Существуют две теории о том, как были образованы планеты в Солнечной системе. Первая и общепринятая теория: последовательная аккреция, хорошо работает с образованием планет земной группы, но имеет проблемы с планетами-гигантами, такие как Сатурн. Вторая теория:  гравитационная неустойчивость, может объяснить образование планет-гигантов.

Базовая модель аккреции

Примерно 4,6 миллиарда лет назад, Солнечная система была облаком пыли и газа, известная как солнечная туманность.  Со временем гравитация поглощала вещество внутрь, образуя Солнце в центре туманности.

С рождением Солнца, оставшийся материал начал слипаться. Мелкие частицы сближались, связанные силой тяжести, в более крупные частицы. Более легкие элементы, такие как водород и гелий, были сметены солнечным ветром, оставляя только тяжелые, скалистые материалы для создания наземных миров. Но чем дальше, тем влияние солнечного ветра на более легкие элементы было меньше, что позволило им сливаться в газовые гиганты, такие как Сатурн. Таким же образом были созданы астероиды, кометы, планеты и спутники.

Сатурн почти полностью состоит из водорода, со значительной частью гелия. Также в атмосфере Сатурна существуют следы других элементов. Для того чтобы захватить весь газ, Сатурну необходимо было развиваться очень быстро.  Массивное ядро должно было захватывать легкие элементы до того, как они были бы унесены солнечным ветром.

Модель гравитационной неустойчивости

Однако необходимость в быстром формировании газовых гигантов – одна из проблем модели аккреции. Согласно этой модели, процесс занимает на несколько миллионов лет дольше, чем легкие газы были доступны в ранней Солнечной системе. В то же время, модель аккреции сталкивается лицом с вопросом миграции, как планеты-младенцы стали вращаться по спирали вокруг Солнца в достаточно короткий промежуток времени.

Согласно новой модели гравитационной неустойчивости, скопление пыли и газа были связаны друг с другом еще на ранней стадии жизни Солнечной системы.  Со временем эти скопления медленно сжимались в гигантскую планету. Эти планеты могли образовываться быстрее, чем их конкуренты модели аккреции, иногда всего за тысячу лет, что позволило им улавливать быстро улетучивающийся газ. Эти планеты могли также быстро набрать критическую массу, которая удерживала их на орбите и не позволила быть поглощенной Солнцем.

Ученые продолжают изучать планеты в Солнечной системе, а также вокруг других, что позволит им лучше понять как сформировался Сатурн и его братья и сестры.