Deși, de-a lungul timpului, oamenii de știință au descoperit numeroase lucruri despre Sistemul nostru Solar, încă sunt, în continuare, multe întrebări despre acest subiect, care stau pe buzele cercetătorilor. Una dintre ele este: "De ce nu s-au ciocnit planetele până acum?". Pentru a răspunde la această întrebare, mai mulți cercetători au analizat Sistemul Solar și modul în care au fost evitate coliziunile planetare de-a lungul a miliarde de ani. Ei au descoperit că mișcările planetelor interioare acționează ca o frânghie, care duce la evitarea unor coliziuni între ele.
Cercetătorii spun că, probabil, Pământul nu ar trebui să existe. Acest lucru se datorează faptului că orbitele planetelor din interiorul Sistemului Solar, Mercur, Venus, Pământ și Marte, sunt haotice, iar modelele au sugerat că aceste planete ar fi trebuit să se ciocnească între ele până acum și, totuși, acest lucru nu s-a întâmplat, transmite Live Science.
Printr-o aprofundare a modelelor de mișcare planetară, cercetătorii au descoperit că mișcările planetelor sunt constrânse de anumiți parametri care acționează ca o frânghie care protejează planetele de o eventuală ciocnire. Pe lângă faptul că oferă o explicație matematică pentru aparenta armonie din Sistemul nostru Solar, informațiile din noul studiu, publicat în revista Physical Review X, pot ajuta oamenii de știință să înțeleagă traiectoriile exoplanetelor din jurul altor stele.
Planetele exercită în mod constant o atracție gravitațională reciprocă, iar aceste mici atracții duc în mod constant către mici ajustări ale orbitelor planetelor. Planetele exterioare, care sunt mult mai mari, sunt mai rezistente la aceste mici tracțiuni și își mențin astfel orbitele relativ stabile.
Cu toate acestea, problema traiectoriilor planetelor interioare este încă prea complicată pentru a fi rezolvată cu exactitate. La sfârșitul secolului al XIX-lea, matematicianul Henri Poincaré a demonstrat că este imposibil din punct de vedere matematic să se rezolve ecuațiile care guvernează mișcarea pentru trei sau mai multe obiecte care interacționează, cunoscută adesea sub numele de "problema celor trei corpuri". Ca urmare, incertitudinile în ceea ce privește detaliile pozițiilor inițiale și vitezele planetelor cresc în timp. Cu alte cuvinte, putem lua în calcul două scenarii în care distanțele dintre Mercur, Venus, Marte și Pământ diferă foarte puțin, iar într-unul dintre ele planetele se ciocnesc una de cealaltă, iar în celălalt se îndepărtează.
Timpul necesar pentru ca două traiectorii cu condiții inițiale aproape identice să difere cu o anumită valoare este cunoscut sub numele de timpul Lyapunov. În 1989, Jacques Laskar, astronom și director de cercetare la Centrul Național de Cercetare Științifică și la Observatorul din Paris și coautor al noului studiu, a calculat că timpul Lyapunov caracteristic pentru orbitele planetare din Sistemul Solar intern era de doar cinci milioane de ani.
"Înseamnă, practic, că pierzi o cifră la fiecare 10 milioane de ani", a declarat Laskar, pentru Live Science. Astfel, de exemplu, dacă incertitudinea inițială a poziției unei planete este de 15 metri, 10 milioane de ani mai târziu această incertitudine ar fi de 150 de metri; după 100 de milioane de ani se pierd încă nouă cifre, ceea ce dă o incertitudine de 150 de milioane de kilometri, echivalentă cu distanța dintre Pământ și Soare.
"Practic, nu ai nicio idee despre unde se află planeta", a declarat Laskar.
Deși 100 de milioane de ani poate părea mult timp, Sistemul Solar în sine are o vechime de peste 4,5 miliarde de ani, iar lipsa unor evenimente dramatice, cum ar fi o coliziune planetară sau o planetă care să fie ejectată din toată această mișcare haotică, i-a nedumerit mult timp pe oamenii de știință.
Laskar a analizat apoi problema dintr-o perspectivă diferită: simulând traiectoriile planetelor interioare în următorii 5 miliarde de ani, trecând de la un moment la altul. El a constatat că există doar 1% șanse de coliziune planetară. Cu aceeași abordare, el a calculat că ar fi nevoie, în medie, de aproximativ 30 de miliarde de ani pentru ca oricare dintre planete să se ciocnească.
Cu ajutorul matematicii, Laskar și colegii săi au identificat pentru prima dată "simetrii" sau "cantități conservate" în interacțiunile gravitaționale care creează o "barieră practică în rătăcirea haotică a planetelor", a mai explicat el.
Aceste mărimi emergente rămân aproape constante și inhibă anumite mișcări haotice, dar nu le împiedică complet, la fel cum buza ridicată a unei farfurii împiedică căderea mâncării din farfurie, dar nu o împiedică complet. Putem mulțumi acestor cantități pentru stabilitatea aparentă a Sistemului nostru Solar.
Renu Malhotra, profesor de științe planetare la Universitatea din Arizona, care nu a fost implicat în studiu, a subliniat cât de subtile sunt mecanismele identificate în studiu. Malhotra a declarat pentru Live Science că este interesant faptul că "orbitele planetare ale Sistemului nostru Solar prezintă un haos excepțional de slab".
În cadrul altor lucrări, Laskar și colegii săi caută indicii pentru a afla dacă numărul de planete din Sistemul Solar a fost vreodată diferit de cel pe care îl vedem în prezent.