Pământul probabil nu ar trebui să existe. Acest lucru se datorează faptului că orbitele planetelor interioare ale sistemului solar - Mercur, Venus, Pământul și Marte - sunt haotice, iar cercetătorii cred că aceste planete interioare ar fi trebuit să se ciocnească între ele până acum. Dar acest lucru nu s-a întâmplat.
Noul studiu, publicat pe 3 mai în jurnal Revizuirea fizică X, poate explica în sfârșit de ce.
După ce s-au adâncit în modelele mișcării planetare, oamenii de știință au descoperit că mișcările planetelor interioare sunt limitate de anumiți parametri care acționează ca o legătură care limitează haosul sistemului. Pe lângă faptul că oferă o explicație matematică pentru armonia aparentă din sistemul nostru solar, rezultatele noului studiu ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă traiectoriile exoplanetelor care orbitează alte stele.
Planetele exercită în mod constant o atracție gravitațională reciprocă unele asupra celeilalte – iar aceste mici trageți fac constant ajustări subtile la orbitele planetelor. Planetele exterioare, care sunt mult mai mari, sunt mai rezistente la șocuri mici și, prin urmare, mențin orbite relativ stabile.
Problema traiectoriilor interne ale planetelor este însă încă prea complexă pentru o soluție exactă. La sfârșitul secolului al XIX-lea, matematicianul Henri Poincaré a demonstrat că este imposibil din punct de vedere matematic să se rezolve ecuațiile care descriu mișcarea a trei sau mai multe obiecte care interacționează, cunoscută și sub numele de „problema celor trei corpuri”. Ca urmare, incertitudinile în detaliile pozițiilor și vitezelor inițiale ale planetelor cresc în timp. Cu alte cuvinte: Puteți lua două scenarii în care distanțele dintre Mercur, Venus, Marte și Pământ diferă cu cea mai mică cantitate, iar într-una dintre ele planetele se ciocnesc între ele, iar în cealaltă - diverge în direcții diferite.
Timpul pentru care două traiectorii cu condiții inițiale aproape identice diverg cu o anumită valoare se numește timpul Lyapunov al unui sistem haotic. În 1989, Jacques Lascard, astronom și director științific al Centrului Național de Cercetare Științifică și al Observatorului din Paris și coautor al noului studiu, a estimat că timpul caracteristic Lyapunov pentru orbitele planetelor din sistemul solar interior este doar 5 milioane de ani.
„În esență, asta înseamnă că pierzi o cifră la fiecare 10 milioane de ani”, a spus Lascar pentru Live Science. Deci, de exemplu, dacă incertitudinea inițială a poziției planetei este de 15 metri, atunci după 10 milioane de ani această incertitudine va fi de 150 de metri; după 100 de milioane de ani se pierd alte 9 cifre, dând o incertitudine de 150 de milioane de kilometri, echivalent cu distanța dintre Pământ și Soare. „Practic, nu ai idee unde este planeta”, a spus Lascar.
În timp ce 100 de milioane de ani pot părea o perioadă lungă de timp, Sistemul Solar în sine există de mai bine de 4,5 miliarde de ani, iar lipsa evenimentelor – cum ar fi coliziunile planetare sau ejectarea unei planete din toată această mișcare haotică – a nedumerit de mult. oameni de știință.
Apoi Laskar a privit problema într-un mod diferit: prin simularea traiectoriilor interne ale planetelor în următoarele 5 miliarde de ani, deplasându-se de la un moment la altul. A găsit doar o șansă de 1% ca planetele să se ciocnească. Folosind aceeași abordare, el a calculat că va dura în medie aproximativ 30 de miliarde de ani pentru ca planetele să se ciocnească.
Aprofundând în matematică, Lascar și colegii săi au descoperit pentru prima dată „simetrii” sau „cantități conservatoare” în interacțiunile gravitaționale care creează o „barieră practică în calea rătăcirii haotice a planetelor”, a spus Lascar.
Aceste cantități emergente rămân aproape constante și inhibă anumite mișcări haotice, dar nu le împiedică complet, așa cum marginea ridicată a unei farfurii încetinește, dar nu împiedică complet căderea alimentelor de pe farfurie. Putem datora aceste cantități pentru stabilitatea aparentă a sistemului nostru solar.
Renu Malhotra, profesor de științe planetare la Universitatea din Arizona, care nu a fost implicat în studiu, a subliniat cât de subtile sunt mecanismele găsite în studiu. Malhotra a declarat pentru Live Science că este interesant că „orbitele planetelor din sistemul nostru solar prezintă un haos excepțional de slab”.
În alte lucrări, Lascar și colegii săi caută indicii dacă numărul de planete din sistemul solar a fost vreodată diferit de ceea ce observăm acum. În ciuda întregii stabilități aparente de astăzi, întrebarea dacă acesta a fost întotdeauna cazul în timpul miliardelor de ani înainte de apariția vieții rămâne deschisă.
Citeste si: