Žemė tikriausiai neturėtų egzistuoti. Taip yra todėl, kad vidinių Saulės sistemos planetų – Merkurijaus, Veneros, Žemės ir Marso – orbitos yra chaotiškos, o mokslininkai mano, kad šios vidinės planetos jau turėjo susidurti viena su kita. Bet tai neįvyko.
Naujasis tyrimas, paskelbtas gegužės 3 d Fizinė apžvalga X, pagaliau gali paaiškinti kodėl.
Giliai įsigilinę į planetų judėjimo modelius, mokslininkai išsiaiškino, kad vidinių planetų judėjimą riboja tam tikri parametrai, kurie veikia kaip sistemos chaosą ribojantis diržas. Be matematinio paaiškinimo apie akivaizdžią harmoniją mūsų saulės sistemoje, naujojo tyrimo rezultatai gali padėti mokslininkams suprasti egzoplanetų, skriejančių aplink kitas žvaigždes, trajektorijas.
Planetos nuolat viena kitą traukia abipuse gravitacija – ir šie maži vilkikai nuolat subtiliai koreguoja planetų orbitas. Išorinės planetos, kurios yra daug didesnės, yra atsparesnės mažiems smūgiams, todėl išlaiko gana stabilias orbitas.
Tačiau vidinių planetų trajektorijų problema vis dar yra per sudėtinga, kad būtų galima tiksliai išspręsti. XIX amžiaus pabaigoje matematikas Henri Poincaré įrodė, kad matematiškai neįmanoma išspręsti lygčių, apibūdinančių trijų ar daugiau sąveikaujančių objektų judėjimą, dar vadinamą „trijų kūnų problema“. Dėl to laikui bėgant didėja planetų pradinės padėties ir greičių detalių neapibrėžtumas. Kitaip tariant: Galima imti du scenarijus, kuriuose atstumai tarp Merkurijaus, Veneros, Marso ir Žemės skiriasi mažiausiu dydžiu ir viename iš jų planetos susiduria viena su kita, o kitame – skiriasi skirtingomis kryptimis.
Laikas, per kurį dvi trajektorijos su beveik identiškomis pradinėmis sąlygomis tam tikru dydžiu skiriasi, vadinamas chaotiškos sistemos Lyapunov laiku. 1989 m. Jacques'as Lascardas, astronomas ir Nacionalinio mokslinių tyrimų centro bei Paryžiaus observatorijos mokslinis direktorius ir naujo tyrimo bendraautoris, apskaičiavo, kad būdingas Liapunovo laikas planetų orbitoms vidinėje saulės sistemoje yra tik 5 milijonai metų.
„Iš esmės tai reiškia, kad kas 10 milijonų metų prarandate vieną skaitmenį“, – „Live Science“ sakė Lascaras. Taigi, pavyzdžiui, jei pradinė planetos padėties neapibrėžtis yra 15 metrų, tai po 10 milijonų metų ši neapibrėžtis bus 150 metrų; po 100 milijonų metų prarandami dar 9 skaitmenys, o tai suteikia 150 milijonų kilometrų neapibrėžtį, atitinkančią atstumą tarp Žemės ir Saulės. „Iš esmės jūs neįsivaizduojate, kur yra planeta“, – sakė Lascaras.
Nors 100 milijonų metų gali atrodyti ilgas laikas, pati Saulės sistema gyvuoja daugiau nei 4,5 milijardo metų, o įvykių, tokių kaip planetų susidūrimai ar planetos išstūmimas iš viso šio chaotiško judėjimo, trūkumas jau seniai glumina. mokslininkai.
Tada Laskaras į problemą pažvelgė kitaip: imituodamas vidines planetų trajektorijas per ateinančius 5 milijardus metų, judėdamas iš vienos akimirkos į kitą. Jis nustatė tik 1% tikimybę, kad planetos susidurs. Taikydamas tą patį metodą, jis apskaičiavo, kad planetoms susidurti vidutiniškai prireiks maždaug 30 milijardų metų.
Gilindamiesi į matematiką, Lascaras ir jo kolegos pirmą kartą atrado „simetrijas“ arba „konservatyvius kiekius“ gravitacinėse sąveikose, kurios sukuria „praktinę kliūtį chaotiškam planetų klajoniui“, – sakė Lascaras.
Šie atsirandantys kiekiai išlieka beveik pastovūs ir slopina tam tikrus chaotiškus judesius, tačiau visiškai jiems neužkerta kelio, lygiai taip pat, kaip paaukštintas pietų lėkštės kraštas sulėtina, bet visiškai netrukdo maistui nukristi nuo lėkštės. Šiuos kiekius galime skolinti už akivaizdų mūsų saulės sistemos stabilumą.
Tyrime nedalyvavęs Arizonos universiteto planetos mokslų profesorius Renu Malhotra pabrėžė, kokie subtilūs yra tyrimo metu rasti mechanizmai. Malhotra sakė „Live Science“, kad įdomu tai, kad „mūsų Saulės sistemos planetų orbitos pasižymi išskirtinai silpnu chaosu“.
Kituose darbuose Lascaras ir jo kolegos ieško užuominų, ar planetų skaičius Saulės sistemoje kada nors skyrėsi nuo to, ką stebime dabar. Nepaisant visų akivaizdaus šiandieninio stabilumo, klausimas, ar taip visada buvo per milijardus metų iki gyvybės atsiradimo, lieka atviras.
Taip pat skaitykite: