Тщательно изучив движения небесных тел, исследователи обнаружили, что движения внутренних планет ограничивают определенные параметры, которые сдерживают хаос в системе. Помимо математического объяснения гармонии в Солнечной системе, новое исследование помогает ученым лучше понять траектории экзопланет вокруг других звезд, пишет Life Science.
Планеты постоянно взаимодействуют из-за гравитации, в той или иной степени меняя орбиты друг друга. Внешние планеты, намного более крупные, более устойчивы к притяжению и сохраняют относительно стабильные орбиты.
Проблема траекторий внутренних планет, однако, все еще слишком сложна, чтобы ее можно было решить в полной мере. В конце XIX века математик Анри Пуанкаре доказал, что невозможно решить в общем виде уравнения, описывающие движение трех и более взаимодействующих объектов — так называемую «задачу трех тел». В результате, неточности в деталях начальных положений и скоростей планет со временем накапливаются, как снежный ком. Другими словами, равновероятны будут и сценарий, в котором расстояния между Меркурием, Венерой, Марсом и Землей почти не меняются, и сценарий, когда одна из планет врезается в другую, а остальные разлетаются в стороны.
Время, которое требуется на то, чтобы две траектории с почти одинаковыми начальными условиями начали отличаться друг от друга в определенной степени, называют временем Ляпунова. В 1989 году Жак Ласкар, астроном и директор Парижской обсерватории, вычислил, что этот параметр для планетарных орбит внутренней солнечной системы составляет всего 5 млн лет.
По его словам, каждые 10 млн лет значение теряет один порядок. Например, если начальная неточность в положении планеты составляет 15 метров, через 10 млн лет она будет равна 150 метрам, а через 100 млн лет — 150 млн км, то есть расстоянию от Земли до Солнца. Фактически, эта планета может быть где угодно. Учитывая, что нашей звездной системе 4,5 млрд лет, ученых занимал вопрос, почему же она не переживала драматических столкновений планет.
Ласкар и его коллеги ответили на этот вопрос. Проведя моделирование траекторий внутренних планет за ближайшее 5 млрд лет, он обнаружил, что вероятность столкновения — всего 1%. Те же расчеты показали, что столкновение двух любых планет должно произойти, в среднем, раз в 30 млрд лет.
Ученые впервые определили «симметрии» или «сохраняющиеся величины» в гравитационных взаимодействиях, которые создают «практический барьер в хаотических блужданиях планет». Эти свойства остаются почти постоянными и сдерживают хаотические движения планет, но не полностью их предотвращают. Эти свойства можно воспринимать как условие стабильности Солнечной системы.
Исследователи экзопланет в основном обращают внимание на миры, похожие на Землю, которые называют пригодными для обитания, особенно если на них есть вода и близкие к земным температуры. Однако существующая теория гласит, что таких миров в системах звезд класса М (холоднее Солнца) не может быть много. Новая модель, созданная японскими астрономами, указывает на то, что жизнь можно искать и на планетах с лавой на поверхности и водой в атмосфере.
