Η Γη μάλλον δεν θα έπρεπε να υπάρχει.
Αυτό συμβαίνει επειδή οι τροχιές των εσωτερικών πλανητών του ηλιακού συστήματος – Ερμής, Αφροδίτη, Γη και Άρης – είναι χαοτικές και τα μοντέλα έχουν προτείνει ότι αυτοί οι εσωτερικοί πλανήτες θα έπρεπε να έχουν συγκρουστεί μεταξύ τους μέχρι τώρα. Ωστόσο, αυτό δεν συνέβη.
Νέα έρευνα δημοσιεύτηκε στις 3 Μαΐου στο περιοδικό Χ φυσική αναθεώρηση (Ανοίγει σε νέα καρτέλα) Ίσως εξηγήσει γιατί στο τέλος.
Μέσα από μια βαθιά κατάδυση Μοντέλα πλανητικής κίνησης , οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι κινήσεις των εσωτερικών πλανητών περιορίζονται από ορισμένες παραμέτρους που λειτουργούν ως πρόσδεση που εμποδίζει το χάος του συστήματος. Εκτός από την παροχή μιας μαθηματικής εξήγησης για τη φαινομενική αρμονία στο ηλιακό μας σύστημα, οι γνώσεις της νέας μελέτης μπορεί να βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν τις οδούς της ηλιακής ακτινοβολίας εξωτερικοί πλανήτες περιτριγυρισμένος από άλλα αστέρια.
Απρόβλεπτοι πλανήτες
Οι πλανήτες ασκούν συνεχώς μια αμοιβαία βαρυτική δύναμη ο ένας στον άλλο – και αυτά τα μικρά ρυμουλκά κάνουν συνεχώς ανεπαίσθητες προσαρμογές στις τροχιές των πλανητών. Οι εξωτερικοί πλανήτες, που είναι πολύ μεγαλύτεροι, είναι πιο ανθεκτικοί στα μικρά ρυμουλκά, και έτσι διατηρούν σχετικά σταθερές τροχιές.
Ωστόσο, το πρόβλημα των τροχιών των εσωτερικών πλανητών εξακολουθεί να είναι πολύ περίπλοκο για να λυθεί ακριβώς. Στα τέλη του 19ου αιώνα, ο μαθηματικός Henri Poincaré έδειξε ότι ήταν μαθηματικά αδύνατο να λυθούν εξισώσεις που διέπουν την κίνηση τριών ή περισσότερων αντικειμένων που αλληλεπιδρούν, συχνά γνωστές ως “Πρόβλημα με τρία σώματα . «Ως αποτέλεσμα, οι λεπτομέρειες για τις αρχικές θέσεις και τις ταχύτητες των πλανητών γίνονται όλο και πιο αβέβαιες με την πάροδο του χρόνου. Με άλλα λόγια: Είναι δυνατόν να ληφθούν υπόψη δύο σενάρια στα οποία οι αποστάσεις μεταξύ Ερμή, Αφροδίτης, Άρη και Γης διαφέρουν ελάχιστα , και στον έναν από τους πλανήτες συγκρούονται μεταξύ τους και στον άλλο αποκλίνουν ο ένας από τον άλλο.
Απεικόνιση της σύγκρουσης δύο βραχωδών πλανητών (Πίστωση εικόνας: NASA/JPL-Caltech)
Ο χρόνος για δύο τροχιές με σχεδόν ίδιες συνθήκες εκκίνησης να αποκλίνουν κατά ένα ορισμένο ποσό είναι γνωστός ως χρόνος Lyapunov για ένα χαοτικό σύστημα. το 1989, Τζακ Λάσκαρ (Ανοίγει σε νέα καρτέλα) αστρονόμος και διευθυντής έρευνας στο Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας και το Παρατηρητήριο του Παρισιού και συν-συγγραφέας της νέας μελέτης, υπολόγισε Ξεχωριστή ώρα Lyapunov (Ανοίγει σε νέα καρτέλα) Για τις πλανητικές τροχιές του εσωτερικού ηλιακού συστήματος ήταν μόνο 5 εκατομμύρια χρόνια.
