地球可能不应该存在。 这是因为太阳系的内行星——水星、金星、地球和火星——的轨道是混乱的，研究人员认为这些内行星现在应该已经相互碰撞了。 但这并没有发生。
这项新研究于 3 月 日发表在期刊上 物理评论X，终于可以解释为什么了。
在深入研究行星运动模式后，科学家们发现内行星的运动受到某些参数的限制，这些参数充当限制系统混乱的系绳。 除了为我们太阳系中明显的和谐提供数学解释外，这项新研究的结果可能有助于科学家了解系外行星围绕其他恒星运行的轨迹。
行星不断地相互施加引力——这些小拖船不断地对行星的轨道进行微妙的调整。 大得多的外行星更能抵抗小的冲击，因此保持相对稳定的轨道。
然而，行星内部轨迹的问题仍然过于复杂，无法得到精确的解决方案。 19世纪末，数学家亨利·庞加莱证明，描述三个或更多相互作用物体运动的方程在数学上是不可能求解的，也称为“三体问题”。 因此，行星初始位置和速度细节的不确定性会随着时间的推移而增加。 换句话说：您可以考虑两种情况，其中水星、金星、火星和地球之间的距离差异最小，其中一种情况下行星相互碰撞，而另一种情况下 - 向不同的方向发散。
初始条件几乎相同的两条轨迹相差一定量的时间称为混沌系统的李雅普诺夫时间。 1989 年，国家科学研究中心和巴黎天文台的天文学家兼科学主任、这项新研究的合著者雅克·拉斯卡德估计，内太阳系行星轨道的李亚普诺夫特征时间为只有五百万年。
“从本质上讲，这意味着你每 10 万年就会失去一位数字，”拉斯卡告诉 Live Science。 因此，例如，如果行星位置的初始不确定性为 15 米，那么 10 万年后，该不确定性将为 150 米； 100 亿年后，又丢失了 9 位数字，给出了 150 亿公里的不确定性，相当于地球和太阳之间的距离。 “基本上，你不知道地球在哪里，”拉斯卡说。
虽然 100 亿年似乎很长一段时间，但太阳系本身已经存在了超过 4,5 亿年，并且缺乏事件——例如行星碰撞或行星从所有这些混乱运动中弹射出来——长期以来一直困扰着人们科学家们。
然后拉斯卡以不同的方式看待这个问题：通过模拟行星在未来 5 亿年内的内部轨迹，从一个时刻移动到下一个时刻。 他发现行星碰撞的可能性只有 1%。 用同样的方法，他计算出行星碰撞平均需要大约 30 亿年。
拉斯卡和他的同事们深入研究数学，首次发现了引力相互作用中的“对称性”或“守恒量”，它们创造了“行星混乱漫游的实际障碍”，拉斯卡说。
这些涌现量几乎保持不变并抑制某些混乱运动，但不能完全阻止它们，就像餐盘的凸起边缘减慢但不能完全防止食物从盘子上掉下来一样。 我们可以将这些数量归功于我们太阳系的表观稳定性。
未参与这项研究的亚利桑那大学行星科学教授 Renu Malhotra 强调了这项研究中发现的机制是多么微妙。 马尔霍特拉告诉 Live Science，有趣的是“我们太阳系中行星的轨道表现出异常微弱的混沌。”
在其他工作中，拉斯卡和他的同事们正在寻找线索，以了解太阳系中行星的数量是否与我们现在观察到的不同。 尽管今天表面上很稳定，但在生命出现之前的数十亿年中是否一直如此的问题仍然悬而未决。
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