‘Simetrías’ secretas protegen a la Tierra
En un Sistema Solar interno reinado por el caos, los investigadores encontraron simetrías secretas que protegen a la Tierra de lo inesperado.
Si se trata de posibilidades, la Tierra simplemente no deberá de existir debido a que las órbitas de los planetas interiores del Sistema Solar son extremadamente caóticas. Los modelos han sugerido que Mercurio, Venus, la Tierra y Marte simplemente ya deberían de haber colisionado entre sí. No obstante, como bien sabemos, esto no ha sucedido y finalmente sabemos por qué.
El problema de los tres cuerpos
Un error muy grave que podemos cometer es pensar que el Sistema Solar es un simple conjunto de una estrella y sus planetas girando sincrónicamente alrededor de ella. No hay nada más que reduccionismo en esto y en cambio, nuestro hogar cósmico es mucho más complejo. En este momento estamos siendo sometidos ante los tirones gravitacionales que el Sol ejerce sobre nosotros, pero también estamos en una batalla constante contra las influencias de los demás planetas.
Los planetas mas grandes como los gigantes gaseosos (Júpiter y Saturno) y helados (Urano y Plutón) son tan enormes que las pequeñas perturbaciones que otros planetas más pequeños ejercen sobre ellos, no les causa una desestabilización en sus órbitas. Pero otra historia sucede en el sistema solar interior, donde las masas planetarias son mucho más pequeñas.
El problema de las trayectorias internas de los planetas es a la fecha uno de los misterios sin resolver del Sistema Solar y está influido por el llamado “problema de los tres cuerpos”, que ni el mismísimo Isaac Newton pudo resolver. Tal problema consiste en determinar las posiciones y velocidades de tres cuerpos, de cualquier masa, y que están sometidos a una atracción gravitacional mutua.
Determinar tales posiciones y velocidades para dos cuerpos dados tiene una solución gracias al cálculo integral de Newton, pero el problema viene cuando se introduce un tercer cuerpo, entonces el caos parece reinar y la incertidumbre con respecto de las posiciones iniciales aumenta entre más pase el tiempo. Y regresando al Sistema Solar, cabe decir que hay más de tres cuerpos (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) influidos por gravitaciones mutuas que generan perturbaciones en sus órbitas debido a su cercanía y tamaños pequeños.
El problema de los tres cuerpos está altamente asociado al caos, de ahí surge la Teoría del Caos. En ese sentido, es posible tomar dos escenarios en los que las distancias entre Mercurio, Venus, Tierra y Marte, difieren en la más mínima cantidad: en un escenario los planetas chocan entre sí y en el otro se separan violentamente.
Y no es una exageración, pues Jaques Laskar, astrónomo que ha dedicado sus estudios para tratar de entender el sistema caótico derivado del problema de los tres cuerpos, ha calculado el tiempo característico Lyapunov de las órbitas planetarias. Dicho valor hace referencia a la incertidumbre inicial en la posición de los cuerpos y cómo esta afecta con el paso del tiempo.
“Si la incertidumbre inicial en la posición de un planeta es de 15 metros, 10 millones de años después esta incertidumbre sería de 150 metros; en 100 millones de años más se pierden otros 9 dígitos, dando una incertidumbre de 150 millones de kilómetros, equivalente a la distancia entre la Tierra y el Sol”, explica Laskar. Para dicho momento, básicamente, no tienes ni dea de dónde está el planeta.
Si bien 100 millones de años pueden parecer una eternidad, hay que tomar en cuenta que nuestro hogar tiene una edad de 4 mil 500 millones de años. Esta es la razón de que los astrofísicos piensen que la Tierra ya debería haber colisionado violentamente con los demás planetas interiores.
Ataduras que inhiben el caos
Laskar abordó el problema de una manera distinta, simuló las trayectorias internas de los planetas durante los próximos 5 mil millones de años y encontró sólo un 1% de probabilidad de colisión. Según su nuevo enfoque, los planetas tardarán 30 mil millones de años en rendirse ante el caos, así que puede estar tranquilo.
En la nueva simulación Laskar y sus colegas identificaron por primera vez ‘simetrías’ o ‘cantidades conservadas’ en las interacciones gravitatorias que en palabras simples, crean una barrera práctica en el caótico deambular de los planetas. Tales cantidades en las interacciones, permanecen casi constantes e inhiben ciertos movimientos caóticos, aunque no los evitan por completo.
Parece que a final de cuentas, dentro del imperante caos también podemos encontrar cierta estabilidad, a la cual debemos agradecer pues es la que mantiene a la Tierra en pie de lucha contra las perturbaciones gravitacionales de los demás planetas.
Referencias: Laskar, J. et al. Timescales of Chaos in the Inner Solar System: Lyapunov Spectrum and Quasi-integrals of Motion. Physical Review X.