태양계의 탄생과 진화 과정, 인류가 지구상에 어떻게 탄생했는지 그리고 진화했는지 기원설에 대해 알아본다.
태양계의 기원설
성운설
1755년 칸트는 성간 먼지와 가스로 이루어진 거대한 성운에서 자체의 중력 수축으로 중심부의 태양과 함께 그 주변에 행성들이 형성되었다는 성운설을 주장하였다.
1796년 라플라스는 칸트의 성운설을 수정하고 보완하여 회전하는 성운에서 태양계가 생성되었다고 발표하였다. 그 후 태양계의 기원에 대한 새로운 이론이 나왔는데, 바로 태양이 먼저 형성되고 후에 행성이 형성되었다는 응집설과 조석설이다.
응집설
응집설은 태양이 가스와 티끌로 이루어진 성간 물질이 많은 우주 공간을 지나면서 주위의 물질을 끌어들여서 이로부터 행성이 형성되었다는 설이다. 그러나 은하의 회전을 고려할 때, 태양이 성간 물질이 많은 공간을 지날 수 있다는 것은 일반적인 현상으로 보기 어렵다.
조석설
1905년 몰턴과 1917년 진스는 어떤 별이 태양에 접근하면서 비껴갈 때 별이 작용한 조석력에 의하여 태양 물질의 일부가 떨어져 나왔고, 이렇게 떨어져 나온 물질들이 모여서 행성이 되었다는 조석설을 주장하였다.
그러나 이것은 태양에서 떨어져 나온 고온의 물질이 응축할 수 없음이 알려지고, 태양이 다른 별과 충돌할 확률이 거의 없다는 이유로 받아들여지지 않았다.
태양계의 성인과 각운동량
각운동량은 질량, 반경, 회전 속도의 곱으로 나타내는데, 이것은 외부에서 힘이 가해지지 않는 한 내부에서 어떤 변화가 일어나더라도 총량은 일정하다는 각운동량의 보존 법칙이 성립되고 있다.
예를 들어 피겨 스케이트 선수가 팔을 벌리고 돌다가 팔을 오므리면 더욱 빨리 돌게 되는 것은, 반경이 작아졌으나 각운동량이 보존되어 회전속도가 빨라졌기 때문이다.
태양은 태양계 총질량의 99% 이상을 차지하고 있음에도 불구하고 각운동량은 태양계의 약 2%에 불과하다. 이것은 태양과 행성들이 회전하는 원시 성운에서 동시에 탄생했다고 주장하는 성운설의 가장 큰 약점이다.
이에 대해 가장 그럴듯하게 설명할 수 있는 것은 자기 결합 이론이다. 즉, 고온의 원시 태양이 생성될 때 그 주변에는 전기를 띤 입자가 많이 생기게 되고 원시 태양이 자전함에 따라 전리된 가스 입자는 물론 자기장도 함께 자전하여 태양 주변의 물질을 나선형으로 분포하게 만든다.
이때 원시 태양 주변에 산재한 물질은 각운동량을 주변의 물질로 빼앗기고, 그로부터 형성된 총 각운동량의 대부분을 차지하게 되었다는 것이다.