Jorden burde nok ikke eksistere. Det skyldes, at kredsløbene på de indre planeter i solsystemet - Merkur, Venus, Jorden og Mars - er kaotiske, og forskere mener, at disse indre planeter burde have kollideret med hinanden nu. Men dette skete ikke.
Den nye undersøgelse, offentliggjort 3. maj i tidsskriftet Fysisk gennemgang X, kan endelig forklare hvorfor.
Efter at have dykket dybt ned i planeternes bevægelsesmønstre, opdagede forskerne, at de indre planeters bevægelser er begrænset af visse parametre, der fungerer som en tøjring, der begrænser systemets kaos. Ud over at give en matematisk forklaring på den tilsyneladende harmoni i vores solsystem, kan resultaterne af den nye undersøgelse hjælpe videnskabsmænd med at forstå banerne for exoplaneter, der kredser om andre stjerner.
Planeterne udøver konstant en gensidig tyngdekraft på hinanden – og disse små slæbebåde laver konstant subtile justeringer af planeternes kredsløb. De ydre planeter, som er meget større, er mere modstandsdygtige over for små stød og opretholder derfor relativt stabile baner.
Problemet med planeternes indre baner er dog stadig for komplekst til en nøjagtig løsning. I slutningen af det 19. århundrede beviste matematikeren Henri Poincaré, at det er matematisk umuligt at løse de ligninger, der beskriver bevægelsen af tre eller flere interagerende objekter, også kendt som "tre-legeme-problemet". Som følge heraf øges usikkerheden i detaljerne om planeternes begyndelsespositioner og hastigheder over tid. Med andre ord: Du kan tage to scenarier, hvor afstandene mellem Merkur, Venus, Mars og Jorden adskiller sig med den mindste mængde, og i den ene af dem kolliderer planeterne med hinanden, og i den anden - divergerer i forskellige retninger.
Den tid, hvor to baner med næsten identiske begyndelsesbetingelser divergerer med en vis mængde, kaldes Lyapunov-tiden for et kaotisk system. I 1989 anslog Jacques Lascard, en astronom og videnskabelig direktør for National Center for Scientific Research og Paris Observatory og medforfatter af den nye undersøgelse, at den karakteristiske Lyapunov-tid for planeternes kredsløb i det indre solsystem er kun 5 millioner år.
"I bund og grund betyder det, at du mister et ciffer hvert 10. million år," fortalte Lascar WordsSideKick.com. Så for eksempel, hvis den indledende usikkerhed for planetens position er 15 meter, så vil denne usikkerhed efter 10 millioner år være 150 meter; efter 100 millioner år er yderligere 9 cifre tabt, hvilket giver en usikkerhed på 150 millioner kilometer, svarende til afstanden mellem Jorden og Solen. "Dybest set har du ingen idé om, hvor planeten er," sagde Lascar.
Selvom 100 millioner år kan virke som lang tid, har selve solsystemet eksisteret i mere end 4,5 milliarder år, og manglen på begivenheder – såsom planetariske kollisioner eller udslyngning af en planet fra al denne kaotiske bevægelse – har længe undret. videnskabsmænd.
Derefter så Laskar på problemet på en anden måde: ved at simulere planeternes indre baner over de næste 5 milliarder år, og bevægede sig fra det ene øjeblik til det andet. Han fandt kun en 1% chance for at planeterne kolliderer. Ved hjælp af samme tilgang beregnede han, at det i gennemsnit ville tage omkring 30 milliarder år for planeterne at kollidere.
Ved at dykke dybere ned i matematikken opdagede Lascar og hans kolleger for første gang "symmetrier" eller "konservative mængder" i gravitationsinteraktioner, der skaber en "praktisk barriere for planeternes kaotiske vandring," sagde Lascar.
Disse fremkommende mængder forbliver næsten konstante og hæmmer visse kaotiske bevægelser, men forhindrer dem ikke fuldstændigt, ligesom den hævede kant af en middagstallerken bremser, men ikke helt forhindrer mad i at falde af tallerkenen. Vi kan skylde disse mængder for den tilsyneladende stabilitet i vores solsystem.
Renu Malhotra, en professor i planetariske videnskaber ved University of Arizona, som ikke var involveret i undersøgelsen, understregede, hvor subtile mekanismerne fundet i undersøgelsen er. Malhotra fortalte WordsSideKick.com, at det er interessant, at "planeternes kredsløb i vores solsystem udviser usædvanligt svagt kaos."
I andet arbejde leder Lascar og hans kolleger efter spor for, om antallet af planeter i solsystemet nogensinde har været anderledes end det, vi observerer nu. På trods af al den tilsyneladende stabilitet i dag, er spørgsmålet om, hvorvidt dette altid var tilfældet i milliarder af år, før livet dukkede op, åbent.
Læs også: