Bumi mungkin seharusnya tidak ada. Ini karena orbit planet bagian dalam tata surya - Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars - kacau, dan para peneliti percaya bahwa planet bagian dalam ini seharusnya sudah bertabrakan satu sama lain sekarang. Tapi ini tidak terjadi.
Studi baru, diterbitkan 3 Mei di jurnal Ulasan Fisik X, akhirnya dapat menjelaskan alasannya.
Setelah mendalami pola pergerakan planet, para ilmuwan menemukan bahwa pergerakan planet bagian dalam dibatasi oleh parameter tertentu yang bertindak sebagai tambatan yang menahan kekacauan sistem. Selain memberikan penjelasan matematis untuk keselarasan yang tampak di tata surya kita, hasil studi baru ini dapat membantu para ilmuwan memahami lintasan planet ekstrasurya yang mengorbit bintang lain.
Planet-planet terus-menerus saling menarik gravitasi satu sama lain – dan tarikan kecil ini terus-menerus membuat penyesuaian halus pada orbit planet. Planet luar, yang jauh lebih besar, lebih tahan terhadap guncangan kecil dan karenanya mempertahankan orbit yang relatif stabil.
Masalah lintasan internal planet, bagaimanapun, masih terlalu rumit untuk solusi yang tepat. Pada akhir abad ke-19, ahli matematika Henri Poincaré membuktikan bahwa secara matematis mustahil untuk memecahkan persamaan yang menjelaskan gerak dari tiga atau lebih objek yang berinteraksi, yang juga dikenal sebagai "masalah tiga benda". Akibatnya, ketidakpastian detail posisi awal dan kecepatan planet meningkat seiring waktu. Dengan kata lain: Anda dapat mengambil dua skenario di mana jarak antara Merkurius, Venus, Mars, dan Bumi berbeda paling kecil, dan di salah satunya planet-planet bertabrakan satu sama lain, dan di skenario lain - menyimpang ke arah yang berbeda.
Waktu di mana dua lintasan dengan kondisi awal yang hampir identik berbeda dengan jumlah tertentu disebut waktu Lyapunov dari sistem kacau. Pada tahun 1989, Jacques Lascard, seorang astronom dan direktur ilmiah dari Pusat Penelitian Ilmiah Nasional dan Observatorium Paris dan rekan penulis studi baru, memperkirakan bahwa karakteristik waktu Lyapunov untuk orbit planet-planet di tata surya bagian dalam adalah hanya 5 juta tahun.
"Pada dasarnya, itu berarti Anda kehilangan satu digit setiap 10 juta tahun," kata Lascar kepada Live Science. Jadi, misalnya, jika ketidakpastian awal posisi planet adalah 15 meter, maka setelah 10 juta tahun ketidakpastian ini menjadi 150 meter; setelah 100 juta tahun 9 digit lainnya hilang, memberikan ketidakpastian 150 juta kilometer, setara dengan jarak antara Bumi dan Matahari. "Pada dasarnya, Anda tidak tahu di mana letak planet ini," kata Lascar.
Meskipun 100 juta tahun mungkin tampak seperti waktu yang lama, Tata Surya sendiri telah ada selama lebih dari 4,5 miliar tahun, dan tidak adanya peristiwa – seperti tabrakan planet atau terlemparnya planet dari semua gerakan kacau ini – telah lama membingungkan. ilmuwan.
Kemudian Laskar melihat masalah tersebut dengan cara yang berbeda: dengan mensimulasikan lintasan internal planet selama 5 miliar tahun berikutnya, bergerak dari satu momen ke momen berikutnya. Dia hanya menemukan 1% kemungkinan planet bertabrakan. Dengan menggunakan pendekatan yang sama, dia menghitung bahwa dibutuhkan rata-rata sekitar 30 miliar tahun bagi planet-planet untuk bertabrakan.
Menggali lebih dalam matematika, Lascar dan rekan-rekannya menemukan untuk pertama kalinya "simetri" atau "kuantitas konservatif" dalam interaksi gravitasi yang menciptakan "penghalang praktis untuk pengembaraan planet yang kacau," kata Lascar.
Kuantitas yang muncul ini tetap hampir konstan dan menghambat gerakan kacau tertentu, tetapi tidak sepenuhnya mencegahnya, seperti halnya tepi piring makan yang terangkat melambat tetapi tidak sepenuhnya mencegah makanan jatuh dari piring. Kita dapat berutang jumlah ini untuk stabilitas tata surya kita.
Renu Malhotra, seorang profesor ilmu planet di University of Arizona yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut, menekankan betapa halusnya mekanisme yang ditemukan dalam penelitian tersebut. Malhotra mengatakan kepada Live Science bahwa menarik bahwa "orbit planet-planet di tata surya kita menunjukkan kekacauan yang sangat lemah."
Dalam karya lain, Lascar dan rekan-rekannya sedang mencari petunjuk apakah jumlah planet di tata surya pernah berbeda dengan yang kita amati sekarang. Terlepas dari semua stabilitas yang tampak hari ini, pertanyaan apakah ini selalu terjadi selama miliaran tahun sebelum kehidupan muncul tetap terbuka.
Baca juga: