כדור הארץ כנראה לא אמור להתקיים. הסיבה לכך היא שהמסלולים של כוכבי הלכת הפנימיים של מערכת השמש - מרקורי, נוגה, כדור הארץ ומאדים - הם כאוטיים, וחוקרים מאמינים שכוכבי הלכת הפנימיים הללו היו צריכים להתנגש זה בזה עד עכשיו. אבל זה לא קרה.
המחקר החדש, שפורסם ב-3 במאי בכתב העת סקירה גופנית X, אולי סוף סוף יסביר מדוע.
לאחר שהעמיקו בדפוסי התנועה הפלנטרית, גילו מדענים כי תנועות כוכבי הלכת הפנימיות מוגבלות על ידי פרמטרים מסוימים הפועלים כקשירה המעכבת את הכאוס של המערכת. בנוסף למתן הסבר מתמטי להרמוניה הנראית לעין במערכת השמש שלנו, תוצאות המחקר החדש עשויות לסייע למדענים להבין את מסלוליהם של כוכבי לכת חיצוניים המקיפים כוכבים אחרים.
כוכבי הלכת מפעילים כל הזמן כוח משיכה הדדי זה על זה - והמשיכות הקטנות הללו מבצעות כל הזמן התאמות עדינות למסלולי כוכבי הלכת. כוכבי הלכת החיצוניים, שהם הרבה יותר גדולים, עמידים יותר בפני זעזועים קטנים ולכן שומרים על מסלולים יציבים יחסית.
אולם בעיית המסלולים הפנימיים של כוכבי הלכת עדיין מורכבת מדי לפתרון מדויק. בסוף המאה ה-19 הוכיח המתמטיקאי אנרי פואנקרה שאי אפשר מבחינה מתמטית לפתור את המשוואות המתארות את התנועה של שלושה או יותר עצמים המקיימים אינטראקציה, הידועה גם בשם "בעיית שלושת הגופים". כתוצאה מכך, אי הוודאות בפרטים של המיקומים והמהירות ההתחלתיים של כוכבי הלכת גדלות עם הזמן. במילים אחרות: אפשר לקחת שני תרחישים שבהם המרחקים בין מרקורי, נוגה, מאדים וכדור הארץ שונים בכמות הקטנה ביותר, ובאחד מהם כוכבי הלכת מתנגשים זה בזה, ובשני - מתפצלים לכיוונים שונים.
הזמן שבו שני מסלולים עם תנאים התחלתיים כמעט זהים מתפצלים בכמות מסוימת נקרא זמן ליאפונוב של מערכת כאוטית. בשנת 1989, ז'אק לאסקארד, אסטרונום ומנהל מדעי של המרכז הלאומי למחקר מדעי ומצפה הכוכבים של פריז ושותף למחקר החדש, העריך שהזמן האופייני ליאפונוב למסלולי כוכבי הלכת במערכת השמש הפנימית הוא רק 5 מיליון שנים.
"בעצם, זה אומר שאתה מאבד ספרה אחת כל 10 מיליון שנה," אמר לסקר ל-Live Science. כך, למשל, אם אי הוודאות הראשונית של מיקומו של כוכב הלכת היא 15 מטר, אז לאחר 10 מיליון שנים אי הוודאות הזו תהיה 150 מטר; לאחר 100 מיליון שנים אובדות עוד 9 ספרות, מה שנותן אי ודאות של 150 מיליון קילומטרים, שווה ערך למרחק בין כדור הארץ לשמש. "בעיקרון, אין לך מושג היכן נמצא כדור הארץ," אמר לסקר.
בעוד ש-100 מיליון שנים עשויות להיראות כמו זמן רב, מערכת השמש עצמה קיימת כבר יותר מ-4,5 מיליארד שנים, והמחסור באירועים - כמו התנגשויות פלנטריות או פליטת כוכב לכת מכל התנועה הכאוטית הזו - תמה מזמן מדענים.
ואז לסקר הסתכל על הבעיה בצורה אחרת: על ידי הדמיית המסלולים הפנימיים של כוכבי הלכת במהלך 5 מיליארד השנים הבאות, נעים מרגע אחד לאחר. הוא מצא רק סיכוי של 1% להתנגשות כוכבי הלכת. תוך שימוש באותה גישה, הוא חישב שייקח בממוצע כ-30 מיליארד שנה עד שכוכבי הלכת יתנגשו.
תוך התעמקות במתמטיקה, לסקר ועמיתיו גילו לראשונה "סימטריות" או "כמויות שמרניות" באינטראקציות כבידה היוצרות "מחסום מעשי לנדודים הכאוטיים של כוכבי לכת", אמר לסקר.
הכמויות המתעוררות הללו נשארות כמעט קבועות ומעכבות תנועות כאוטיות מסוימות, אך אינן מונעות אותן לחלוטין, בדיוק כפי שהקצה המורם של צלחת האוכל מאט אך אינו מונע לחלוטין את נפילת המזון מהצלחת. אנחנו יכולים להיות חייבים את הכמויות האלה עבור היציבות הנראית לעין של מערכת השמש שלנו.
רנו מלחוטרה, פרופסור למדעי כוכב הלכת באוניברסיטת אריזונה שלא היה מעורב במחקר, הדגיש עד כמה המנגנונים שנמצאו במחקר עדינים. Malhotra אמר ל-Live Science שמעניין ש"מסלולי כוכבי הלכת במערכת השמש שלנו מציגים כאוס חלש במיוחד".
בעבודה אחרת, לסקר ועמיתיו מחפשים רמזים האם מספר כוכבי הלכת במערכת השמש אי פעם היה שונה ממה שאנו צופים כעת. למרות כל היציבות הנראית לעין כיום, השאלה אם זה היה תמיד כך במהלך מיליארדי השנים שלפני הופעת החיים נותרה פתוחה.
קרא גם: