La première étape de la formation des planètes est l'effondrement sur lui-même d'un nuage de gaz et de poussière. La conservation du moment angulaire de ce nuage va se traduire par un aplatissement en un disque en rotation autour d'un noyau central. Au sein de ce noyau l'augmentation de la température et de la pression va aboutir à la formation d'une étoile.
Les plus anciens événements mesurés dans l'histoire du système solaire sont la formation des chondrules, inclusions observées dans les météorites, formés il y a 4,56 milliard d'années par une succession d'événements de condensation et d'évaporation, associées à l'effondrement de la nébuleuse et aux périodes d'intense activité du jeune Soleil après le déclenchement de la combustion de l'hydrogène.
Le vent stellaire intense va alors inverser le flux de matière, qui cesse de tomber sur l'étoile. En un million d'années, l'hydrogène, l'hélium et les éléments volatils sont éjectés du système solaire.
Pendant ce temps, dans le disque circumsolaire, la matière va se refroidir et différents composés vont se condenser en suivant la baisse de température. Très près de l'étoile, les métaux se condensent les premiers. Plus loin, les roches s'ajoutent aux métaux. La condensation de poussières solides sera suivie de collisions qui vont créer les planétésimaux.
Dans la partie extérieure du disque, la température est suffisamment basse pour permettre la condensation des glaces: La densité beaucoup plus importante de planétésimaux aboutit à la formation de corps de plusieurs dizaines de masses terrestres avant que les gaz volatils ne soient soufflés du système. Ces corps accrètent le gaz et deviennent des planètes géantes. Les disques résiduels qui les entourent forment eux-mêmes des satellites et des anneaux planétaires.
Ce scénario explique la présence de planètes rocheuses, ou tellurique à l'intérieur du système solaire et de planètes glacées et gazeuses à l'extérieur. Les planétésimaux restant vont être éjectés sauf s'ils se trouvent dans des zones de stabilité dynamique (astéroïdes, disque de Kuiper). Certains forment le nuage de Oort dans les confins du système solaire et reviennent de temps en temps s'évaporer au voisinage du Soleil en comètes, dont la composition révèle la richesse des molécules présentes dans la matière originelle du système solaire.
| molécule | abondance relative par rapport à l'H2O | technique d'observation | |
|---|---|---|---|
| eau | H2O | 100 | IR, radio |
| monoxyde de carbone | CO | 23 | radio, IR, UV |
| dioxyde de carbone | CO2 | 6 | IR |
| méthane | CH4 | 0,6 | IR |
| acétylène | C2H2 | 0,1 | IR |
| éthane | C2H6 | 0,3 | IR |
| méthanol | CH3OH | 2,4 | radio, IR |
| formaldéhyde | H2CO | 1,1 | radio |
| éthylène glycol | HOCH2CH2OH | 0,25 | radio |
| acide formique | HCOOH | 0,09 | radio |
| éthanal | CH3CHO | 0,02 | radio |
| formiate de méthyle | HCOOCH3 | 0,08 | radio |
| ammoniac | NH3 | 0,7 | radio, IR |
| cyanure d'hydrogène | HCN | 0,25 | radio, IR |
| isocyanure d'hydrogène | HNC | 0,04 | radio |
| cyanure de méthyle | CH3CN | 0,02 | radio |
| cyanoacétylène | HC3N | 0,02 | radio |
| acide isocyanique | HNCO | 0,1 | radio |
| formamide | NH2CHO | 0,015 | radio |
| sulfure d'hydrogène | H2S | 1,5 | radio |
| monoxyde de soufre | SO | 0,3 | radio |
| dioxyde de soufre | SO2 | 0,2 | radio |
| oxysulfure de carbone | OCS | 0,4 | radio, IR |
| disulfure de carbone | CS2 | 0,2 | UV, radio |
| thioformaldéhyde | H2CS | 0,02 | radio |
| disoufre | S2 | 0,005 | UV |
Il faut noter que les molécules les plus abondantes des glaces cométaires se trouvent également dans les glaces interstellaires.
Les corps formés continuent d'évoluer pour trouver une zone de stabilité dynamique ou, à défaut de cela, être éjectés du système. Les planètes géantes vont migrer ver l'extérieur. Des collisions catastrophiques sont à l'origine de la formation de la Lune, du basculement de l'axe de rotation d'Uranus ou de la densité particulièrement élevée de Mercure.
Les surfaces cratérisées des corps sans atmosphère comme la Lune, gardent la trace de cette période et leur étude montre que les bombardements ont presque complètement cessé il y a 3,8 milliards d'années, ce qui traduit la fin du processus de formation du système solaire. Peu de temps après, la vie va apparaître sur Terre.