Saulės sistemoje planetos – nenuspėjamos ar stabilios?

Kai gimtojoje Žemės planetoje reikalai atrodo kuo toliau, tuo trapesni, gal stabiliau yra kosmose? Jei ne visoje neaprėpiamoje visatos platybėje, tai bent kamerinėje mūsiškės Saulės sistemoje, kur aplink geltonąją žvaigždę zvimbia 8 planetos ir 5 nykštukinės jų kolegės su palydovais, asteroidai, kometos, meteoritai, įvairios tarpplanetinės dulkės, dujos ir dar galai žino kas.

Skraidūnų aplink Saulę elitą neabejotinai sudaro Merkurijus, Venera, Žemė, Marsas, Jupiteris, Saturnas, Uranas ir Neptūnas. Tad mes, žemiečiai, teisėtai galime laikyti save nors nedidelio, bet lokaliu mastu elitinio astronominio klubo nariais. Žemė su jos žmonija ne tik priklauso skraidūnų aplink Saulę elitui, bet ir jau apžvelgiamoje ateityje mėgins užsiimti kaimynių kolonizavimu, pirmas pretendentų eilėje - Marsas.

Kameriniu mūsiškis darinys vadintinas sąlyginai - sumažinus Saulės sistemą 10 milijardų kartų Saulė trauktųsi iki maždaug 14 centimetrų skersmens, už 6 metrų nuo jos skrietų pusės aguonos grūdo

dydžio Merkurijus, 11 metrų - aguonos grūdo dydžio Venera, 15 - panašaus dydžio Žemė. Kraštinis pusės aguonos grūdo dydžio Plutonas atsidurtų už 600 metrų. Bet tai - sumažinus visą sistemą 10 milijardų kartų.

Aplink Saulę skriejančių planetų orbitos labai panašios ir nedaug kuo skiriasi nuo apskritimo. Kai kol kas drausmingai judančiųjų palyginti nemažai, niekas neapsaugotas nuo nepageidautinų atsitiktinumų, pavyzdžiui, kad kokia kometa ar asteroidas kaukštelės į kurią planetą ar net planeta liuobsis į planetą, jei dėl kokių nors priežasčių viena ar net keletas išklys iš savo orbitos. Kaukštelėjimų istorijoje, sakoma, yra buvę ir ne taip jau mažai.

Bet kuriuo atveju šiandien – apie Saulės sistemos realijas bei kosminį mūsų planetos apylinkių stabilumą, jei jau vietinėje Žemės geopolitikoje jo akivaizdžiai ima trūkti.

Skystas vanduo Marse: atrasti upeliai padės suręsti šiltnamius

Amerikos kosmoso agentūros NASA mokslo padalinio vadovas Johnas Gransfildas pareiškė, kad neseniai šios planetos paviršiuje atrastus sūrius šaltinius galima panaudoti vandens išgavimui būsimai žemiečių kolonijai Marse. Kalbėdamas neseniai surengtoje spaudos konferencijoje buvęs astronautas patvirtino „sūrių upelių“ atradimą iš karto kelių Marso ekvatoriuje esančių kraterių šlaituose ir pažymėjo, kad šie vandens ištekliai ypač vertingi būsimiems Raudonosios planetos kolonistams, mat jiems nereiksią su savimi gabentis deguonies bei vandens.

Be abejo, vien dėl to dėlto augalų Marso paviršiuje įveisti nepavyks – planetos atmosferos slėgimas maždaug toks pat, koks jis būtų trijų Everestų aukščio kalno viršūnėje, todėl augalų lapai nepajėgtų sulaikyti vandens. Kita vertus, augalus auginant kokiame nors šiltnamyje, pasėlių laistymui vietinį Marso vandenį naudoti galima. J. Gransfildo teigimu, šiltnamiai galėtų ne tik tiekti maistą, bet ir būtų deguonies bei kitų gyvybiškai svarbių dalykų šaltinis.

Naujo tyrimo rezultatai rodo, kad Marso paviršiuje šiltaisiais sezonais atsiranda skysto vandens. Apie tai liudija aplink Raudonąją planetą skriejančio tiriamojo zondo MRO pateikti spektriniai duomenys. Zondas išanalizavo Marso paviršiuje periodiškai atsirandančių keistų tamsių juostų cheminę sudėtį ir nustatė, kad tai yra ypač sūrus kraterių šlaitais tekantis vanduo. Mokslininkams iki šiol jau buvo žinoma, kad vanduo šioje planetoje egzistuoja ledo pavidalu, tačiau niekam nepavykdavo patvirtinti, kad gali būti ir skysto vandens.