«Αυτό σημαίνει ότι χάνεις ένα ψηφίο κάθε 10 εκατομμύρια χρόνια», είπε ο Λάσκαρ στο Live Science. Έτσι, για παράδειγμα, εάν η αρχική αβεβαιότητα στη θέση ενός πλανήτη ήταν 15 μέτρα, τότε μετά από 10 εκατομμύρια χρόνια αυτή η αβεβαιότητα θα είναι 150 μέτρα. Μετά από 100 εκατομμύρια χρόνια, άλλοι 9 αριθμοί έχουν χαθεί, δίνοντας μια αβεβαιότητα 150 εκατομμυρίων km, που ισοδυναμεί με την απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου. «Δεν έχετε ιδέα πού βρίσκεται ο πλανήτης», είπε ο Λάσκαρ.
Ενώ τα 100 εκατομμύρια χρόνια μπορεί να φαίνονται πολύς χρόνος, το ίδιο το ηλιακό σύστημα είναι πάνω από 4,5 δισεκατομμύρια ετών και η έλλειψη δραματικών γεγονότων – όπως σύγκρουση πλανητών ή ένας πλανήτης που αναδύεται από όλη αυτή τη χαοτική κίνηση – μπερδεύει τους επιστήμονες για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Ο Lasscar εξέτασε τότε το πρόβλημα με διαφορετικό τρόπο: προσομοιώνοντας τις εσωτερικές τροχιές του πλανήτη κατά τα επόμενα πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, μετακινώντας από τη μια στιγμή στην άλλη. Βρήκε μόνο 1% πιθανότητα πλανητικής σύγκρουσης. Με τον ίδιο τρόπο, υπολόγισε ότι θα χρειαστούν, κατά μέσο όρο, περίπου 30 δισεκατομμύρια χρόνια για να συγκρουστούν οποιοσδήποτε από τους πλανήτες.
Περιορίστε το χάος
Εμβαθύνοντας στα μαθηματικά, ο Λάσκαρ και οι συνάδελφοί του εντόπισαν αρχικά «συμμετρίες» ή «διατηρημένες ποσότητες» στις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις που δημιουργούν «ένα πρακτικό φράγμα στη χαοτική περιπλάνηση των πλανητών», λέει ο Λάσκαρ.
Αυτοί οι όγκοι που αναδύονται παραμένουν σχεδόν σταθεροί και αποθαρρύνουν κάποιες χαοτικές κινήσεις, αλλά δεν τις αποτρέπουν εντελώς, όπως το ανασηκωμένο χείλος ενός πιάτου αποτρέπει το φαγητό από το να πέσει αλλά δεν το εμποδίζει εντελώς. Μπορούμε να ευχαριστήσουμε αυτές τις ποσότητες για τη φαινομενική σταθερότητα του ηλιακού μας συστήματος.
Renu Malhotra (Ανοίγει σε νέα καρτέλα) Ένας καθηγητής πλανητικών επιστημών του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, τόνισε τη λεπτότητα των μηχανισμών που εντοπίστηκαν στη μελέτη. Είναι ενδιαφέρον, είπε ο Malhotra στο Live Science, «ότι οι πλανητικές τροχιές του ηλιακού μας συστήματος παρουσιάζουν εξαιρετικά αδύναμο χάος».
Σε μια άλλη εργασία, ο Lascar και οι συνεργάτες του αναζητούν στοιχεία για το αν ο αριθμός των πλανητών στο ηλιακό σύστημα είναι διαφορετικός από αυτό που βλέπουμε τώρα. Παρά τη φαινομενική σταθερότητα σήμερα, το ερώτημα παραμένει ανοιχτό για το αν αυτό ίσχυε πάντα τα δισεκατομμύρια χρόνια πριν εξελιχθεί η ζωή.
