Shkencëtarët zbulojnë ‘simetri’ sekrete që mbrojnë Tokën nga kaosi i hapësirës

Kjo për shkak se orbitat e planetëve të brendshëm të sistemit diellor – Mërkuri, Venusi, Toka dhe Marsi – janë kaotike dhe modelet kanë sugjeruar që këta planetë të brendshëm duhet të ishin përplasur me njëri-tjetrin deri tani. E megjithatë, kjo nuk ka ndodhur.

Hulumtimi i ri i botuar më 3 maj në revistën Physical Review X mund të shpjegojë më në fund pse.

Përmes një zhytjeje të thellë në modelet e lëvizjes planetare, studiuesit zbuluan se lëvizjet e planetëve të brendshëm kufizohen nga disa parametra që veprojnë si një lidhje që pengon kaosin e sistemit. Përveç ofrimit të një shpjegimi matematikor për harmoninë e dukshme në sistemin tonë diellor, njohuritë e studimit të ri mund t’i ndihmojnë shkencëtarët të kuptojnë trajektoret e ekzoplaneteve që rrethojnë yjet e tjerë.

Planetët ushtrojnë vazhdimisht një tërheqje reciproke gravitacionale mbi njëri-tjetrin – dhe këto tërheqje të vogla vazhdimisht bëjnë rregullime të vogla në orbitat e planetëve. Planetët e jashtëm, të cilët janë shumë më të mëdhenj, janë më rezistent ndaj tërheqjeve të vogla dhe kështu mbajnë orbita relativisht të qëndrueshme.

Problemi i trajektoreve të planetit të brendshëm, megjithatë, është ende shumë i ndërlikuar për t’u zgjidhur saktësisht. Në fund të shekullit të 19-të, matematikani Henri Poincaré vërtetoi se është matematikisht e pamundur të zgjidhen ekuacionet që rregullojnë lëvizjen për tre ose më shumë objekte që ndërveprojnë, shpesh të njohur si “problemi i tre trupave”. Si rezultat, pasiguritë në detajet e pozicioneve dhe shpejtësive fillestare të planetëve rriten me kalimin e kohës. Me fjalë të tjera: është e mundur të marrim dy skenarë në të cilët distancat midis Mërkurit, Venusit, Marsit dhe Tokës ndryshojnë në masën më të vogël, dhe në njërën planetët përplasen me njëri-tjetrin dhe në një tjetër ata largohen.

Koha që duhet që dy trajektore me kushte fillestare pothuajse identike të ndryshojnë me një sasi specifike njihet si koha Lyapunov e sistemit kaotik. Në vitin 1989, Jacques Laskar, astronom dhe drejtor kërkimi në Qendrën Kombëtare për Kërkime Shkencore dhe Observatori i Parisit dhe një bashkautor i studimit të ri, llogariti se koha karakteristike e Lyapunov për orbitat planetare të sistemit të brendshëm diellor ishte vetëm 5 milionë vjet.

“Kjo do të thotë në thelb që ju humbni një shifër çdo 10 milionë vjet,” tha Laskar, për Live Science. Kështu, për shembull, nëse pasiguria fillestare në pozicionin e një planeti është 15 metra, 10 milionë vjet më vonë kjo pasiguri do të ishte 150 metra; pas 100 milionë vjetësh, 9 shifra të tjera humbasin, duke dhënë një pasiguri prej 150 milionë kilometrash, ekuivalente me distancën midis Tokës dhe Diellit. “Në thelb nuk e keni idenë se ku është planeti,” tha Laskar.

Ndërsa 100 milionë vjet mund të duken të gjata, vetë sistemi diellor është mbi 4.5 miliardë vjet i vjetër, dhe mungesa e ngjarjeve dramatike – të tilla si një përplasje planetare ose një planet që po hidhet nga e gjithë kjo lëvizje kaotike – i hutonte prej kohësh shkencëtarët.

Më pas Laskar e shikoi problemin në një mënyrë tjetër: duke simuluar trajektoret e planetit të brendshëm gjatë 5 miliard viteve të ardhshme, duke kaluar nga një moment në tjetrin. Ai gjeti vetëm 1% mundësi për një përplasje planetare. Me të njëjtën qasje, ai llogariti se do të duheshin mesatarisht rreth 30 miliardë vjet që çdo planet të përplasej.

Duke u hulumtuar në matematikë, Laskar dhe kolegët e tij më pas identifikuan për herë të parë “simetri” ose “sasi të konservuara” në ndërveprimet gravitacionale që krijojnë një “pengesë praktike në bredhjen kaotike të planetëve”, tha Laskar.

Këto sasi emergjente mbeten pothuajse konstante dhe pengojnë disa lëvizje kaotike, por mos i parandaloni ato krejtësisht, ashtu si buza e ngritur e një pjate darke do të pengojë rënien e ushqimit nga pjata, por nuk do ta parandalojë plotësisht. Ne mund t’i falënderojmë këto sasi për stabilitetin e dukshëm të sistemit tonë diellor.

Renu Malhotra, profesor i Shkencave Planetare në Universitetin e Arizonës, i cili nuk ishte i përfshirë në studim, theksoi se sa delikate janë mekanizmat e identifikuar në studim. Malhotra tha për Live Science se është interesante që “orbitat planetare të sistemit tonë diellor shfaqin kaos jashtëzakonisht të dobët”.

Në një punë tjetër, Laskar dhe kolegët po kërkojnë të dhëna nëse numri i planetëve në sistemin diellor ka ndryshuar ndonjëherë nga ai që shohim aktualisht. Me gjithë stabilitetin e dukshëm sot, nëse kjo ka qenë gjithmonë rasti gjatë miliarda viteve përpara se jeta të evoluonte, mbetet një pyetje e hapur.