Hipotezė apie skysto vandens buvimą Marse svarstoma seniai kaip ir teorija, esą prieš 4 milijonus metų šioje planetoje būta milžiniško vandenyno. Iš marsaeigio „Curiosity“ gauti duomenys patvirtino, kad skysto vandens esama ir po Marso dirvos paviršiumi.

Naujausi rezultatai patvirtino NASA mokslininkų spėliones, kad keistos tamsios juostos nuotraukose iš Raudonosios planetos iš tiesų yra vandens srautai. Pirmą kartą MRO zondas jas užfiksavo 2010-aisiais – vasaromis šios siauros juostos pailgėja ir išsiplečia ik 5 metrų, gi šaltaisiais sezonais mažėja ir visai išnyksta. Vidutinė Marso temperatūra siekia maždaug minus 80 laipsnių pagal Farenheitą, bet vasarą palei ekvatorių ji gali pasiekti 70 laipsnių. Džordžijos technologinio instituto mokslininkų vertinimu, šiltuoju metų periodu kraterių bei kalvų šlaitais tekantis perchloratų prisodrintas vanduo yra ypač sūrus, todėl jo užšalimo temperatūra gerokai žemesnė negu įprasto vandens.

Pasak mokslininkų, esama trijų galimų šio vandens šaltinių. Perchloratai gali traukti vandenį iš Marso atmosferos, jo šaltinis taip pat gali būti po planetos paviršiumi glūdintis ledas, kai junginyje su druskomis įgyja skystą pavidalą. Taip pat tikėtina, kad esama tam tikro vandeningo sluoksnio, kuris ir maitina druskingus upelius.

Vis dėlto kokie bebūtų šaltiniai, jau galima kalbėti ir apie galimybę atrasti mikrobinių gyvybės formų Raudonojoje planetoje. Manoma, jog gyvybė Žemėje atsirado būtent vandens dėka, todėl didėja tikimybė, kad Saulės sistemoje netoli nuo mūsų planetos egzistuoja nežemiškos gyvybės formos.

Anksčiau pranešta, kad „Curiosity“ surinko duomenų, įrodančių, jog vanduo Marse egzistuoja ne tik ledynuose, bet ir arti planetos paviršiaus. „Curiosity“ taip pat atrado viename riedulių pėdsakų granito bei kitų uolienų, kurios sudaro Žemės kontinentinės žievės pagrindą. Taigi daugėja įrodymų, jog Raudonoji planeta praeityje buvo panaši į Žemę.

Kosminio stabilumo epocha

Mokslininkai tebesiginčija apie tolimą Saulės sistemos ateitį. Žurnale „The Astrophysical Journal“ rugsėjo pabaigoje paskelbtas Havajų universiteto astronomo Richardo Zeebės straipsnis, kuriame tvirtinama, jog Žemei negresia susidūrimas su Merkurijumi. Tokiu būdu neigiama prancūzų astronomo Jacqueso Laskaro išvada, kurią jis padarė po 2009-aisiais atliktų skaičiavimų, kad esama nedidelės galimybės, jog po 3,5 milijardo metų tai gali įvykti.

Ilgalaikis Saulės sistemos stabilumas – vienas iš seniausių dangiškosios mechanikos uždavinių. Planetos amžinai suksis aplink mūsų žvaigždę tomis pačiomis orbitomis ar išsisklaidys? Problema ta, kad nėra analitinio šio klausimo sprendimo būdo, matematiškai įrodyti Saulės sistemos stabilumo neįmanoma. Kol kas težinoma, kad jei ji ir yra, tai labai, labai lėtai. Nėra formulės, kuri padėtų tiksliai nustatyti, kur tiksliai kažkurioje tolimoje atsidurs Žemė, Merkurijus, Jupiteris ar bet kuri kita planeta. Vis dėlto tai nereiškia, kad negalimi jokie svarstymai apie Saulės sistemos ateitį.

Susidomėjimas ilgalaikiu mūsų planetų sistemos stabilumu po ilgos pertraukos sustiprėjo praėjusio amžiaus paskutinį dešimtmetį, kai atsirado pakankamai galingi kompiuteriai ir buvo sukurti efektyvūs skaičiavimo algoritmai. Deja, jų panaudojimą labai riboja aplinkybė, kuri vadinama Saulės sistemos chaotišku elgesiu. Planetų padėtis po milijonų ir milijardų metų labai stipriai priklauso nuo pradinių sąlygų. Apskaičiuota, kad 1 centimetro paklaida apskaičiuojant planetos skriejimo trajektoriją gali lemti 1,5 milijardo kilometrų klaidą įvertinant jos padėtį po 90-100 milijono metų.

1989-aisias J. Laskaras paskelbė darbą, kuriame nurodė, jog įprasti Saulės sistemos evoliucijos maždaug 100 milijonų metų perspektyvoje skaičiavimai nebeveikia dėl chaoso. Vis dėlto praėjus 20 metų šis mokslininkas, įvertinęs chaotiškų įvykių pasikartojimų dažnumą paskelbė keletą darbų, kuriuose palaipsniui tikslino Saulės sistemos ateities paveikslą.

Šie skaičiavimai pateikė keletą įdomių rezultatų. Pavyzdžiui, pasirodė, kad tarp Marso ir Jupiterio orbitų besisukančių nykštukinių planetų Cereros bei Vestos gravitacinė įtaka tokia stipri, o ir pačios jos veikia viena kitą taip chaotiškai, jog visiškai neįmanoma nuspėti mūsų planetos orbitos jau 60 milijonų metų ribose. Tai reiškia, kad svarstyti apie klimatines sąlygas remiantis vien dabartine astronomine padėtimi už šio periodo ribų neįmanoma.

Vis dėlto labiausiai prancūzų mokslininkui rūpėjo išsiaiškinti, kas nutiks Saulės sistemos planetoms praėjus maždaug 5 milijardams metų, tai yra laikotarpiui, kuris prilygsta dabartiniam Saulės sistemos amžiui. 2009-aisiais paskelbtame straipsnyje pateiktas planetų ateities apskaičiavimas remiantis 2501 įvykių scenarijumi. Pavyzdžiui, pagal 1 proc. variantų Merkurijaus orbita darysis vis ilgesnė, planeta pateks į Jupiterio gravitacinę įtaką, ir Merkurijus susidurs su Venera arba Saule. Kitas scenarijus numato Veneros, Merkurijaus arba Marso susidūrimą su Žeme. Pagal J. Laskaro skaičiavimus tai gali nutikti po maždaug 3,34 milijardo metų.

Kartoti J. Laskaro skaičiavimų niekas ilgai nesiėmė dėl paprastos priežasties: toks darbas reikalauja daug laiko ir ypač galingų kompiuterių, priėjimas prie kurių mokslininkams labai apribotas. Tačiau R. Zeebei pasisekė, kai Havajų universitetas įsigijo superkompiuterį „Cray“ ir pavedė jį astronomui testuoti. Per 6 savaites amerikietis mokslininkas sugebėjo apskaičiuoti Saulės sistemos evoliuciją per 5 milijardus metų pagal 1600 pradinių sąlygų variantų.

Tų skaičiavimų pagrindu astronomas priėjo kiek kitų išvadų nei jo kolega prancūzas. Iš tiesų yra 1 procentas tikimybės, kad Merkurijaus orbita ims tįsti. Esama 2 galimybių, kad maždaug po 100 milijonų metų įvyks šios planetos susidūrimas su Venera arba Saule. Vis dėlto nė vienas scenarijus nenumato Merkurijaus ar kitos planetos susidūrimo su Žeme arba mūsų planetos orbitos destabilizavimo. Bet abiejų mokslininkų tyrimų rezultatas rodo, kad didžiausiu galimu Saulės sistemos ramybės drumstėju bus arčiausiai žvaigždės esanti planeta.

Labai tolimos Saulės sistemos ateities skaičiavimai maitina tik abstraktų mokslinį interesą, vis dėlto jie skatina galvoti apie tai, kokiomis įnoringomis astronominėmis sąlygomis atsirado gyvybė Žemėje. Gyvename būtent tokioje Saulės sistemoje, nes kitokioje mūsų egzistavimas būtų neįmanomas.