Esa imagen hace que las órbitas del planeta parezcan tan ordenadas y fijas. ¿Podría la teoría del caos meterse con esa precisión mecánica? Zoonar / Thinkstock Advertencia justa:si levanta las cejas con exasperación cada vez que alguien menciona el "efecto mariposa, "entonces es posible que desee dejar de leer ahora. Si, sin embargo, te gusta pinchar al negro, misterioso vientre del universo para ver qué sucede, entonces por favor continúe.
Todos sabemos que los planetas del sistema solar giran alrededor del sol en calma, de manera ordenada. De hecho, los planetas se mueven con tal precisión mecánica que los astrónomos pueden calcular las características orbitales:tránsitos, eclipses, alineaciones - con certeza. ¿Quieres una lista de eclipses solares para los próximos 10? 000 años? No hay problema.
Ahora digamos que quiere mirar más hacia el futuro, no miles de años, pero miles de millones. Entonces, ¿cómo se mantienen esas polvorientas tablas astronómicas? No muy bien, si se tienen en cuenta los principios de la teoría del caos. Teoría del caos dice que pequeñas entradas en un sistema enormemente complejo pueden producir salidas a gran escala. Este es el efecto mariposa antes mencionado:cuando una mariposa bate sus alas en América del Sur, una tormenta eléctrica puede desarrollarse a unos pocos continentes de distancia, sobre Brisbane, Australia, digamos. Algunos científicos ahora proponen que la evolución del sistema solar puede adherirse a la teoría del caos y que, camino, camino, camino hacia el futuro, La Tierra podría chocar con Venus o Marte.
Los científicos que hicieron esta propuesta en una edición de 2009 de Nature, Jacques Laskar y Mickaël Gastineau, estaban trabajando en el Observatorio de París. Pero los científicos no utilizaron ninguno de los telescopios del observatorio para generar sus datos. En lugar de, se cernieron sobre las computadoras, incluida la supercomputadora JADE ubicada en Centre Informatique National de l'Enseignement Supérieur, o CINES (Centro Nacional de Computación para la Educación Superior e Investigación).
Toda esa potencia informática puede parecer excesiva, la versión científica de un muscle car, hasta que te des cuenta de lo que estaban tratando de calcular. Tiene que ver con Newton ley universal de la gravitación .
¿Recuerda cómo Sir Isaac nos dijo que existe una fuerza universal de gravitación entre dos objetos cualesquiera? Esta fuerza es directamente proporcional a las masas de los objetos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Luego propuso que la gravedad del sol es lo que mantiene a los planetas en sus órbitas. Pero, según la propia ley de Newton, los planetas y todos los demás objetos del sistema solar, incluyendo lunas y asteroides, también deben trabajar un poco de magia de gravedad entre sí. ¿Podría la compleja interacción de esas fuerzas hacer que la estabilidad del sistema solar se degrade con el tiempo? A corto plazo, no. Incluso durante períodos más largos, Los astrónomos generalmente creían que el sistema solar se mantendría estable.
Luego, unos pocos cosmólogos locos empezaron a preguntarse si la teoría del caos se aplicaba a las órbitas planetarias. Si es así, los pequeños cambios en los movimientos planetarios podrían magnificarse con el tiempo hasta convertirse en algo sustancial. ¿Pero cuánto tiempo tomaría? ¿Miles de años? Millones Miles de millones?
Para responder a esa pregunta, deberías tener en cuenta los movimientos de todos los planetas, así como todas las fuerzas que se ejercen a medida que se produce ese movimiento. Entonces tendrías que dejar que el sistema solar funcione, como un reloj, de modo que los planetas recorrieron cientos de miles de órbitas. Mientras esto ocurría, necesitaría rastrear datos clave sobre cada planeta. Uno de los datos más importantes a recopilar sería excentricidad orbital - la medida de cuánto se desvía un planeta de una forma perfectamente circular - porque la excentricidad determina si dos planetas ocupan el mismo espacio aéreo y corren el riesgo de tener un encuentro cercano.
¿Crees que podrías ejecutar una simulación de este tipo en tu cabeza o con un modelo de escritorio del sistema solar? Probablemente no. Sin embargo, una supercomputadora puede por eso Laskar y Gastineau seleccionaron la supercomputadora JADE para hacer su trabajo pesado. Sus insumos consistieron en 2, 501 escenarios orbitales, donde cada uno alteró la órbita de Mercurio por unos pocos milímetros [fuente:Laskar y Gastineau]. Eligieron Mercurio porque, como el enano del sistema solar, es el mayor empujón y porque su órbita se sincroniza con la de Júpiter para crear cambios que se propagan por todo el sistema solar.
Para cada escenario hipotético, rastrearon el movimiento de todos los planetas durante más de 5 mil millones de años (la esperanza de vida estimada del sol), dejar que la computadora haga todos los cálculos complejos. Incluso con la CPU de alta potencia en la unidad JADE, cada solución requirió cuatro meses de computación para generar resultados.
