Maapalloa ei luultavasti pitäisi olla olemassa. Tämä johtuu siitä, että aurinkokunnan sisäplaneettojen - Merkuriuksen, Venuksen, Maan ja Marsin - kiertoradat ovat kaoottisia, ja tutkijat uskovat, että näiden sisäplaneettojen olisi tähän mennessä pitänyt törmätä toisiinsa. Mutta näin ei käynyt.
Uusi tutkimus julkaistiin lehdessä 3. toukokuuta Fyysinen arviointi X, voi vihdoin selittää miksi.
Tutkittuaan syvästi planeettojen liikkeen malleja, tiedemiehet havaitsivat, että sisäplaneettojen liikkeitä rajoittavat tietyt parametrit, jotka toimivat järjestelmän kaaosta rajoittavana nauhana. Sen lisäksi, että uuden tutkimuksen tulokset tarjoavat matemaattisen selityksen aurinkokuntamme näennäiselle harmonialle, ne voivat auttaa tutkijoita ymmärtämään muita tähtiä kiertävien eksoplaneettojen liikeradat.
Planeetat kohdistavat jatkuvasti keskinäistä vetovoimaa toisiinsa – ja nämä pienet hinaajat tekevät jatkuvasti hienovaraisia muutoksia planeettojen kiertoradalle. Ulkoplaneetat, jotka ovat paljon suurempia, kestävät paremmin pieniä iskuja ja säilyttävät siksi suhteellisen vakaat kiertoradat.
Planeettojen sisäisten lentoratojen ongelma on kuitenkin vielä liian monimutkainen tarkkaan ratkaisuun. 19-luvun lopulla matemaatikko Henri Poincaré osoitti, että on matemaattisesti mahdotonta ratkaista yhtälöitä, jotka kuvaavat kolmen tai useamman vuorovaikutuksessa olevan objektin liikettä, tunnetaan myös "kolmen kappaleen ongelmana". Tämän seurauksena planeettojen alkuasemien ja nopeuksien yksityiskohtien epävarmuus lisääntyy ajan myötä. Toisin sanoen: Voit ottaa kaksi skenaariota, joissa Merkuriuksen, Venuksen, Marsin ja Maan väliset etäisyydet eroavat pienimmällä määrällä, ja yhdessä niistä planeetat törmäävät toisiinsa ja toisessa - eroavat eri suuntiin.
Aikaa, jonka aikana kaksi lentorataa, joilla on lähes identtiset alkuolosuhteet, eroavat tietyn verran, kutsutaan kaoottisen järjestelmän Ljapunov-ajaksi. Vuonna 1989 Jacques Lascard, tähtitieteilijä ja kansallisen tieteellisen tutkimuksen keskuksen ja Pariisin observatorion tieteellinen johtaja sekä uuden tutkimuksen toinen kirjoittaja, arvioi, että Ljapunovin tyypillinen aika sisäisen aurinkokunnan planeettojen kiertoradalle on vain 5 miljoonaa vuotta.
"Pohjimmiltaan tämä tarkoittaa, että menetät yhden numeron 10 miljoonan vuoden välein", Lascar kertoi Live Sciencelle. Joten esimerkiksi jos planeetan sijainnin alkuperäinen epävarmuus on 15 metriä, niin 10 miljoonan vuoden kuluttua tämä epävarmuus on 150 metriä; 100 miljoonan vuoden kuluttua menetetään vielä 9 numeroa, mikä antaa 150 miljoonan kilometrin epävarmuuden, joka vastaa maan ja auringon välistä etäisyyttä. "Periaatteessa sinulla ei ole aavistustakaan, missä planeetta on", Lascar sanoi.
Vaikka 100 miljoonaa vuotta saattaa tuntua pitkältä ajalta, itse aurinkokunta on ollut olemassa yli 4,5 miljardia vuotta, ja tapahtumien puute – kuten planeettojen törmäykset tai planeetan sinkoutuminen kaikesta tästä kaoottisesta liikkeestä – on pitkään ihmetellyt tiedemiehet.
Sitten Laskar tarkasteli ongelmaa eri tavalla: simuloi planeettojen sisäisiä liikeratoja seuraavien 5 miljardin vuoden aikana, liikkuen hetkestä toiseen. Hän havaitsi vain 1 %:n todennäköisyyden planeettojen törmäykseen. Hän laski samaa lähestymistapaa käyttäen, että planeettojen törmäykseen kuluisi keskimäärin noin 30 miljardia vuotta.
Sukeltaessaan syvemmälle matematiikkaan Lascar ja hänen kollegansa löysivät ensimmäistä kertaa "symmetriat" tai "konservatiiviset suuret" gravitaatiovuorovaikutuksissa, jotka luovat "käytännön esteen planeettojen kaoottiselle vaeltavalle", Lascar sanoi.
Nämä ilmaantuvat määrät pysyvät lähes vakioina ja estävät tiettyjä kaoottisia liikkeitä, mutta eivät estä niitä kokonaan, aivan kuten ruokalautasen kohotettu reuna hidastaa, mutta ei täysin estä ruokaa putoamasta lautaselta. Voimme velkaa nämä määrät aurinkokuntamme näennäisen vakauden vuoksi.
Arizonan yliopiston planeettatieteiden professori Renu Malhotra, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, korosti kuinka hienovaraisia tutkimuksessa löydetyt mekanismit ovat. Malhotra kertoi Live Sciencelle, että on mielenkiintoista, että "aurinkokuntamme planeettojen kiertoradalla on poikkeuksellisen heikko kaaos".
Muissa töissä Lascar ja hänen kollegansa etsivät vihjeitä siitä, onko aurinkokunnan planeettojen määrä koskaan ollut erilainen kuin nyt. Kaikesta nykyisestä näennäisestä vakaudesta huolimatta kysymys siitä, oliko näin aina niin miljardeja vuosia ennen elämän ilmestymistä, on edelleen avoin.
Lue myös: