Interdisciplinary study of the synthesis of the origin of the chemical elements and their role in the formation and structure of the Earth

6. The Formation of the Sun and the
Solar System
The problem of the origin of the Solar System has oc-
cupied a central position in scientific thought for many
centuries and there are several ideas attributed to great
thinkers in History. One of the historical milestones of
this problem was the so-called nebular hypothesis for-
mulated by the German philosopher Immanuel Kant
(1724-1804) in 1755, according to which the Sun and
the planets had formed from a primordial nebula. The
idea was developed by the Frenchman Pierre-Simon de
Laplace (1749-1827), sustaining that the Sun and the
planets had formed
in the same process,
a hypothesis
that received considerable support when it was possible
to measure the relative abundances of the chemical el-
ements that form both the Sun and the planets. These
measures were very similar, although there are notable
differences attributed to the formation process itself.
One of the challenges is quite clear from the very
beginning: the ISM has a ”light” composition which is
completely different that the Earth’s one. The process of
formation made the planet what it is, leaving relatively
heavy elements in the crust and atmosphere, and even
heavier ones which are thought to compose the mantle
and core (see below). To compare both, Figure 8 shows
the striking difference between the ISM and the Earth
chemically viewed.
The complete history of the origin of our Solar System
involves a series of physical processes understood in a
very satisfactory, but not comprehensive way. While new
studies are being developed on the observational aspects
of star formation and their theoretical description, it is
already possible to answer some of the most important
questions. The first is that today we know much more
about the formation of stars and planets precisely because
we can
observe the process directly
, as exemplified in
Figure 9. Within a relatively short distance from the Sun
there are several regions of star formation where stars
can be observed and be catalogued at various stages of
their formation. Thus, it is possible to imagine how our
Solar System was formed.
Another complementary way to understand the forma-
tion of stars and planets is to carefully observe the signals
left by the processes that we want to understand in our
own Solar System. We will see that some ideas explain
in a simple way what is observed, while others can be
discarded because they leave something to be desired,
or because they predict facts that do not correspond
to the observations. In general, there is an ambition of
astronomers to fully explain the formation of stars, and
that of the Sun and its planets as a particular case. This
requires a lot of work, a lot of imagination and a little
luck, in fact, a formula that can be applied to any field
of Science.
These considerations lead us to try to identify not only
the formation of stars, but also planetary systems today
in the Universe. The search for planets around stars is,
in fact, one of the most active fields in Astronomy and
there is already an important set of known extra-solar
planets. But there is still little data on the formation of
planetary systems, due to the difficulties in observing
the stars themselves forming like those in Figure 9, since