La Tierra probablemente no debería existir.
Esto se debe a que las órbitas de los planetas internos del sistema solar (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) son caóticas, y los modelos han sugerido que estos planetas internos ya deberían haber chocado entre sí. Y, sin embargo, eso no sucedió.
Nueva investigación publicada el 3 de mayo en la revista Examen físico X (se abre en una pestaña nueva) finalmente puede explicar por qué.
A través de una inmersión profunda en modelos de movimiento planetario, los investigadores descubrieron que los movimientos de los planetas interiores están limitados por ciertos parámetros que actúan como una cuerda que inhibe el caos del sistema. Además de proporcionar una explicación matemática de la aparente armonía en nuestro sistema solar, los hallazgos del nuevo estudio podrían ayudar a los científicos a comprender las trayectorias de exoplanetas involucrando a otras estrellas.
planetas impredecibles
Los planetas ejercen constantemente una atracción gravitacional mutua entre sí, y estos pequeños tirones constantemente hacen pequeños ajustes en las órbitas de los planetas. Los planetas exteriores, que son mucho más grandes, son más resistentes a los pequeños tirones y, por lo tanto, mantienen órbitas comparativamente estables.
Sin embargo, el problema de las trayectorias internas de los planetas sigue siendo demasiado complicado para resolverlo con exactitud. A fines del siglo XIX, el matemático Henri Poincaré demostró que es matemáticamente imposible resolver las ecuaciones que gobiernan el movimiento de tres o más objetos que interactúan, generalmente conocidas como «problema de los tres cuerpos.» Como resultado, las incertidumbres en los detalles de las posiciones iniciales y las velocidades de los planetas aumentan con el tiempo. En otras palabras: es posible considerar dos escenarios en los que las distancias entre Mercurio, Venus, Marte y la Tierra difieren mínimamente. , y en uno chocan los planetas y en otro se separan.
El tiempo que tardan dos trayectorias con condiciones iniciales casi idénticas en divergir en una cantidad específica se conoce como el tiempo de Lyapunov del sistema caótico. En 1989, jacques laskar (se abre en una pestaña nueva)astrónomo y director de investigación del Centro Nacional de Investigaciones Científicas y del Observatorio de París y coautor del nuevo estudio, calculó El tiempo característico de Lyapunov (se abre en una pestaña nueva)para las órbitas planetarias del sistema solar interior fue sólo de 5 millones de años.
«Eso básicamente significa que pierdes un dígito cada 10 millones de años», dijo Laskar a WordsSideKick.com. Así, por ejemplo, si la incertidumbre inicial en la posición de un planeta es de 15 metros, 10 millones de años después esta incertidumbre sería de 150 metros; al cabo de 100 millones de años se pierden 9 dígitos más, dando una incertidumbre de 150 millones de kilómetros, equivalente a la distancia entre la Tierra y el Sol. «Básicamente, no tienes idea de dónde está el planeta», dijo Laskar.
Si bien 100 millones de años pueden parecer mucho, el sistema solar en sí tiene más de 4500 millones de años y la falta de eventos dramáticos, como una colisión planetaria o la expulsión de un planeta de todo este movimiento caótico, ha desconcertado a los científicos durante mucho tiempo.
Laskar luego miró el problema de una manera diferente: simulando las trayectorias de los planetas interiores durante los próximos 5 mil millones de años, moviéndose de un momento al siguiente. Encontró solo un 1% de probabilidad de una colisión planetaria. Usando el mismo enfoque, calculó que tomaría, en promedio, alrededor de 30 mil millones de años para que cualquiera de los planetas colisione.
controlando el caos
Profundizando en las matemáticas, Laskar y sus colegas identificaron por primera vez «simetrías» o «cantidades conservadas» en las interacciones gravitatorias que crean una «barrera práctica para el caótico deambular de los planetas», dijo Laskar.
Estas cantidades emergentes permanecen casi constantes e inhiben ciertos movimientos caóticos, pero no los evitan por completo, del mismo modo que el borde elevado de un plato de comida inhibe la caída de la comida del plato, pero no la evita por completo. Podemos agradecer a estas cantidades la aparente estabilidad de nuestro sistema solar.
Renu Malhotra (se abre en una pestaña nueva), profesor de Ciencias Planetarias de la Universidad de Arizona, que no participó en el estudio, destacó lo sutiles que son los mecanismos identificados en el estudio. Malhotra le dijo a WordsSideKick.com que es interesante que «las órbitas planetarias de nuestro sistema solar muestren un caos excepcionalmente débil».
En otro trabajo, Laskar y sus colegas están buscando pistas sobre si la cantidad de planetas en el sistema solar alguna vez difería de lo que vemos actualmente. A pesar de toda la estabilidad evidente hoy en día, sigue siendo una pregunta abierta si este fue siempre el caso durante los miles de millones de años antes de que la vida evolucionara.
