Ученые обнаружили скрытые симметрии, которые защищают Землю от хаоса космоса

Новый анализ хаоса в солнечной системе показывает, как столкновения планет избегаются за миллиарды лет. Земля, скорее всего, не должна была существовать. Это связано с тем, что орбиты планет внутренней солнечной системы - Меркурия, Венеры, Земли и Марса - являются хаотическими, и модели показывают, что эти внутренние планеты должны были столкнуться друг с другом к настоящему моменту.

И все же этого не произошло. Новые исследования, опубликованные 3 мая в журнале Physical Review X, могут, наконец, объяснить, почему. Глубокое исследование моделей планетарного движения позволило исследователям обнаружить, что движения внутренних планет ограничены определенными параметрами, которые действуют как трос, ограничивающий хаос системы.

Помимо математического объяснения видимого гармонии в нашей солнечной системе, новые исследования могут помочь ученым понять траектории экзопланет, вращающихся вокруг других звезд. Непредсказуемые планеты Планеты постоянно взаимодействуют гравитационно друг на друга, и эти маленькие толчки постоянно вносят небольшие корректировки в орбиты планет. Внешние планеты, которые гораздо больше, более устойчивы к маленьким толчкам и поэтому сохраняют относительно стабильные орбиты.

Однако проблема траекторий внутренних планет до сих пор слишком сложна для точного решения. В конце 19 века математик Анри Пуанкаре доказал, что математически невозможно решить уравнения, управляющие движением трех или более взаимодействующих объектов, известных как "проблема трех тел". В результате неопределенности в деталях начальных положений и скоростей планет значительно возрастают со временем.

Другими словами: возможны две ситуации, в которых расстояния между Меркурием, Венерой, Марсом и Землей отличаются на мельчайшие величины, и в одной случае планеты сталкиваются друг с другом, а в другом разбегаются. Время, за которое две траектории с практически идентичными начальными условиями отклонятся на определенную величину, известно как ляпуновское время хаотической системы.

В 1989 году Жак Ласкар, астроном и научный руководитель Национального центра научных исследований и Парижской обсерватории, соавтор нового исследования, рассчитал характерное ляпуновское время орбит планет внутренней солнечной системы всего 5 миллионов лет. "Это означает, что вы теряете один знак каждые 10 миллионов лет", - сказал Ласкар журналу Live Science.

Так, например, если начальная неопределенность положения планеты составляет 15 метров, то через 10 миллионов лет эта неопределенность составит уже 150 метров; через 100 миллионов лет будет потеряно еще 9 знаков, что дает неопределенность в 150 миллионов километров, что эквивалентно расстоянию между Землей и Солнцем. "По сути, вы не знаете, где находится планета", - сказал Ласкар.

Хотя 100 миллионов лет могут показаться длительным периодом, солнечная система сама по себе уже более 4,5 миллиарда лет, и отсутствие драматических событий - таких, как столкновение планет или выброс планеты из этого хаотического движения - долго озадачивало ученых.

Ласкар затем рассмотрел проблему с другой стороны: моделированием траекторий внутренних планет в течение следующих 5 миллиардов лет, шаг за шагом. Он обнаружил, что есть всего 1% шанс столкновения планет. Таким же подходом он рассчитал, что в среднем потребуется около 30 миллиардов лет, чтобы любые из планет столкнулись.

• Сколько времени занимает полет до Луны?
• Древние горячие воды на Марсе указывают на его обитаемое прошлое
• Магнитные вихри на полюсах Юпитера
• Уникальный диск вокруг Веги: что раскрыли телескопы Hubble и Webb
• Учёные готовятся к амбициозному исследованию тёмной материи и энергии
• Объяснено происхождение рентгеновского излучения от черных дыр
• Космический корабль DART NASA навсегда изменил форму и орбиту лунного астероида
• Учёные выявили человеческое влияние на рост озона в верхней тропосфере