Por suerte para la vida en la Tierra, el sistema solar permanece estable en el 99 por ciento de los escenarios de la pareja francesa:ningún planeta se pone en curso de colisión o es expulsado de sus órbitas [fuente:Laskar y Gastineau]. Pero en el 1 por ciento de ellos, donde el caos orbital tiene el mayor efecto acumulativo, La órbita de Mercurio se vuelve lo suficientemente excéntrica como para causar cambios catastróficos en el sistema solar. Algunas de esas catástrofes solo involucran a Mercurio, que podría chocar contra el sol o salirse de su órbita y lanzarse al espacio. Pero otro, Los escenarios más preocupantes se desarrollan con la colisión de la Tierra con Marte o Venus. Una colisión con Venus ocurriría a través de cinco pasos, todo lo cual ilustra los efectos acumulativos del caos orbital [fuente:Laskar y Gastineau]:
Si existe un caos orbital, sus efectos no se pueden ver en períodos de tiempo cortos. Pero los astrónomos están reuniendo otras pistas sobre la inestabilidad del movimiento planetario. En febrero de 2012, La nave espacial Venus Express de la Agencia Espacial Europea miró a través de las densas nubes venusianas esperando ver ciertas características de la superficie que deberían haber estado allí, basado en datos de Magellan tomados 16 años antes. En lugar de, esas características fueron desplazadas por 12 millas (20 kilómetros), sugiriendo que la rotación del planeta se está desacelerando. Los astrónomos señalan la alta presión atmosférica del planeta y los fuertes vientos, que crean fricción en la superficie, como una posible causa. Si los datos son correctos, un día en Venus puede tener ahora casi 250 días terrestres [fuente:Atkinson].
Concepto artístico de Dawn orbitando Vesta. Los astrónomos están bastante interesados en saber si el asteroide masivo podría tener un encuentro violento con el asteroide Ceres. Imagen cortesía de NASA / JPL-Caltech Por supuesto, ninguna de estas predicciones puede ser precisa en absoluto. En 2011, cuando la nave espacial Dawn de la NASA se puso en órbita alrededor del asteroide Vesta, Laskar comprobó las caóticas interacciones entre Vesta y su compañero asteroide Ceres, y entre los dos grandes asteroides y los planetas. Lo que concluyó fue que las interacciones entre Vesta y Ceres amplificarán rápidamente incluso el más mínimo de los errores de medición, haciendo imposible predecir las órbitas planetarias - y las amenazas de colisiones - más allá de 60 millones de años en el futuro [fuente:Shiga]. Si bien las colisiones entre Vesta y Ceres parecen probables en estos escenarios, lo que sucede con los planetas es incierto en el mejor de los casos.
Entonces, ¿Qué significa esta información aparentemente contradictoria? Primero, el sistema solar está lleno de muchas cosas y todos estos objetos, de acuerdo con las leyes de Newton, ejercen fuerzas el uno sobre el otro. Segundo, estas fuerzas pueden cambiar las órbitas planetarias, mucho, incluso si no podemos medir esos cambios a lo largo de la historia de la humanidad. Finalmente, y este es divertido el universo no genera (ni destruye) mundos pacíficamente, pero en serio, realmente violentamente.
De hecho, los astrónomos tienen evidencia de que otros sistemas solares se autodestruyen. En 2008, un equipo del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica vio un planeta del tamaño de Saturno orbitando una estrella en la constelación de Centauro que emitía demasiado calor para su tamaño. Los científicos creen ahora que el gran planeta todavía irradia cantidades masivas de calor como resultado de una colisión con un protoplaneta del tamaño de Urano en el pasado reciente de ese sistema estelar.
En 2009, El telescopio espacial Spitzer de la NASA detectó las secuelas de una gran combinación entre un objeto del tamaño de nuestra luna y otro del tamaño de Mercurio a unos 100 años luz de distancia en la constelación de Pavo (el pavo real). Los instrumentos en Spitzer detectaron las firmas reveladoras de sílice amorfa, una sustancia que se forma en la Tierra cuando los meteoritos chocan contra el suelo.
Incluso si nuestro sistema solar no sucumbe al caos orbital y al choque de los planetas interiores como un billar, puede que no nos dirijamos a un final feliz. En 5 mil millones de años, cuando el sol agota su suministro de combustible, nuestro cálido, El maravilloso rincón del universo comenzará a ponerse bastante incómodo. No mucho después de eso, desapareceremos en el vientre de nuestra estrella en rápida expansión y seremos tragados enteros. De cualquier manera, colisión inducida por el caos o muerte estelar, nuestro pequeño mundo azul no se apagará con un gemido, pero con una explosión.
Escribir esto me hizo pensar en una frase que solía leer cuando era niño:"la precisión mecánica del universo". Aparentemente, el universo no funciona con la tranquila regularidad de un segundero arrollador. A medida que los telescopios espaciales y las supercomputadoras miran a través del cosmos y hacia el futuro, estamos encontrando una inquietud, universo incierto. Pero no deje de pagar sus impuestos todavía, parece que el Servicio de Impuestos Internos no desaparecerá pronto.
