A Terra provavelmente não deveria existir. Isso ocorre porque as órbitas dos planetas internos do sistema solar - Mercúrio, Vênus, Terra e Marte - são caóticas e os pesquisadores acreditam que esses planetas internos já deveriam ter colidido entre si. Mas isso não aconteceu.
O novo estudo, publicado em 3 de maio na revista Revisão física X, pode finalmente explicar o porquê.
Tendo investigado profundamente os padrões de movimento planetário, os cientistas descobriram que os movimentos dos planetas internos são limitados por certos parâmetros que agem como uma corda que restringe o caos do sistema. Além de fornecer uma explicação matemática para a aparente harmonia em nosso sistema solar, os resultados do novo estudo podem ajudar os cientistas a entender as trajetórias de exoplanetas orbitando outras estrelas.
Os planetas estão constantemente exercendo uma atração gravitacional mútua entre si – e esses pequenos puxões estão constantemente fazendo ajustes sutis nas órbitas dos planetas. Os planetas externos, que são muito maiores, são mais resistentes a pequenos choques e, portanto, mantêm órbitas relativamente estáveis.
O problema das trajetórias internas dos planetas, no entanto, ainda é muito complexo para uma solução exata. No final do século XIX, o matemático Henri Poincaré provou que é matematicamente impossível resolver as equações que descrevem o movimento de três ou mais objetos em interação, também conhecido como “problema dos três corpos”. Como resultado, as incertezas nos detalhes das posições iniciais e velocidades dos planetas aumentam com o tempo. Em outras palavras: você pode pegar dois cenários em que as distâncias entre Mercúrio, Vênus, Marte e a Terra diferem o mínimo, e em um deles os planetas colidem entre si e no outro - divergem em direções diferentes.
O tempo durante o qual duas trajetórias com condições iniciais quase idênticas divergem em uma certa quantidade é chamado de tempo de Lyapunov de um sistema caótico. Em 1989, Jacques Lascard, astrônomo e diretor científico do Centro Nacional de Pesquisa Científica e do Observatório de Paris e co-autor do novo estudo, estimou que o tempo de Lyapunov característico para as órbitas dos planetas no sistema solar interno é apenas 5 milhões de anos.
“Essencialmente, isso significa que você perde um dígito a cada 10 milhões de anos”, disse Lascar à Live Science. Assim, por exemplo, se a incerteza inicial da posição do planeta for de 15 metros, depois de 10 milhões de anos essa incerteza será de 150 metros; após 100 milhões de anos, outros 9 dígitos são perdidos, dando uma incerteza de 150 milhões de quilômetros, equivalente à distância entre a Terra e o Sol. "Basicamente, você não tem ideia de onde está o planeta", disse Lascar.
Embora 100 milhões de anos possam parecer muito tempo, o próprio Sistema Solar existe há mais de 4,5 bilhões de anos, e a falta de eventos – como colisões planetárias ou a ejeção de um planeta de todo esse movimento caótico – há muito tempo intriga cientistas.
Então Laskar olhou para o problema de uma maneira diferente: simulando as trajetórias internas dos planetas ao longo dos próximos 5 bilhões de anos, movendo-se de um momento para o outro. Ele encontrou apenas 1% de chance dos planetas colidirem. Usando a mesma abordagem, ele calculou que levaria em média cerca de 30 bilhões de anos para os planetas colidirem.
Aprofundando-se na matemática, Lascar e seus colegas descobriram pela primeira vez “simetrias” ou “quantidades conservativas” em interações gravitacionais que criam uma “barreira prática para a caótica peregrinação dos planetas”, disse Lascar.
Essas quantidades emergentes permanecem quase constantes e inibem certos movimentos caóticos, mas não os impedem completamente, assim como a borda levantada de um prato diminui a velocidade, mas não impede completamente que a comida caia do prato. Podemos dever essas quantidades pela aparente estabilidade de nosso sistema solar.
Renu Malhotra, professor de ciências planetárias da Universidade do Arizona que não participou do estudo, enfatizou quão sutis são os mecanismos encontrados no estudo. Malhotra disse à Live Science que é interessante que “as órbitas dos planetas em nosso sistema solar exibam um caos excepcionalmente fraco”.
Em outro trabalho, Lascar e seus colegas estão procurando pistas sobre se o número de planetas no sistema solar já foi diferente do que observamos agora. Apesar de toda a aparente estabilidade hoje, a questão de saber se esse sempre foi o caso durante bilhões de anos antes do surgimento da vida permanece em aberto.
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