Какво пази Земята от хаоса в Космоса?
Учените откриват тайни „симетрии“, които предпазват Земята от хаоса в Космоса
Нов анализ на хаоса в Слънчевата система разкрива как се избягват сблъсъци на планети в продължение на милиарди години.
Земята вероятно не трябва да съществува.
Това е така, защото орбитите на планетите от вътрешната слънчева система – Меркурий, Венера, Земя и Марс – са хаотични. Моделите предполагат, че тези вътрешни планети трябва да са се разбили една в друга досега. И все пак това не се е случило.
Чрез дълбоко потапяне в моделите за движение на планетите, изследователите открили, че движенията на вътрешните планети са ограничени от определени параметри. Тези параметри действат като връзка, която възпрепятства хаоса в системата. Освен че предоставят математическо обяснение за очевидната хармония в нашата слънчева система, прозренията на новото изследване могат да помогнат на учените да разберат траекториите на екзопланетите около други звезди.
Непредсказуеми планети
Планетите постоянно упражняват взаимно гравитационно привличане една върху друга. Тези малки влекачи постоянно правят незначителни корекции на орбитите на планетите. Външните планети, които са много по-големи, са по-устойчиви на малки дърпания и така поддържат сравнително стабилни орбити.
Проблемът с траекториите на вътрешните планети обаче все още е твърде сложен, за да бъде разрешен точно. В края на 19 век математикът Анри Поанкаре доказва, че е математически невъзможно да се решат уравненията, управляващи движението на три или повече взаимодействащи обекта, често известен като „проблемът с трите тела“. В резултат на това несигурността в детайлите на началните позиции и скоростите на планетите нараства с времето. Възможно е да се вземат два сценария, в които разстоянията между Меркурий, Венера, Марс и Земята се различават с най-малко количество. В единия планетите се блъскат една в друга, а в другия се раздалечават.
Треактории
Времето, необходимо на две траектории с почти идентични начални условия да се разминават с определена сума, е известно като времето на Ляпунов на хаотичната система. През 1989 г. Жак Ласкар изчислява характерното време на Ляпунов за планетарната орбита на вътрешната слънчева система на само 5 милиона години. Ласкар е астроном и изследователски директор в Националния център за научни изследвания в Парижката обсерватория. Той е и съавтор на новото изследване.
„Това всъщност означава, че губите една цифра на всеки 10 милиона години.“, споделя Ласкар пред Live Science. Така, например, ако първоначалната несигурност в позицията на една планета е 15 метра, 10 милиона години по-късно тази несигурност ще бъде 150 метра. След 100 милиона години се губят още 9 цифри, което дава несигурност от 150 милиона километра, еквивалентно на разстоянието между Земята и слънцето. „По принцип нямате представа къде е планетата.“, допълни Ласкар.
Липсата на драма озадачила учените
Докато 100 милиона години може да изглеждат много, самата слънчева система е на над 4,5 милиарда години. Липсата на драматични събития – като планетарен сблъсък или изхвърляне на планета от цялото това хаотично движение – дълго озадачаваше учените.
След това Ласкар погледнал на проблема по различен начин. Чрез симулиране на вътрешните траектории на планетата през следващите 5 милиарда години, преминавайки от един момент към следващия. Той намерил само 1% шанс за планетарен сблъсък. Със същия подход той изчислил, че ще отнеме средно около 30 милиарда години, за да се сблъска някоя от планетите.
Овладяване на хаоса
Задълбавайки се в математиката, Ласкар и колегите му идентифицирали за първи път „симетрии“ или „запазени количества“ в гравитационните взаимодействия. Точно те създават „практическа бариера в хаотичното скитане на планетите“, категоричен е Ласкар.
Тези възникващи количества остават почти постоянни и възпрепятстват определени хаотични движения, но не ги предотвратяват напълно. Подобно на повдигнатия ръб на чинията за вечеря, който пречи на храната да падне от чинията, но не предотвратява това напълно. Можем да благодарим на тези количества за очевидната стабилност на нашата слънчева система.
Рену Малхотра, подчерта колко фини са механизмите, идентифицирани в изследването. Тя е професор по планетарни науки в Университета на Аризона и не е участвала в изследването. Малхотра смята, че е интересно, че „планетните орбити на нашата слънчева система показват изключително слаб хаос“.
В друга своя работа Ласкар и колегите му търсят улики за това дали броят на планетите в Слънчевата система някога се е различавал от това, което виждаме в момента. Въпреки цялата стабилност, очевидна днес, дали това винаги е било така през милиардите години, преди животът да еволюира, остава въпрос на който учените все още търсят отговор.
