Zapomnij o obecnym kryzysie. Mogą nadejść cięższe czasy: Merkury spłonie w Słońcu, Wenus odleci w kosmos, a Mars rozpadnie się na kawałki, które zroszą Ziemię śmiercionośnym deszczem. "Nature" publikuje najnowsze symulacje ruchu planet
Czasem porównuje się sferę niebieską do dobrze naoliwionego szwajcarskiego zegara, w którym planety regularnie przemierzają od wieków tę samą niebieską drogę i będą tak robić wiecznie. Jednak, jak wynika z analizy naukowców Obserwatorium Paryskiego, wcale nie ma takiej gwarancji. Układ Słoneczny może się wymknąć spod kontroli.
Zagadka na urodzinach króla Oskara
Od kiedy Izaak Newton w "Principia mathematica" podał prawa, jakie rządzą zarówno ruchem ciał na Ziemi, jak i na niebie, wydawało się, że prognozowanie losów Układu Słonecznego jest tylko kwestią techniczną. Ot, trzeba rozwiązać odpowiednie równania ruchu. Metodę przeprowadzania takich obliczeń podał blisko sto lat później francuski matematyk Pierre-Simon Laplace. W swej "Mechanice nieba" pisał:
"Możemy uważać, że obecny stan Wszechświata jest wyznaczony przez jego przeszłość i jednoznacznie wyznacza jego przyszłość. Inteligencja, która by w danym momencie znała wszystkie siły, przez które jest ożywiona, oraz wzajemne położenia bytów ją tworzących i przy tym byłaby dostatecznie obszerna, by te dane poddać analizie, mogłaby w jednym wzorze objąć ruch największych ciał Wszechświata i najmniejszych atomów; nic nie byłoby dla niej niepewne i zarówno przyszłość, jak i przeszłość byłyby dostępne dla jej oczu".
Te słowa zdawała się potwierdzać biegłość, z jaką astronomowie już wtedy potrafili obliczać czas przyszłych zaćmień, planetarnych koniunkcji i tory lotu komet.
Wkrótce okazało się jednak, że w praktyce idei Laplace'a nie daje się zrealizować. Równania różniczkowe opisujące ruch ciał związanych siłami grawitacji są tak skomplikowane, iż nikt nie był w stanie znaleźć ich ogólnych rozwiązań. Dla dwóch ciał - np. Słońca i Ziemi - zadanie było banalnie proste, ale już przy trzech stawało się zbyt trudne. W drugiej połowie XIX w. był to jeden z największych nierozwiązanych problemów, z jakimi zmagali się matematycy.
Kiedy w 1885 r. organizowano konkurs matematyczny dla uczczenia zbliżających się 60. urodzin króla Szwecji Oskara II (wielkiego orędownika nauki), jedno z pytań dotyczyło właśnie znalezienia rozwiązań dla ruchu planet. Nagrodę 2500 koron zgarnął francuski matematyk Henri Poincaré, choć nie dał pełnej odpowiedzi. Co więcej, zdumiony odkrył, że w niektórych sytuacjach nie sposób jest obliczyć położeń planet, bo we wzorach pojawiają się matematyczne szeregi, które są rozbieżne, tj. ich suma dąży do nieskończoności.
Nawet milimetrowy rozmiar ma znaczenie
Przypominało to zjawisko rezonansu, w którym amplitudy drgań w układzie rosną nieograniczenie. W rezonansie mała przyczyna może wywołać dramatycznie duży skutek - np. oddział żołnierzy wkraczający miarowym krokiem na most może go tak rozkołysać, że cała konstrukcja się zawali.
Okazało się, że w podobne rezonanse obfituje też nasz Układ Słoneczny. Drobne zakłócenie może całkowicie rozstroić harmonijny ruch planet. Z tego też powodu nie sposób obliczyć precyzyjnych położeń ciał niebieskich po upływie więcej niż 10 mln lat. Można się jedynie pokusić o statystyczną prognozę. Najnowszą stawiają w ostatnim "Nature" francuscy fizycy Jacques Laskar i Mickaël Gastineau z Obserwatorium Paryskiego.
Wcześniejsze numeryczne analizy pokazały, że cztery zewnętrzne wielkie planety (Jowisz, Saturn, Uran, Neptun) przez tysiące miliardów lat będą krążyć stabilnie. Nie da się jednak tego powiedzieć o skalistych planetach bliższych Słońcu - Merkurym, Wenus, Ziemi i Marsie. One mogą płatać psikusy.
Potencjalnym prowodyrem jest maleńki Merkury, najszybsza planeta. Jej peryhelium - punkt orbity położony najbliżej Słońca - co tysiąc lat przesuwa się o 1,5 stopnia. Jak wynika z obliczeń Francuzów, może się zsynchronizować się z ruchem peryhelium Jowisza, najbardziej masywnej z planet, a to doprowadzi do groźnego rezonansu. Jowisz jest w stanie "rozkołysać" Merkurego i znacznie wydłużyć jego obecną orbitę.
Kiedy Mars będzie szybszy od kuli karabinowej
Naukowcy przeprowadzili 2501 symulacji. Każdą z nich zaczynali od nieco innych parametrów orbity Merkurego, bo jej obecne rozmiary znamy tylko z dokładnością do kilku metrów. A jak się okazało, nawet różnica kilku milimetrów może mieć decydujące znaczenie dla losu Układu Słonecznego.
W kilku symulacjach Merkury spadał na Słońce lub uderzał w Wenus. - Jeśli to kiedyś nastąpi i ktoś jeszcze będzie żył na Ziemi, zobaczy na niebie błysk światła, planety połączą się w jedno ciało, trochę większe niż Wenus - mówi BBC prof. Laskar. Jego zdaniem taka katastrofa nie zagroziłaby Ziemi.
W innej symulacji dochodzi jednak do zakłócenia ruchu Marsa, który zostaje zepchnięty w kierunku Ziemi. - Zderzenie oznaczałoby kompletną dewastację naszej planety - komentuje w BBC prof. Laskar. - Mars zbliży się z prędkością 10 km na sekundę, dziesięć razy szybciej niż kula karabinowa.
Nawet jak nie trafi w nas bezpośrednio, to siły pływowe rozerwą go na kawałki, a te zbombardują Ziemię.
Już raz w swej historii Ziemia przeżyła taką kolizję (w jej wyniku ok. 4,5 mld lat temu powstał Księżyc).
Można się tylko pocieszać, że zgodnie z obliczeniami Francuzów ryzyko takich katastrofalnych wydarzeń wynosi jak 1 do 100, a nastąpią one nie wcześniej niż za miliard lat. Z drugiej strony, naukowcy w ogóle nie brali pod uwagę zakłóceń zewnętrznych - np. bliskiego przejścia innej gwiazdy. W równaniach mechaniki niebieskiej jest jeszcze wiele niewiadomych.
Czarny scenariusz: Tak mogłoby wyglądać zderzenie Wenus z Ziemią Piotr Cieśliński Źródło: Gazeta Wyborcza
|
Przyszłość 
