Hay un 1% de posibilidades de que Mercurio, Venus, Marte o la Tierra choquen en unos 3300 millones de años

Dibujo20090611_earth_collision_excentricity_increase_mercury_orbit_collision_venus

Todas las simulaciones por ordenador de la mecánica celeste del sistema solar indican que la trayectoria del planeta Mercurio es la más inestable de todas. Las mejores simulaciones hasta el momento indican que hay un 1% de posibilidades de que su excentricidad crezca en los próximos 5000 millones de años (antes de que el Sol se convierta en gigante roja) provocando inestabilidades en los planetas menores, como su colisión contra Venus, o que Venus colisione con la Tierra, o incluso que Marte colisione con la Tierra. Ninguno llegaremos a verlo pero a todos nos gusta pensar que hay un 99% de posibilidades de que el sistema solar sea estable hasta que el Sol empiece a hacer de las suyas. Nos lo comenta el especialista Gregory Laughlin, “Planetary science: The Solar System’s extended shelf life,” News and Views, Nature 459: 781-782, 11 June 2009 , siendo el artículo técnico J. Laskar, M. Gastineau, “Existence of collisional trajectories of Mercury, Mars and Venus with the Earth,” Nature 459: 817-819, 11 June 2009 . Por cierto, en Science Now también se hacen eco de la noticia, Phil Berardelli, “Solar System on a Collision Course,” ScienceNOW Daily News, 10 June 2009 .

Las simulaciones numéricas más precisas del movimiento de los planetas en el Sistema Solar dejan de ser válidas tras unas decenas de millones de años. No tiene sentido calcular una única trayectoria más allá debido a nuestras incertidumbres en la posición y velocidad exactas de los planetas ahora mismo. Si se quiere estudiar la estabilidad del sistema solar a más largo plazo hay que recurrir a simulaciones de Montecarlo en las que se perturbe aleatoriamente las condiciones iniciales dentro de sus márgenes de error sistemáticos. Sólo los resultados promediados estadísticamente tienen algún valor predictivo.

Dibujo20090610_newtonian_top_relativistic_plus_moon_bottom_both_Mercury_eccentricity_sLaskar y Gastineau han simulado en un supercomputador todo el sistema solar, incluyendo la luna y la corrección postnewtoniada debido a la teoría de Einstein durante 5000 millones de años (han estudiado 2501 órbitas). La figura de la izquierda, arriba, muestra la excentricidad máxima de Mercurio cuando sólo se aplican las leyes de Newton a todos los planetas, y abajo el nuevo resultado relativista incluyendo la luna. En concreto son solo 201 órbitas en las que se ha variado sólo la posición de Mercurio, aletariomente, en un intervalo de [-380,380] cm (sí, has leído bien, centímetros). Un cambio tan pequeño y en 5000 millones de años las diferencias son enormes.

Lo más relevante es que las nuevas simulaciones muestran que la excentricidad máxima de Mercurio fluctúa mucho menos de lo que se pensaba, aún así, a partir de unos 3000 millones de años, 121 simulaciones muestran excentricidades muy grandes y de ellas 34 acaban con una colisión planetaria. En las 2501 simulaciones realizados, el 1% presenta colisiones de Mercurio con el Sol, de Mercurio con Venus, de Venus con la Tierra, e incluso de Marte con la Tierra.

Por cierto, los autores del artículo confiesan que 14 de las 2501 simulaciones en un supercomputador todavía no habían acabado (cuando escribieron el artículo y no sabían cuando acabarán), no han alcanzado 5000 millones de años (porque necesitan pasos de tiempo extremadamente pequeños). Curioso. Realmente curioso, pero inútil. Literalmente “At the time of writing, 14 of these have not yet reached 5 Gyr and may still be running for a few months, as their step size is greatly reduced.”

En resumen, el sistema solar nos parece eterno, pero ni el Sol lo es, ni los planetas interiores lo son ncesariamente. El más “inestable,” como es de esperar, es Mercurio. La estabilidad del sistema solar seguirá requierendo supercomputadores a pleno rendimiento durante muchos años.

En este blog ya hablamos de resultados anteriores de Gregory Laughlin en ”¿Es estable el Sistema Solar? (o Mercurio y Venus colisionarán, y Marte abandonará el Sistema Solar, según simulaciones numéricas)” (Publicado por emulenews en Mayo 22, 2008).

