ربما لا ينبغي أن تكون الأرض موجودة. هذا لأن مدارات الكواكب الداخلية للنظام الشمسي - عطارد والزهرة والأرض والمريخ - فوضوية ، ويعتقد الباحثون أن هذه الكواكب الداخلية كان يجب أن تصطدم ببعضها البعض الآن. ولكن هذا لم يحدث.
الدراسة الجديدة التي نشرت في 3 مايو في المجلة مراجعة البدنية X، قد يفسر السبب في النهاية.
بعد التعمق في أنماط حركة الكواكب ، اكتشف العلماء أن حركات الكواكب الداخلية مقيدة بمعايير معينة تعمل كحبل يقيد فوضى النظام. بالإضافة إلى تقديم تفسير رياضي للتناغم الواضح في نظامنا الشمسي ، قد تساعد نتائج الدراسة الجديدة العلماء على فهم مسارات الكواكب الخارجية التي تدور حول نجوم أخرى.
تمارس الكواكب باستمرار قوة جاذبية متبادلة على بعضها البعض - وهذه القاطرات الصغيرة تقوم باستمرار بإجراء تعديلات طفيفة على مدارات الكواكب. الكواكب الخارجية ، الأكبر بكثير ، أكثر مقاومة للصدمات الصغيرة ، وبالتالي تحافظ على مدارات مستقرة نسبيًا.
ومع ذلك ، لا تزال مشكلة المسارات الداخلية للكواكب معقدة للغاية بحيث لا يمكن حلها بدقة. في نهاية القرن التاسع عشر ، أثبت عالم الرياضيات هنري بوانكاريه أنه من المستحيل رياضيًا حل المعادلات التي تصف حركة ثلاثة أو أكثر من الأجسام المتفاعلة ، والمعروفة أيضًا باسم "مشكلة الأجسام الثلاثة". نتيجة لذلك ، تزداد الشكوك في تفاصيل المواقع الأولية وسرعات الكواكب بمرور الوقت. بمعنى آخر: يمكنك أن تأخذ سيناريوهين تختلف فيهما المسافات بين عطارد والزهرة والمريخ والأرض بأصغر مقدار ، وفي أحدهما تصطدم الكواكب ببعضها البعض ، وفي الآخر - تتباعد في اتجاهات مختلفة.
يُطلق على الوقت الذي يتباعد فيه مساران لهما ظروف أولية متطابقة تقريبًا بمقدار معين وقت Lyapunov لنظام فوضوي. في عام 1989 ، قدر جاك لاسكارد ، وهو عالم فلك ومدير علمي للمركز الوطني للبحوث العلمية ومرصد باريس وأحد مؤلفي الدراسة الجديدة ، أن الخاصية المميزة لوقت لايبونوف لمدارات الكواكب في النظام الشمسي الداخلي هي فقط 5 ملايين سنة.
قال لاسكار لـ Live Science: "هذا يعني بشكل أساسي أنك تفقد رقمًا واحدًا كل 10 ملايين سنة". لذلك ، على سبيل المثال ، إذا كان عدم اليقين الأولي لموضع الكوكب هو 15 مترًا ، فعندئذٍ بعد 10 ملايين سنة سيكون عدم اليقين هذا 150 مترًا ؛ بعد 100 مليون سنة ، فقدت 9 أرقام أخرى ، مما يعطي حالة عدم يقين قدرها 150 مليون كيلومتر ، أي ما يعادل المسافة بين الأرض والشمس. قال لاسكار: "في الأساس ، ليس لديك أي فكرة عن مكان الكوكب".
على الرغم من أن 100 مليون سنة قد تبدو وكأنها فترة طويلة ، إلا أن النظام الشمسي نفسه كان موجودًا منذ أكثر من 4,5 مليار سنة ، كما أن الافتقار إلى الأحداث - مثل اصطدام الكواكب أو طرد كوكب من كل هذه الحركة الفوضوية - قد حير لفترة طويلة العلماء.
ثم نظر لاسكار إلى المشكلة بطريقة مختلفة: عن طريق محاكاة المسارات الداخلية للكواكب على مدى الخمسة مليارات سنة التالية ، والانتقال من لحظة إلى أخرى. وجد فرصة بنسبة 5 ٪ فقط من الكواكب تصادم. وباستخدام نفس النهج ، قدر أن الأمر سيستغرق حوالي 1 مليار سنة حتى تصطدم الكواكب.
وقال لاسكار إنه بالتعمق أكثر في الرياضيات ، اكتشف لاسكار وزملاؤه لأول مرة "تناظرات" أو "كميات معتدلة" في تفاعلات الجاذبية التي تخلق "حاجزًا عمليًا أمام تجول الكواكب الفوضوي".
تظل هذه الكميات الناشئة ثابتة تقريبًا وتمنع بعض الحركات الفوضوية ، ولكنها لا تمنعها تمامًا ، تمامًا كما تبطئ الحافة المرتفعة من طبق العشاء ولكنها لا تمنع تمامًا سقوط الطعام عن الطبق. يمكننا أن ندين بهذه الكميات للاستقرار الواضح لنظامنا الشمسي.
أكدت رينو مالهوترا ، أستاذة علوم الكواكب في جامعة أريزونا والتي لم تشارك في الدراسة ، مدى دقة الآليات الموجودة في الدراسة. أخبر مالهوترا Live Science أنه من المثير للاهتمام أن "مدارات الكواكب في نظامنا الشمسي تُظهر فوضى ضعيفة بشكل استثنائي".
في عمل آخر ، يبحث لاسكار وزملاؤه عن أدلة حول ما إذا كان عدد الكواكب في النظام الشمسي مختلفًا عما نلاحظه الآن. على الرغم من كل الاستقرار الظاهر اليوم ، فإن السؤال عما إذا كان هذا هو الحال دائمًا خلال مليارات السنين قبل ظهور الحياة لا يزال مفتوحًا.
اقرأ أيضا: