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

part. Thus, while the planetesimals close to the surviving
Sun were formed from rocky material, in the outermost
orbits they were constituted of “ices” (Figure 11). That
is why we observe that the giant outer planets are made
of light elements, while the four innermost ones (Mercury,
Venus, Earth and Mars) are rocky. The segregation of
elements mentioned above is due to the evaporation of
light, volatile compounds in the inner Solar System, while
the transport of angular momentum outwards preserved
them in the outer Solar System, were the temperatures
were much cooler. Therefore, the Earth and near rocky
neighbors end up with a composition reflecting the ”
≤
2%
” (carbon, oxygen, aluminum, iron etc.) at the top of
the left bar in Figure 8, the one contributed essentially
by stellar evolution.
Another very important fact for the Solar System
was the presence of the ”protojupiter”. It is possible
that it formed in a similar way to the Sun, that is, di-
Figure 10:
Primordial stages of planet formation. Panel 10a)
represents the earliest stage, where dust grains collapse together
to form planetesimals (panel 10b)). Collisions competed with
gravitational collapse (panel 10c)) until the latter prevailed.
Protoplanets spread and merged with planetesimals (panel 10d))
forming our current Solar System.
DOI: https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2020-0160
Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 42, e20200160, 2020

---

e20200160-12
Interdisciplinary study of the synthesis of the origin of the chemical elements...
Figure 11:
Initial average temperatures in the interplanetary
medium as a function of solar distance (not to scale). Only
substances that are solid at high temperatures can form rocky
planets, like Venus and Earth, while the “ices” concentrated in
cooler regions such as Jupiter’s orbit and beyond. Note these
temperatures are
not
the planets’ ones, which are determined
by the energy balance between solar energy, inner energy and
what is radiated back to space.
rectly as a condensation of the nebula, and not by the
aggregation of planetesimals. Regardless of this, a proto-
jupiter functioned as a center that attracted and spread
a large number of planetesimals. In fact, it is believed
that he was the “culprit” forspreading a good part of the
“ice” planetesimals towards the inner planets, where they
melted/evaporated.
However, the
water
content of these planetesimals
could condense and formed Earth’s oceans, which other-
wisewould be a much drier planet. The protojupiter was
also responsible for the scattering of small ice planetesi-
mals up to distances of perhaps
∼
100 000 AU, where
we they can still be found.
These bodies are still in very distant orbits, but from
time to time disturbances from neighboring stars “push”
some into the interior Solar System, and they can be
observed from Earth as comets. Near the “protojupiter”,
planetesimals reached enormous speeds, and so their col-
lisions were very violent,preventing them from forming a
protoplanet. This is the origin of the asteroid belt that is
located between Mars and Jupiter, in other words, aster-
oids are
not