3 Comentarios

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MolokMolok

La noticia es un poco “misleading”. Lo que la simulación dice es que hay un 1% de posibilidades de que la órbita de Mercurio se vuelva inestable en los próximos 3.3 gigaaños, no que colisione con la Tierra con un 1%, que no es lo mismo. Por cierto, dentro de 3.3 gigaaños, el Sol estará camino de convertirse en gigante roja, así que lo de menos es la inestabilidad de las órbitas de los planetas a tan largo plazo.

Saludos y felicidades por el blog…de lo mejor sobre ciencia (de la de verdad) en español.

emulenewsemulenews

Gracias, Molok, quizás ni el título ni el contenido son correctos.

Las simulaciones numéricas de Laskar y Gastineau indican que hay alrededor de un 1% de posibilidades de que los planetas interiores del Sistema Solar se vuelvan orbitalmente inestables en los próximos 5000 millones de años. La razón es una resonancia (técnicamante llamada secular) entre las órbitas de Júpiter y Mercurio. El resultado que Mercurio presentará órbitas muy excéntricas, en dicho caso, en unos 3000 millones de años. En los 2000 millones de años restantes se producen diferente tipo de colisiones planetarias (no necesariamente involucrando la Tierra, pero que la afectarán a su órbita) e incluso expulsiones de planetas fuera del sistema solar. Los autores estiman que en el 25% (del 1%) la Tierra sufrirá una colisión (aunque este resultado es poco fiable estrictamente a partir del artículo).

No sé si el comentario aclara algo más. En cualquier caso os copio algunos trozos del artículo original en inglés (para que puedan disfrutar los que no tengan acceso a Nature, y para abrir boca al resto).

[c&p;uk] “The result of the simulations (…) leads us to propose that the probability of a large increase in the eccentricity of Mercury is about 1%. It remains difficult to evaluate the probability of a collision involving the Earth within 5 Gyr. Indeed, although we studied variations around solution S-468 that lead to collision with the Earth in about 25% of the cases.

The essential trigger for the collisional trajectories of Mars and Venus with the Earth is the great increase in Mercury’s eccentricity. If this increase leads rapidly to a collision with the Sun or with Venus the remaining part of the Solar System is not much affected. However, in some less frequent events, the eccentricity increase of Mercury leads to a total destabilization of the inner Solar System.”

[c&p;uk] “Among these 2,501 solutions that are compatible with our best knowledge of the Solar System, in 20 the eccentricity of Mercury increased beyond 0.9. (…) Solution S-947 reached 5 Gyr without collision, although a close encounter (closest approach, 6,500 km) occurred between Mercury and Venus at 4.9 Gyr. In S-915, S-210 and S33, Mercury collided with the Sun at 4.218, 4.814 and 4.314 Gyr, respectively, whereas in S-812, Mercury collided with Venus at 1.763 Gyr.

The most notable solution is S-468, in which a close encounter of Mars with the Earth with a closest approach of only 794 km occurs at 3.3443 Gyr (Fig. 2). Such a close approach would be disastrous for life on the Earth, with a possible tidal disruption of Mars and subsequent multiple impacts on the Earth18, 19, but we also searched for more direct collisions. We integrated 201 different versions of S-468, starting at 3.344298 Gyr. Within 100 Myr, five cases lead to the ejection of Mars from the Solar System (semi-major axis >100 au) and the remaining 196 solutions end in collision, with the following distribution: Sun–Mercury, 33; Sun–Mars, 48; Mercury–Venus, 43; Mercury–Earth, 1; Mercury–Mars, 1; Venus–Earth, 18; Venus–Mars, 23; Earth–Mars, 29.

The most surprising collision is the one of Venus with the Earth, which occurs in five-stage process. The first step is the increase in the eccentricity of Mercury, obtained through perihelion resonance with Jupiter at 3.137 Gyr. This step is essential. The eccentricity increase of Venus, the Earth and Mars, is then obtained through secular resonances among the inner planets while the eccentricity of Mercury decreases between 3.305 and 3.325 Gyr. Once Mars and the Earth acquire large eccentricities, close encounters occur and collisions become possible. The collision with Mars does not occur, but several close encounters lead to the diffusion of Mars’s semi-major axis until secular resonances produce a decrease in the eccentricity of Mercury together with an additional increase in the eccentricity of Venus and the Earth at about 3.347.3 Gyr. At this point, close encounters between Venus and the Earth occur, with several exchanges of the planets’ orbits before a final collision at 3.352891 Gyr.”

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