"Οι πλανητικές τροχιές του ηλιακού μας συστήματος είναι τελικά χαοτικές", δηλώνει Γάλλος αστρονόμος
Οι εσωτερικοί τέσσερις πλανήτες του ηλιακού συστήματος. Καλλιτεχνική αναπαράσταση (Στοιχεία αυτής της εικόνας παρέχονται από τη NASA- Earthmap http://visibleearth.nasa.gov) Εικόνα: GETTY
Από Bruce Dorminey
Αν και ο ίδιος ο όρος δημιουργεί αμέσως ένα είδος πνευματικής αλχημείας εξάπτοντας την επιστημονική φαντασία, η ουράνια μηχανική -- ξέρετε όλα εκείνα τα κοσμικά μηχανικά εξαρτήματα που δένουν μεταξύ τους και κάνουν τα πλανητικά σώματα να κινούνται, να περιφέρονται και να περιστρέφονται στο πέρασμα του χρόνου -- είναι τόσο παλιά όσο και η ίδια η Αστρονομία.
Στην πραγματικότητα, η ουράνια μηχανική είναι η μελέτη της κίνησης των ουρανίων σωμάτων όπως οι πλανήτες και τα μικρά (minor) σώματα, οι τροχιές τους, η περιστροφή, η κλίση και η εξέλιξή τους μέσα στο χρόνο, μου είπε πρόσφατα ο Jacques Laskar, αστρονόμος στο Αστεροσκοπείο του Παρισιού. Ο Laskar δηλώνει ότι βασικά ξεκίνησε με τους νόμους της κίνησης του Ισαάκ Νεύτωνα τους οποίους διατύπωσε στο τέλος του 17ου αιώνα.
Ο Laskar χρησιμοποιεί τόσο ιστορικά όσο και σημερινά δεδομένα για να προβλέψει τις κινήσεις των πλανητικών σωμάτων μέσα στο ηλιακό μας σύστημα. Ωστόσο, με τη σημερινή τεχνολογία υπολογιστών, η ουράνια μηχανική μπορεί να είναι και καινοτόμος και αποκαλυπτική.
Έτσι, πρόσφατα κάποιο βράδυ της περασμένης εβδομάδας στο Παρίσι, βρήκα τον Laskar στο γραφείο του στον πέμπτο όροφο πολύ μετά τις 5 μ.μ. συνομιλώντας εξ αποστάσεως με έναν συνάδελφο μέσω υπολογιστή σε ένα γραφείο γεμάτο με εργασίες αναφοράς, περιοδικά, ακόμη και ένα σύνολο πρωτότυπων πολυτομικών έργων του διάσημου Γάλλου αστρονόμου και ουράνιου μηχανικού Urbain le Verrier.
"Όταν ξεκίνησα την ουράνια μηχανική, το θεώρησα πραγματικά ως ένα πολύ σκονισμένο θέμα", δήλωσε ο Laskar. "Αλλά τελικά το θέμα αυτό με γοήτευσε πραγματικά". Ωστόσο, εκείνη την εποχή, λέει, η κυρίαρχη αστρονομική κοινότητα φαινόταν να έχει υποτιμήσει το γεγονός του πόσο πολύ η ουράνια μηχανική μπορεί να επηρεάσει τη φυσική του ηλιακού συστήματος.
"Αλλά τώρα καταλαβαίνουν ότι δεν είναι έτσι", δήλωσε ο Laskar.
Συχνά σκεφτόμαστε το δικό μας εσωτερικό ηλιακό σύστημα ως μια κατασκευή που μοιάζει με μια κατασκευή ιδανικής απόστασης από το μητρικό μας άστρο (κατοικήσιμη ζώνη), βρισκόμενο σε κατάσταση αγνής γαλήνης, η οποία χαρακτηρίζεται σε μεγάλο βαθμό από σχεδόν κυκλικές τροχιές και έναν σταθεροποιητικό φυσικό δορυφόρο για τον δικό μας πλανήτη. Και ενώ αυτό είναι ως επί το πλείστον αλήθεια, οι τέσσερις δεκαετίες υπολογισμών του Laskar αποκαλύπτουν ότι το δικό μας εσωτερικό ηλιακό σύστημα δεν είναι απρόσβλητο από χαοτικά και απροσδιόριστα στοιχεία σε χρονικές κλίμακες που κυμαίνονται από δεκάδες χιλιάδες χρόνια έως εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Παρόλο που οι κινήσεις των πλανητών δεν έχουν αλλάξει και πολύ εδώ και 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια, εξ ορισμού, το εσωτερικό ηλιακό σύστημα είναι ακόμα χαοτικό. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορείτε να προβλέψετε τις κινήσεις των πλανητών στο παρελθόν ή το μέλλον πέρα από 60 εκατομμύρια χρόνια, λέει ο Laskar.
Αυτό οφείλεται στο ότι στην ουράνια μηχανική οι τροχιακές κινήσεις των πλανητών -- και ακόμη και μικρότερων σωμάτων όπως οι αστεροειδείς Δήμητρα (Ceres) και Εστία (Vesta) -- καθώς κινούνται γύρω από τον ήλιο έχουν δυναμική επίδραση στους άλλους πλανήτες του ηλιακού συστήματος.
"Είναι ένα χαοτικό σύστημα με τον ίδιο τρόπο που ο καιρός είναι χαοτικός", δήλωσε ο Laskar.
Στο βιβλίο μου "Distant Wanderers" (Μακρινοί περιπλανώμενοι), σημειώνω ότι αν όχι ο τυχαίος σχηματισμός του φεγγαριού μας λόγω της σύγκρουσης ενός αντικειμένου με μεγέθος όσο ο πλανήτης Άρης με τη Γη πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, η λοξότητα* (ή η αξονική κλίση αγγλ. obliquity) του πλανήτη μας θα ήταν άγρια χαοτική, με διακύμανση έως και 60 τοις εκατό σε μια περίοδο 2 εκατομμυρίων ετών.
Στην πραγματικότητα, ο Laskar και οι συνεργάτες του έχουν ήδη ανακαλύψει ότι σε χρονικές κλίμακες εκατομμυρίων ετών, η λοξότητα του πλανήτη Άρη έχει αποκλίνει μεταξύ μηδέν και 60 τοις εκατό. Αυτό συμβαίνει επειδή ο πλανήτης Άρης έχει μόνο δύο μικροσκοπικά φεγγάρια, τον Φόβο και τον Δείμο και δεν έχει τη σταθεροποιητική επιρροή ενός ασυνήθιστα μεγάλου φυσικού δορυφόρου όπως η Σελήνη μας.
Η αίθουσα του αρχικού πρώτου μεσημβρινού (Meridian Room) στο Αστεροσκοπείο του Παρισιού. Εικόνα: ESO
Όπως μου δήλωσε ο Laskar στο βιβλίο μου, "η συγκυριακή επιρροή της Σελήνης στην λοξότητα της Γης σημαίνει ότι η πιθανότητα εύρεσης εξωηλιακών πλανητών με σταθερές λοξότητες εντός κατοικήσιμων ζωνών είναι πιθανώς λιγότερο πιθανή από το να κερδίσεις στο λαχείο".
Χωρίς τη Σελήνη, η κλίση του άξονα της Γης θα ήταν χαοτική, λέει ο Laskar. Αυτό σημαίνει ότι δεν βρισκόμαστε σε μια γενική κατάσταση, λέει επίσης .
Όσο για την απόλυτη σταθερότητα των πλανητικών τροχιών μέσα στο δικό μας εσωτερικό ηλιακό σύστημα;
Σε ένα άρθρο του 2009 στο περιοδικό Nature, ο Laskar και ο συν-συγγραφέας Mickael Gastineau έτρεξαν αριθμητικά μοντέλα περίπου 2500 τροχιών χρησιμοποιώντας την τρέχουσα γνώση των αρχικών τροχιακών παραμέτρων του ηλιακού μας συστήματος. Διαπίστωσαν ότι σε περίπου το ένα τοις εκατό των μοντέλων τους, σε μια περίοδο πέντε δισεκατομμυρίων ετών, η τροχιά του Ερμή θα γινόταν τόσο ασταθής που θα έκανε τον μικροσκοπικό αυτόν πλανήτη είτε να συγκρουστεί με την Αφροδίτη είτε να καταβροχθισθεί από τον Ήλιο.
Υπάρχουν στοιχεία για έναν επιπλέον εσωτερικό πλανήτη του ηλιακού συστήματος πριν από 100 εκατομμύρια χρόνια; Κάποιος ο οποίος ενδεχομένως θα μπορούσε να έχει εκτιναχθεί έξω από το ηλιακό μας σύστημα ή έναν που μπορεί να κατευθύνθηκε σπειροειδώς προς τα μέσα και να έχει καταβροχθιστεί από τον Ήλιο;
"Προσπαθώ να αποδείξω ότι δεν υπήρχε επιπλέον πλανήτης πριν από 100 έως 500 εκατομμύρια χρόνια", είπε ο Laskar. "Είναι δύσκολο γιατί χρειάζονται παρατηρήσεις".
Και, φυσικά, δεν μπορείτε να ζητήσετε από τους δεινόσαυρους τις παρατηρήσεις τους στην ουράνια μηχανική, λέει ο Laskar χαμογελώντας. Επομένως, βασίζομαι στα γεωλογικά δεδομένα πάνω από 60 εκατομμύρια χρόνια πριν στο παρελθόν για να προσπαθήσω να περιορίσω την προηγούμενη εξέλιξη του ηλιακού συστήματος, λέει.
Ο Laskar χρησιμοποιεί γεωλογικά ιζήματα εδώ στη Γη για να αναζητήσει ενδεικτικές υπογραφές ότι οι τροχιακές κινήσεις των πλανητών που βλέπουμε τώρα, είναι περίπου ίδιες με τις σημερινές.
"Η εικασία μου είναι ότι δεν θα βρω έναν επιπλέον πλανήτη στο παρελθόν, μάλλον αυτό που θα αποδείξω είναι ότι το ηλιακό σύστημα ήταν περίπου όπως είναι τώρα", δήλωσε ο Laskar.
Το τέλος της συνέντευξης, ήταν πολύ μετά το σούρουπο και ο Laskar με οδήγησε στο κεντρικό κτίριο του αρχικού αστεροσκοπείου και σε έναν μακρύ θάλαμο με ψηλή οροφή που τώρα είναι γνωστό ως η "Αίθουσα του Μεσημβρινού". Εκεί υπάρχει μια διαμήκης γραμμή (η γραμμή του γεωγραφικού μήκους) που αντιπροσωπεύει τον αρχικό πρώτο μεσημβρινό, διασχίζοντας τον όροφο του αστεροσκοπείου. Το σημείο αυτό παραμένει ένα σημείο ενδιαφέροντος για τις ομάδες περιηγήσεων.
Έτσι, σε λίγα μόνο μέτρα, είχαμε μεταφερθεί από το παρόν σε μια εποχή που ο Νεύτωνας και οι ουράνιοι μηχανικοί Verrier και Joseph-Louis Lagrange προσπαθούσαν απεγνωσμένα να διαμορφώσουν τις κινήσεις του ηλιακού μας συστήματος. Και κατά κάποιο τρόπο, από τότε, λίγα έχουν αλλάξει.
Αγωνιζόμαστε ακόμα να κατανοήσουμε τις ιδιοτροπίες του πώς αλλάζει το εσωτερικό ηλιακό μας σύστημα με την πάροδο του χρόνου.
--------*--------
Επεξηγήσεις
*Αξονική κλίση (Axial tilt)
Μετάφραση από αγγλικά-Στην αστρονομία, αξονική κλίση, γνωστή και ως λοξότητα, είναι η γωνία μεταξύ του άξονα περιστροφής ενός αντικειμένου και του τροχιακού του άξονα, που είναι η γραμμή κάθετη στο τροχιακό του επίπεδο. ισοδύναμα, είναι η γωνία μεταξύ του ισημερινού επιπέδου και του τροχιακού επιπέδου. Διαφέρει από την τροχιακή κλίση. Wikipedia (Αγγλικά)
--------*--------
Πηγή: forbes