の多くが散逸してから形成されたと考えられている。結果として、これらの惑星が獲得できた水素やヘリウムは1地球質量に満たない程度となった。天王星や海王星はしばしば明確な核を持たないとも言われている[27]。これらの惑星の形成理論の上での問題点は、形成のタイムスケールである。現在の位置で形成されたと仮定すると、核が形成されるまでに1億年もかかる。そのため、天王星と海王星は木星と土星の間くらいの位置で形成されてから外側へ移動（ミグレーション）した可能性もある[28][27]。惑星の移動は常に太陽の方向に向かうものばかりではなく、宇宙探査機スターダストによるヴィルト第2彗星からのサンプルリターンによって、太陽系形成時の物質が太陽の方向からエッジワース・カイパーベルトの方向へ移動したことを示唆する結果が得られている[29]。
300万年から1000万年後には[25]、若い太陽の太陽風によって原始惑星系円盤のガスや宇宙塵が全て宇宙空間に吹き飛ばされ、惑星の成長が止まったと考えられる[30][31]。
その後の進化 [編集]
かつて、惑星は現在見られる位置の近傍で作られたと考えられていた。しかし、20世紀終わりから21世紀初めにかけて、この考え方は劇的に変わりつつある。現在では、今の太陽系の姿は形成当時とかなり異なっていると信じられている。例えば、内部太陽系に少なくとも水星程度の大きさの天体がいくつかあり、外部太陽系は今よりずっと小さく、エッジワース・カイパーベルトは太陽に近かったと考えられている。
地球型惑星
惑星の形成がほぼ終わる頃には、内部太陽系には月から火星程度のサイズの原始惑星が50個から100個程もあったと考えられている[33][34]。その後数億年かけて衝突や融合を繰り返して今の姿に近づいてきた。これらの天体はお互いの重力に引かれあって最終的に現在の4個に落ち着いた[25]。この際の大きな衝突によって、月ができたり、水星の外殻が消失したりしたと考えられている[35]。
このモデルでの未解決の問題の1つは、初期の楕円に近い内惑星の軌道が、いかにして今日のほぼ円に近い安定軌道に移ったかということである[33]。この離心率の減少に対する仮説の1つは、地球型惑星の周りに残ったガス円盤との間に力学的摩擦 (dynamical friction) が働いて運動エネルギーが低下し、軌道が変わったというものである[34]。しかしそもそもそのようなガスが残っていたら、初期の軌道自体が楕円にはならなかったとも考えられる[25]。もう1つの仮説は、力学的摩擦は惑星とガスの間ではなく、惑星と当時残っていた小天体の間に働いたとするものである。大きな天体が小天体で混み合った中を通ると、大きな天体の重力に小天体が引き寄せられて密度の高い「航跡」が形成される。この航跡の重力によって大きな天体の進行速度が遅くなり、軌道が変わったと考えられる
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