Jorden burde sannsynligvis ikke eksistere. Dette er fordi banene til de indre planetene i solsystemet – Merkur, Venus, Jorden og Mars – er kaotiske, og forskere mener at disse indre planetene burde ha kollidert med hverandre nå. Men dette skjedde ikke.
Den nye studien, publisert 3. mai i tidsskriftet Fysisk gjennomgang X, kan til slutt forklare hvorfor.
Etter å ha fordypet seg dypt i mønstrene for planetarisk bevegelse, oppdaget forskerne at bevegelsene til de indre planetene er begrenset av visse parametere som fungerer som en tjor som begrenser kaoset i systemet. I tillegg til å gi en matematisk forklaring på den tilsynelatende harmonien i solsystemet vårt, kan resultatene av den nye studien hjelpe forskere med å forstå banene til eksoplaneter som kretser rundt andre stjerner.
Planetene utøver konstant en gjensidig tyngdekraft på hverandre – og disse små slepebåtene gjør stadig subtile justeringer av planetenes baner. De ytre planetene, som er mye større, er mer motstandsdyktige mot små støt og holder derfor relativt stabile baner.
Problemet med planetenes indre baner er imidlertid fortsatt for komplekst for en eksakt løsning. På slutten av 19-tallet beviste matematikeren Henri Poincaré at det er matematisk umulig å løse likningene som beskriver bevegelsen til tre eller flere gjenstander som samvirker, også kjent som "trekroppsproblemet". Som et resultat øker usikkerheten i detaljene i de opprinnelige posisjonene og hastighetene til planetene over tid. Med andre ord: Du kan ta to scenarier der avstandene mellom Merkur, Venus, Mars og Jorden avviker med det minste beløpet, og i en av dem kolliderer planetene med hverandre, og i den andre - divergerer i forskjellige retninger.
Tiden som to baner med nesten identiske startbetingelser avviker med en viss mengde kalles Lyapunov-tiden for et kaotisk system. I 1989 estimerte Jacques Lascard, en astronom og vitenskapelig leder ved National Centre for Scientific Research og Paris Observatory og en medforfatter av den nye studien, at den karakteristiske Lyapunov-tiden for banene til planetene i det indre solsystemet er bare 5 millioner år.
"I hovedsak betyr det at du mister ett siffer hvert 10. million år," sa Lascar til WordsSideKick.com. Så, for eksempel, hvis den opprinnelige usikkerheten for planetens posisjon er 15 meter, vil denne usikkerheten etter 10 millioner år være 150 meter; etter 100 millioner år er ytterligere 9 sifre tapt, noe som gir en usikkerhet på 150 millioner kilometer, tilsvarende avstanden mellom jorden og solen. "I utgangspunktet har du ingen anelse om hvor planeten er," sa Lascar.
Selv om 100 millioner år kan virke som en lang tid, har selve solsystemet eksistert i mer enn 4,5 milliarder år, og mangelen på hendelser – som planetkollisjoner eller utstøting av en planet fra all denne kaotiske bevegelsen – har lenge undret seg. forskere.
Så så Laskar på problemet på en annen måte: ved å simulere de indre banene til planetene i løpet av de neste 5 milliarder årene, og bevege seg fra det ene øyeblikket til det neste. Han fant bare 1 % sjanse for at planetene kolliderte. Ved å bruke samme tilnærming regnet han ut at det i gjennomsnitt ville ta rundt 30 milliarder år før planetene kolliderte.
Lascar og hans kolleger oppdaget for første gang "symmetrier" eller "konservative mengder" i gravitasjonsinteraksjoner som skaper en "praktisk barriere for kaotisk vandring av planeter," sa Lascar.
Disse fremkommende mengdene forblir nesten konstante og hemmer visse kaotiske bevegelser, men forhindrer dem ikke helt, akkurat som den hevede kanten på en middagstallerken bremser, men ikke helt forhindrer at mat faller av tallerkenen. Vi kan skylde disse mengdene for den tilsynelatende stabiliteten til vårt solsystem.
Renu Malhotra, professor i planetariske vitenskaper ved University of Arizona som ikke var involvert i studien, understreket hvor subtile mekanismene som er funnet i studien er. Malhotra fortalte WordsSideKick.com at det er interessant at "banene til planetene i solsystemet vårt viser eksepsjonelt svakt kaos."
I annet arbeid leter Lascar og hans kolleger etter ledetråder om hvorvidt antallet planeter i solsystemet noen gang har vært annerledes enn det vi observerer nå. Til tross for all den tilsynelatende stabiliteten i dag, forblir spørsmålet om dette alltid var tilfelle i løpet av milliarder av år før livet dukket opp åpent.
Les også: