Zem by asi nemala existovať. Je to preto, že obežné dráhy vnútorných planét slnečnej sústavy - Merkúra, Venuše, Zeme a Marsu - sú chaotické a výskumníci sa domnievajú, že tieto vnútorné planéty by sa už mali navzájom zraziť. To sa však nestalo.
Nová štúdia, publikovaná 3. mája v časopise Fyzická kontrola X, môže konečne vysvetliť prečo.
Po hlbokom ponorení sa do vzorcov pohybu planét vedci zistili, že pohyby vnútorných planét sú obmedzené určitými parametrami, ktoré pôsobia ako reťaz, ktorá obmedzuje chaos v systéme. Okrem poskytnutia matematického vysvetlenia zdanlivej harmónie v našej slnečnej sústave môžu výsledky novej štúdie pomôcť vedcom pochopiť trajektórie exoplanét obiehajúcich okolo iných hviezd.
Planéty na seba neustále vyvíjajú vzájomnú gravitačnú príťažlivosť – a tieto malé ťaháky neustále jemne prispôsobujú obežné dráhy planét. Vonkajšie planéty, ktoré sú oveľa väčšie, sú odolnejšie voči malým otrasom, a preto si udržujú relatívne stabilné dráhy.
Problém vnútorných trajektórií planét je však stále príliš zložitý na presné riešenie. Na konci 19. storočia matematik Henri Poincaré dokázal, že je matematicky nemožné vyriešiť rovnice, ktoré opisujú pohyb troch alebo viacerých interagujúcich objektov, známy aj ako „problém troch telies“. V dôsledku toho sa časom zvyšujú neistoty v detailoch počiatočných polôh a rýchlostí planét. Inými slovami: Môžete si vziať dva scenáre, v ktorých sa vzdialenosti medzi Merkúrom, Venušou, Marsom a Zemou líšia o najmenšiu hodnotu a v jednom z nich sa planéty navzájom zrazia a v druhom sa rozchádzajú v rôznych smeroch.
Čas, za ktorý sa dve trajektórie s takmer identickými počiatočnými podmienkami o určitú hodnotu rozchádzajú, sa nazýva Ljapunov čas chaotického systému. V roku 1989 Jacques Lascard, astronóm a vedecký riaditeľ Národného centra pre vedecký výskum a parížskeho observatória a spoluautor novej štúdie, odhadol, že charakteristický Ljapunov čas pre obežné dráhy planét vo vnútornej slnečnej sústave je len 5 miliónov rokov.
"V podstate to znamená, že každých 10 miliónov rokov stratíte jednu číslicu," povedal Lascar pre Live Science. Takže napríklad, ak je počiatočná neistota polohy planéty 15 metrov, potom po 10 miliónoch rokov bude táto neistota 150 metrov; po 100 miliónoch rokov sa stratí ďalších 9 číslic, čo dáva neistotu 150 miliónov kilometrov, čo zodpovedá vzdialenosti medzi Zemou a Slnkom. "V podstate nemáte potuchy, kde je planéta," povedal Lascar.
Aj keď sa 100 miliónov rokov môže zdať ako dlhá doba, samotná slnečná sústava existuje už viac ako 4,5 miliardy rokov a nedostatok udalostí – ako sú zrážky planét alebo vymrštenie planéty z celého tohto chaotického pohybu – je už dlho zmätený. vedci.
Potom sa Laskar pozrel na problém iným spôsobom: simuláciou vnútorných trajektórií planét počas nasledujúcich 5 miliárd rokov, pohybom z jedného okamihu na druhý. Zistil len 1% pravdepodobnosť, že sa planéty zrazia. Rovnakým prístupom vypočítal, že zrážka planét bude trvať v priemere asi 30 miliárd rokov.
Keď sa Lascar a jeho kolegovia ponorili hlbšie do matematiky, prvýkrát objavili „symetrie“ alebo „konzervatívne veličiny“ v gravitačných interakciách, ktoré vytvárajú „praktickú bariéru pre chaotické putovanie planét,“ povedal Lascar.
Tieto vznikajúce množstvá zostávajú takmer konštantné a bránia určitým chaotickým pohybom, ale úplne im nezabránia, rovnako ako zdvihnutý okraj taniera spomaľuje, ale úplne nezabráni vypadávaniu jedla z taniera. Tieto množstvá môžeme vďačiť za zdanlivú stabilitu našej slnečnej sústavy.
Renu Malhotra, profesor planetárnych vied na univerzite v Arizone, ktorý sa na štúdii nezúčastnil, zdôraznil, aké jemné sú mechanizmy nájdené v štúdii. Malhotra pre Live Science povedal, že je zaujímavé, že "obežné dráhy planét v našej slnečnej sústave vykazujú mimoriadne slabý chaos."
V ďalšej práci Lascar a jeho kolegovia hľadajú indície, či bol počet planét v slnečnej sústave niekedy iný, ako to, čo pozorujeme teraz. Napriek všetkej zdanlivej stabilite dnes zostáva otvorená otázka, či to tak bolo vždy počas miliárd rokov predtým, ako sa objavil život.
Prečítajte si tiež: