Om termen "Fjärilseffekt" väcker frustration, kan den här artikeln vara bättre lämpad för dem som fascineras av universums dolda dynamik. För den nyfikna utforskar vi hur kaotiska gravitationsinteraktioner i teorin kan leda till planetariska kollisioner om miljarder år från nu.
Planeterna i vårt solsystem rör sig i anmärkningsvärt regelbundna banor, vilket gör det möjligt för astronomer att förutsäga förmörkelser, transiter och inriktningar i årtusenden. Men när vi utvidgar våra beräkningar till en lång framtid – miljarder år – kan Newtonsk gravitation tillsammans med kaotiska störningar ge oförutsägbara resultat.
År 2009 publicerade forskarna Jacques Laskar och Mickaël Gastineau en studie i Nature som undersökte om kaotiska variationer i solsystemets omloppsdynamik kunde destabilisera de inre planeterna. Med hjälp av JADE-superdatorn vid National Computing Center for Higher Education and Research (CINES) simulerade de 2 501 något förändrade scenarier av Merkurius omloppsbana – förändringar på bara några millimeter – för att ta hänsyn till små störningar.
Varje simulering spårade rörelsen för alla åtta planeterna i mer än 5 miljarder år, ungefär solens återstående livstid. Även på en kraftfull CPU krävde varje körning ungefär fyra månaders beräkning.
Överraskande nog visade 99 % av scenarierna ett stabilt solsystem, utan planet på kollisionskurs eller utstött från sin omloppsbana. I de återstående 1 % blev Merkurius omloppsbana mycket excentrisk, vilket utlöste en kaskad av gravitationsinteraktioner som i slutändan kunde föra jorden in i en kollision med antingen Venus eller Mars.
2011 undersökte Laskar de kaotiska interaktionerna mellan de stora asteroiderna Vesta och Ceres med hjälp av data från NASA:s rymdfarkost Dawn. Han fann att även de minsta mätosäkerheterna kunde växa exponentiellt, vilket begränsar tillförlitliga förutsägelser om planetbanor till cirka 60 miljoner år framåt. Även om kollisioner mellan Vesta och Ceres verkar rimliga, är planeternas öde på lång sikt fortfarande osäkert.
Observationer av andra planetsystem förstärker tanken att kollisioner inte bara är teoretiska. År 2008 upptäckte ett team vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en planet i storleken Saturnus som strålade ut överskottsvärme, troligen från en nyligen inträffad kollision med en kropp i storleken Uranus. En studie från Spitzer Space Telescope från 2009 fann signaturer av amorf kiseldioxid – bildad av meteoritnedslag – runt ett månstort föremål 100 ljusår bort.
Även om vårt solsystem överlever kaotisk destabilisering, kommer solens oundvikliga evolution att avsluta livet på jorden om cirka 5 miljarder år när den expanderar till en röd jätte.
Idén om ett perfekt urverksuniversum är tröstande, men moderna observationer och simuleringar avslöjar en underliggande volatilitet. Även om vi inte kan förutsäga kosmos exakta framtid, är det fortfarande viktigt att förstå dess dynamik – så fortsätt att betala dessa skatter!
Nej. Även om båda planeterna kretsar kring samma stjärna, förblir deras banor väl åtskilda, vilket förhindrar kollision.
