地球可能不應該存在。 這是因為太陽系的內行星——水星、金星、地球和火星——的軌道是混亂的，研究人員認為這些內行星現在應該已經相互碰撞了。 但這並沒有發生。
這項新研究於 3 月 日發表在期刊上 物理評論X，終於可以解釋為什麼了。
在深入研究行星運動模式後，科學家們發現內行星的運動受到某些參數的限制，這些參數充當限制系統混亂的繫繩。 除了為我們太陽系中明顯的和諧提供數學解釋外，這項新研究的結果可能有助於科學家了解系外行星圍繞其他恆星運行的軌跡。
行星不斷地相互施加引力——這些小拖船不斷地對行星的軌道進行微妙的調整。 大得多的外行星更能抵抗小的衝擊，因此保持相對穩定的軌道。
然而，行星內部軌蹟的問題仍然過於復雜，無法得到精確的解決方案。 19世紀末，數學家亨利·龐加萊證明，描述三個或更多相互作用物體運動的方程在數學上是不可能求解的，也稱為“三體問題”。 因此，行星初始位置和速度細節的不確定性會隨著時間的推移而增加。 換句話說：您可以考慮兩種情況，其中水星、金星、火星和地球之間的距離差異最小，其中一種情況下行星相互碰撞，而另一種情況下 - 向不同的方向發散。
兩條初始條件幾乎相同的軌跡相差一定量的時間稱為混沌系統的李雅普諾夫時間。 1989 年，國家科學研究中心和巴黎天文台的天文學家兼科學主任、這項新研究的合著者雅克·拉斯卡德估計，內太陽系行星軌道的李亞普諾夫特徵時間為只有五百萬年。
“從本質上講，這意味著你每 10 萬年就會失去一位數字，”拉斯卡告訴 Live Science。 因此，例如，如果行星位置的初始不確定性為 15 米，那麼 10 萬年後，該不確定性將為 150 米； 100 億年後，又丟失了 9 位數字，給出了 150 億公里的不確定性，相當於地球和太陽之間的距離。 “基本上，你不知道地球在哪裡，”拉斯卡說。
雖然 100 億年似乎很長一段時間，但太陽系本身已經存在了超過 4,5 億年，並且缺乏事件——例如行星碰撞或行星從所有這些混亂運動中彈射出來——長期以來一直困擾著人們科學家們。
然後拉斯卡以不同的方式看待這個問題：通過模擬行星在未來 5 億年內的內部軌跡，從一個時刻移動到下一個時刻。 他發現行星碰撞的可能性只有 1%。 用同樣的方法，他計算出行星碰撞平均需要大約 30 億年。
拉斯卡和他的同事們深入研究數學，首次發現了引力相互作用中的“對稱性”或“守恆量”，它們創造了“行星混亂漫遊的實際障礙”，拉斯卡說。
這些湧現量幾乎保持不變並抑制某些混亂運動，但不能完全阻止它們，就像餐盤的凸起邊緣減慢但不能完全防止食物從盤子上掉下來一樣。 我們可以將這些數量歸功於我們太陽系的表觀穩定性。
未參與這項研究的亞利桑那大學行星科學教授 Renu Malhotra 強調了這項研究中發現的機制是多麼微妙。 馬爾霍特拉告訴 Live Science，有趣的是“我們太陽系中行星的軌道表現出異常微弱的混沌。”
在其他工作中，拉斯卡和他的同事們正在尋找線索，以了解太陽系中行星的數量是否與我們現在觀察到的不同。 儘管今天表面上很穩定，但在生命出現之前的數十億年中是否一直如此的問題仍然懸而未決。
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