Jorden, er en del af en samling af objekter omkring en almindelig stjerne, Solen. Astronomer henviser til et sådant system af planeter der omgiver en stjerne, som et planetsystem, og planetsystemet der omfatter Jorden, kaldes Solsystemet (se figur 6.1). Planetsystemer er forsvindende små, i forhold til universet som helhed. For eksempel tager det lys cirka 4 timer, at rejse til Jorden fra Neptun, den yderste planet i Solsystemet. Lys fra de fjerneste galakser, er næsten 14 milliarder år om at nå Jorden!
Den italienske filosof, munk og astronom, Giordani Bruno (1548-1600) mente, at Kopernikus havde ret i, at Jorden og planeterne kredser omkring Solen. Bruno hævdede, at et uendeligt univers, ville have et uendeligt antal stjerner og planeter, herunder beboede planeter. Desværre, blev Bruno anklaget for kætteri, på grund af hans teologiske og hans astronomiske udtalelser, og han tilbragte 7 år i et romersk fængsel, inden han blev henrettet.
I løbet af det seneste århundrede, har astronomer ved hjælp af spektroskopi vist, at Solen er en typisk stjerne, en af hundrede milliarder i sin galakse (Mælkevejen), og at Mælkevejen er en typisk galakse, en ud af hundredevis af milliarder i universet. Men det er først inden for de seneste to årtier, at astronomer har fået dokumentation for, at Solsystemet blot er et ud af en lang række planetsystemer, spredt ud over hele galaksen. Før vi begynder udforskningen af planeter og måner i Solsystemet, starter vi med at lære hvordan planetsystemer, herunder Solsystemet, bliver skabt.
Indtil den sidste del af det 20. århundrede, forblev oprindelsen af Solsystemet spekulative. I de sidste par årtier, er astronomer der studerer dannelsen af stjerner og planetforskere der analyserer ledetrådene om Solsystemets historie, kommet frem til det samme billede af det tidlige Solsystem – men fra to meget forskellige vinkler. Denne fælles forståelse giver grundlaget for, hvordan astronomer tænker på Solen og de mange objekter, der kredser omkring den.
Den første plausible teori for dannelsen af Solsystemet, er kendt som nebularhypotesen, og blev foreslået allerede i 1734, at Immanuel Kant (1724-1804) og udtænkt uafhængigt et par år senere, at den franske astronom Pierre-Simon Laplace (1749-1827). Kant og Laplace fremførte, at en roterende sky eller tåge af interstellare gasser (nebula er latin for sky), gradvist kollapsede og blev fladtrykt og dermed dannede en skive, med Solen i midten. Omkring Solen, var ringe af materiale, hvorfra planeterne blev dannet. Denne konfiguration, ville forklare hvorfor planeterne kredser om Solen i samme retning. Selvom nebularhypotesen forblev populær i hele det 19. århundrede, havde den alvorlige problemer. Alligevel, er de grundlæggende principper i hypotesen bevaret den dag i dag, i den moderne teori om planetsystemdannelse.
Den moderne teori om planetsystemdannelse tyder på, at når betingelserne er til stede, vil skyer af interstellart stof kollapse under deres egen tyngdekraft og danne stjerner. Objekters egen tyngdekraft, er tyngdetiltrækningen mellem dele af et objekt, for eksempel en planet eller en stjerne, som trækker alle dele mod objektets centrum. Denne indadgående kraft, modvirkes af enten strukturel styrke (for eksempel sten, som udgør terrestriske planeter), eller den udadgående kraft grundet gastrykket inde i en stjerne. Hvis den udadrettede kraft, er mindre end objektets egen tyngdekraft, trækker objektet sig sammen; hvis den er større, udvider objektet sig. I et stabilt objekt, er de indadrettede og udadrettede kræfter i balance.
Til støtte for nebularhypotesen, er skiver af støv og gas, blevet observeret omkring unge stjerner (se figur 6.2). Fra disse observationelle beviser, har stjerneastronomer vist, at ligesom en roterende klump af pizzadej breder sig ud for at danne en flad pizzabund, vil den sky der danner en stjerne – Solen for eksempel – først kollapse til en roterende skive. Materiale i skiven, lider i sidste ende en ud af tre skæbner: det bevæger sig ind ad mod stjernen der dannes i dens centrum; det forbliver i skiven og danner planeter og andre objekter; eller det kastes tilbage i det interstellare rum.
I løbet af de samme år, som astronomerne arbejdede på at forstå stjernedannelse, sammenstykkede andre grupper af forskere med meget forskellige baggrunde – primært geokemikere og geologer, Solsystemets historie. Planetforskere kiggede på Solsystemets nuværende struktur, og kunne dermed udlede nogle af dets tidlige egenskaber. Alle planeternes kredsløb omkring Solen, ligger meget sæt på samme plan, og det fortæller os, at de tidlige Solsystem må have været fladt. Det faktum, at alle planeterne kredser om Solen i samme retning, fortæller, at det materiale som planeterne er dannet af, må have roteret omkring Solen, i samme retning.
Andre brikker om, hvordan det tidlige Solsystem så ud, er sværere at samle. Meteoritter for eksempel, omfatter stumper og stykker af materiale, der blev til overs fra Solsystemets ungdom. Disse fragmenter fra det tidligere Solsystem, bliver undertiden fanget af Jordens tyngdefelt og styrter ned på Jorden, hvor de kan samles op og studeres. Mange meteoritter ligner et stykke beton, hvor småsten og sand er blandet med et meget finere fyldstof (se figur 6.3). Denne struktur fortæller os noget om, hvordan disse stykker af interplanetariske vragrester er dannet, men hvad?
I begyndelsen af 1960’erne, begyndte en strøm af informationer, at vælte ind om Jorden og andre objekter i Solsystemet, fra et væld af kilder, herunder rumsonder, jordbaserede teleskoper, laboratorieanalyser af meteoritter og teoretiske beregninger. Forskere, der arbejdede med dette væld af informationer, begyndte at se et mønster. Hvad de så, gav kun mening, hvis det blev antaget, at de større legemer i Solsystemet var vokset, ved en sammenklumpning af mindre legemer.
Efter denne kæde af tanker baglæns i tiden, forestillede de sig et ungt Solsystem, hvor den unge Sol var omgivet af en flad skive af både gasser og fast materiale. Denne hvirvlende skive af støv og gas, leverede råmaterialet hvorfra objekterne i Solsystemet senere ville blive dannet fra.
Den bemærkelsesværdige lighed mellem skiverne, som stjerneastronomerne finder rundt omkring unge stjerner, og den skive som planetforskere hævder var Solsystemets vugge, er ikke en tilfældighed. Efterhånden, som astronomer og planetforskere sammenlignede noter, indså de, at det var kommet til samme billede af det tidlige Solsystem, men fra to helt forskellige vinkler. Den roterende skive hvorfra planeterne blev dannet, er intet andet end resterne af den skive, der fulgte med dannelsen af Solen. Jorden, sammen med alle de andre objekter der kredser om Solen, udgør Solsystemet, der udviklede sig fra resterne af en interstellar sky som kollapsede, og dannede den lokale stjerne, Solen. Forbindelsen mellem dannelsen af stjerner og oprindelsen og den efterfølgende udvikling af Solsystemet, er blevet en af hjørnestene i både astronomi og planetarisk videnskab.