Zemlja vjerovatno ne bi trebala postojati. To je zato što su orbite unutrašnjih planeta Sunčevog sistema - Merkura, Venere, Zemlje i Marsa - haotične, a istraživači veruju da su se ove unutrašnje planete do sada trebale sudariti jedna s drugom. Ali to se nije dogodilo.
Nova studija, objavljena 3. maja u časopisu Fizički pregled X, možda konačno objasni zašto.
Udubivši se duboko u obrasce kretanja planeta, naučnici su otkrili da su kretanja unutrašnjih planeta ograničena određenim parametrima koji se ponašaju kao spona koja sputava haos sistema. Osim što pružaju matematičko objašnjenje za prividnu harmoniju u našem Sunčevom sistemu, rezultati nove studije mogu pomoći naučnicima da shvate putanje egzoplaneta koje kruže oko drugih zvijezda.
Planete konstantno vrše međusobnu gravitaciju jedna na drugu – i ovi mali tegljači neprestano vrše suptilna prilagođavanja orbita planeta. Vanjske planete, koje su mnogo veće, otpornije su na male udare i stoga održavaju relativno stabilne orbite.
Problem unutrašnjih putanja planeta je, međutim, još uvijek previše složen za točno rješenje. Krajem 19. vijeka, matematičar Henri Poincaré je dokazao da je matematički nemoguće riješiti jednačine koje opisuju kretanje tri ili više objekata u interakciji, poznato i kao „problem tri tijela“. Kao rezultat toga, nesigurnosti u detaljima početnih položaja i brzina planeta se povećavaju tokom vremena. Drugim riječima: možete uzeti dva scenarija u kojima se udaljenosti između Merkura, Venere, Marsa i Zemlje razlikuju za najmanji iznos, a u jednom od njih se planete međusobno sudaraju, au drugom razilaze u različitim smjerovima.
Vrijeme za koje dvije trajektorije sa gotovo identičnim početnim uslovima divergiraju za određenu količinu naziva se Ljapunovljevo vrijeme haotičnog sistema. Godine 1989. Jacques Lascard, astronom i naučni direktor Nacionalnog centra za naučna istraživanja i Pariske opservatorije i koautor nove studije, procijenio je da je karakteristično vrijeme Ljapunova za orbite planeta u unutrašnjem Sunčevom sistemu samo 5 miliona godina.
"U suštini, to znači da gubite jednu cifru svakih 10 miliona godina", rekao je Lascar za Live Science. Tako, na primjer, ako je početna nesigurnost položaja planete 15 metara, onda će nakon 10 miliona godina ta nesigurnost biti 150 metara; nakon 100 miliona godina izgubljeno je još 9 cifara, što daje nesigurnost od 150 miliona kilometara, što je ekvivalent udaljenosti između Zemlje i Sunca. "U suštini, nemate pojma gdje je planeta", rekao je Lascar.
Iako 100 miliona godina može izgledati kao dugo vrijeme, sam Sunčev sistem postoji već više od 4,5 milijardi godina, a nedostatak događaja – poput sudara planeta ili izbacivanja planete iz cijelog ovog haotičnog kretanja – dugo je zbunjivao naučnici.
Tada je Laskar sagledao problem na drugačiji način: simulirajući unutrašnje putanje planeta u narednih 5 milijardi godina, krećući se iz jednog trenutka u drugi. Otkrio je samo 1% šanse da se planete sudare. Koristeći isti pristup, izračunao je da bi bilo potrebno u prosjeku oko 30 milijardi godina da se planete sudare.
Udubljujući se u matematiku, Lascar i njegove kolege su po prvi put otkrili "simetrije" ili "konzervativne količine" u gravitacijskim interakcijama koje stvaraju "praktičnu barijeru haotičnom lutanju planeta", rekao je Lascar.
Ove emergentne količine ostaju gotovo konstantne i inhibiraju određene haotične pokrete, ali ih ne sprječavaju u potpunosti, kao što podignuti rub tanjura usporava, ali ne i potpuno sprječava da hrana pada s tanjura. Ove količine možemo da dugujemo za prividnu stabilnost našeg solarnog sistema.
Renu Malhotra, profesor planetarnih nauka na Univerzitetu u Arizoni koji nije bio uključen u studiju, naglasio je koliko su suptilni mehanizmi pronađeni u studiji. Malhotra je za Live Science rekao da je zanimljivo da "orbite planeta u našem solarnom sistemu pokazuju izuzetno slab haos".
U drugom radu, Lascar i njegove kolege traže tragove o tome da li je broj planeta u Sunčevom sistemu ikada bio drugačiji od onoga što sada posmatramo. Bez obzira na svu prividnu stabilnost danas, ostaje otvoreno pitanje da li je to uvek bio slučaj tokom milijardi godina pre nego što se život pojavio.
Pročitajte također: