Zemei, iespējams, nevajadzētu pastāvēt. Tas ir tāpēc, ka Saules sistēmas iekšējo planētu - Merkūra, Veneras, Zemes un Marsa - orbītas ir haotiskas, un pētnieki uzskata, ka šīm iekšējām planētām jau tagad vajadzēja sadurties vienai ar otru. Bet tas nenotika.
Jaunais pētījums, kas publicēts 3. maijā žurnālā Fiziskais apskats X, beidzot var paskaidrot, kāpēc.
Iedziļinoties planētu kustības modeļos, zinātnieki atklāja, ka iekšējo planētu kustības ierobežo noteikti parametri, kas darbojas kā saite, kas ierobežo sistēmas haosu. Papildus matemātiskajam skaidrojumam par šķietamo harmoniju mūsu Saules sistēmā, jaunā pētījuma rezultāti var palīdzēt zinātniekiem izprast eksoplanetu trajektorijas, kas riņķo ap citām zvaigznēm.
Planētas pastāvīgi iedarbojas uz viena otru ar gravitācijas spēku, un šie mazie velkoņi pastāvīgi veic smalkas planētu orbītas korekcijas. Ārējās planētas, kas ir daudz lielākas, ir izturīgākas pret nelieliem triecieniem un tāpēc saglabā relatīvi stabilas orbītas.
Tomēr planētu iekšējo trajektoriju problēma joprojām ir pārāk sarežģīta precīzam risinājumam. 19. gadsimta beigās matemātiķis Anrī Puankarē pierādīja, ka ir matemātiski neiespējami atrisināt vienādojumus, kas apraksta trīs vai vairāk mijiedarbojošu objektu kustību, ko sauc arī par "trīs ķermeņa problēmu". Tā rezultātā laika gaitā palielinās nenoteiktība planētu sākotnējās pozīcijas un ātruma detaļās. Citiem vārdiem sakot: Var ņemt divus scenārijus, kuros attālumi starp Merkuru, Venēru, Marsu un Zemi atšķiras par mazāko daudzumu, un vienā no tiem planētas saduras viena ar otru, bet otrā - atšķiras dažādos virzienos.
Laiku, kurā divas trajektorijas ar gandrīz identiskiem sākuma apstākļiem atšķiras par noteiktu daudzumu, sauc par haotiskas sistēmas Ļapunova laiku. 1989. gadā Žaks Laskārs, astronoms un Nacionālā zinātniskās pētniecības centra un Parīzes observatorijas zinātniskais direktors un jaunā pētījuma līdzautors, lēš, ka raksturīgais Ļapunova laiks planētu orbītām iekšējā Saules sistēmā ir tikai 5 miljoni gadu.
"Būtībā tas nozīmē, ka jūs zaudējat vienu ciparu ik pēc 10 miljoniem gadu," Lascar stāstīja Live Science. Tā, piemēram, ja planētas stāvokļa sākotnējā nenoteiktība ir 15 metri, tad pēc 10 miljoniem gadu šī nenoteiktība būs 150 metri; pēc 100 miljoniem gadu tiek zaudēti vēl 9 cipari, kas dod 150 miljonu kilometru nenoteiktību, kas ir līdzvērtīga attālumam starp Zemi un Sauli. "Būtībā jums nav ne jausmas, kur atrodas planēta," sacīja Laskars.
Lai gan 100 miljoni gadu var šķist ilgs laiks, pati Saules sistēma pastāv jau vairāk nekā 4,5 miljardus gadu, un notikumu trūkums, piemēram, planētu sadursmes vai planētas izgrūšana no visas šīs haotiskās kustības, jau sen ir mulsinājis. zinātnieki.
Tad Laskars aplūkoja problēmu citādāk: simulējot planētu iekšējās trajektorijas nākamo 5 miljardu gadu laikā, pārejot no viena brīža uz nākamo. Viņš konstatēja, ka planētu sadursmes iespējamība ir tikai 1%. Izmantojot to pašu pieeju, viņš aprēķināja, ka planētu sadursmei būtu nepieciešami vidēji aptuveni 30 miljardi gadu.
Iedziļinoties matemātikā, Laskars un viņa kolēģi pirmo reizi atklāja "simetrijas" vai "konservatīvus lielumus" gravitācijas mijiedarbībā, kas rada "praktisku barjeru planētu haotiskajai klaiņošanai", sacīja Laskars.
Šie izdalošie daudzumi paliek gandrīz nemainīgi un kavē noteiktas haotiskas kustības, taču pilnībā tās nenovērš, tāpat kā šķīvja paceltā mala palēnina, bet pilnībā neaizkavē ēdiena nokrišanu no šķīvja. Mēs varam būt parādā šos daudzumus par mūsu Saules sistēmas šķietamo stabilitāti.
Renu Malhotra, Arizonas Universitātes planetāro zinātņu profesors, kurš nebija iesaistīts pētījumā, uzsvēra, cik smalki ir pētījumā atrastie mehānismi. Malhotra stāstīja Live Science, ka ir interesanti, ka "mūsu Saules sistēmas planētu orbītās ir ārkārtīgi vājš haoss".
Citos darbos Laskars un viņa kolēģi meklē norādes par to, vai planētu skaits Saules sistēmā jebkad ir bijis atšķirīgs no tā, ko mēs novērojam tagad. Neraugoties uz šodienas šķietamo stabilitāti, jautājums par to, vai tā vienmēr bija bijis miljardiem gadu pirms dzīvības parādīšanās, joprojām ir atklāts.
Lasi arī: