Dicen hallar pruebas de que el Sistema Solar es caótico
Encuentran pruebas geológicas en la Tierra de pasadas inestabilidades del Sistema Solar.
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Científicos de University of Wisconsin-Madison y Northwestern University dicen haber encontrado pruebas geológicas de que el Sistema Solar es un sistema caótico. Habrá que esperar un tiempo para poder considerar si las pruebas aportadas son suficientes o si se encuentran más.
Desde que se desarrolló la mecánica celeste basada en la ley de la gravedad de Newton, siempre se ha planteado si el Sistema Solar es estable o no. Desde un punto de vista teórico esta pregunta era muy difícil de contestar porque no se conocían soluciones analíticas para más de dos cuerpos. Incluso sólo recientemente se han conseguido soluciones parciales de este tipo para un sistema de tres cuerpos con restricciones.
Hasta hace sólo unas décadas no se conocía el caos determinista, que es un corpus teórico que permite estudiar sistemas complejos, incluyendo un sistema gravitatorio con varios cuerpos o un sistema meteorológico. Pero las soluciones a estos sistemas caóticos no se obtienen analíticamente, sino numéricamente a través de un sistema computacional.
Uno de los aspectos del caos determinista es que el sistema que es caótico posee efecto mariposa. Es decir, una pequeña variación en las condiciones iniciales da como resultado un estado muy distinto al cabo del tiempo. El nombre proviene de una símil usado para explicar el sistema meteorológico (que es caótico), que dice que el batir de las alas de una mariposa en la selva amazónica termina provocando un ciclón en Asia.
En 1988 unos cálculos numéricos mostraron que la órbita de Plutón era caótica, por lo que se pensó que quizás el propio Sistema Solar fuera caótico.
En 1989 Jacques Laskar hizo una propuesta sobre la posibilidad de que el Sistema Solar fuese caótico (a partir de ahora siempre entenderemos “caos” como “caos determinista”), de tal modo que exhibiría efecto mariposa. Además, esto daría cuenta de pequeñas variaciones en los parámetros orbitales de los planetas a lo largo de millones de años, lo que provocaría algunos de los cambios climáticos que experimento la Tierra en el pasado y que están reflejados en el registro geológico.
Siguiendo la propuesta de Laskar algunos científicos han buscado desde entonces pruebas que corroborasen la propuesta sin mucho éxito.
Lo malo es que un sistema caótico no es estable y la habitabilidad de los planetas se puede ir al traste en un momento dado. Pero la Tierra ha mantenido la habitabilidad para la vida durante 3800 millones de años, lo que indicaría una gran estabilidad a largo plazo, al menos groso modo.
Si algo nos está diciendo el descubrimiento de los más de 3000 exoplanetas es que los modelos teóricos de formación de sistemas solares que teníamos eran una basura, posiblemente debido al sesgo que teníamos de tratar de que todos los sistemas planetarios se parecieran al nuestro. Ahora hemos descubierto que casi ningún sistema planetario se parece al nuestro (aunque hay sesgo observacional).
Ahora empezamos a sospechar que la formación y evolución de planetas en los sistemas es algo mucho más accidentado e impredecible de lo que suponíamos. Los planetas se pueden formar en un sitio y luego migrar a otro lado. Alguno incluso puede ser expulsado del sistema y terminar vagando por el espacio, por siempre o hasta ser capturado por otra estrella.
Podemos esperar unos millones de años para comprobar si el Sistema Solar es estable y en qué medida. O, por el contrario, podemos buscar pruebas de esos cambios en los parámetros orbitales en el registro geológico. Esto es lo precisamente han hecho los científicos antes mencionados.
En concreto han analizado rocas sedimentarias de caliza y pizarra de hace 90 millones de años en la formación Niobrara que está en Colorado. Afirman haber encontrado la primera prueba a favor de la teoría del Sistema Solar caótico.
El descubrimiento, si se confirma, permitirá no sólo comprender mejor la mecánica del Sistema Solar, sino que además proporcionará una forma de medir el tiempo geológico y permitirá una mejor comprensión en la relación entre variaciones orbitales y el clima en la escala geológica.
Stephen Meyers (UW-Madison) y sus colaboradores encontraron en esas rocas pruebas de lo que parece ser una transición resonante entre la Tierra y Marte que se dio hace 87 millones de años. Este tipo de transición es precisamente la que se espera que se dé como consecuencia del caos determinista en un sistema planetario.
En este caso se trataría del tirón gravitatorio que cada planeta efectúa sobre el otro en cada oposición y que se da cuando sus órbitas están próximas, como el caso de Marte y la Tierra. El efecto es muy poco intenso en cada ocasión, pero con el tiempo puede provocar grandes cambios en la locación y orientación del eje del planeta respecto al Sol, lo que determina la cantidad de luz solar estacional que le llega al planeta, lo que determina el clima.
“El impacto de estos ciclos astronómicos puede ser grande”, dice Meyers. Añade que un ejemplo pueden ser las últimas glaciaciones, que estuvieron determinadas por los parámetros astronómicos de la Tierra.
La formación Niobrara fue depositada capa a capa a lo largo de decenas de millones de años en el fondo del mar somero del Cretácico denominado Mar interior occidental. Este mar iba desde lo que hoy es el Ártico de Norteamérica a lo que hoy es el Golfo de México partiendo el continente norteamericano en dos.
Las rocas de esta formación poseen un ritmo pronunciado en la abundancia relativa de arcilla y carbonato cálcico, lo que permite usarlo como una herramienta astrocronológica. La arcilla es el resultado de la meteorización de la superficie en tierra firme, que fue llevada al mar gracias a los ríos. La fuente del carbonato cálcico son los organismos con concha, principalmente microscópicos, que viven en la columna de agua marina.
El cambio climático, al influir sobre la cantidad de arcilla y carbonato cálcico, está relacionado precisamente con el proceso de sedimentación. Un clima cálido y húmedo produce un mayor aporte de arcilla al fondo marino, lo que termina produciendo pizarras. Por el contrario, un clima más seco y frío produce un menor aporte, lo que genera una mayor cantidad de sedimentos ricos en carbonato, es decir, caliza.
El estudio pormenorizado de estos ciclos alternos estratigráficos en las rocas de la formación Niobrara ha permitido a estos expertos datar la transición resonante entre La Tierra y Marte y comparar los resultados con los obtenidos mediante datación por radioisótopos.
Según Meyers, aunque en el pasado se había sugerido la presencia de caos determinista en el registro geológico, el resultado que ahora presenta junto a sus colaboradores constituye un prueba sin ambigüedad que ha sido posible obtener gracias a la disponibilidad de la datación por radioisótopos de alta calidad y a una señal astronómica fuerte conservada en las rocas.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5354
Fuentes y referencias:
Artículo original
Foto: Bradley Sageman, Northwestern University.
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lunes 27 febrero, 2017 @ 8:23 pm
Ya el genial Laplace empezó a lidiar con el denominado «problema de los tres cuerpos» y las anomalías orbitales. Laplace se propusó demostrar en su «sistema del mundo» que nuestro sistema solar era estable,aceptando el hecho de que la gravedad Newtoniana era capaz de mantener esa establidad y predecir además las trayectorias de todo tipo de cuerpos celestes, incluídos los cometas.
Laplace creyó demostrar que ni las inclinaciones de las órbitas ni sus excentricidades estaban sometidas a grandes variaciones, que él denominó «variaciones seculares», lo que a su modo de ver garantizaba la estabilidad del sistema solar. Pero ni el propio Laplace estuvo muy convencido de sus demostraciones puesto que no ignoraba que había hecho cálculos aproximados en los que despreció términos matemáticos que le parecían triviales, pero en contra de lo que él suponía, con el transcurso del tiempo esos términos podrían crecer y acabar desestablizando el sistema solar. Aunque terminó reconociendo que tales aproximaciones » seimpre dejan la duda de que las cantidades despreciadas puedan inlfuir sensiblemente en los resultados».
Posteriormente otros matemáticos revisaron los datos de Laplace, entre ellos el matemático, también francés, Le Verrier, que descubrió Neptuno, mostro que a las aproximaciones de Laplace, aunque interesantes hasta ciertos niveles, no eran efectivos más allá de tales niveles (potencias). Poincaré también revisó los cálculos de Laplace y llegó a conclusiones similares a las de Le Verrier. Se llegó a la conclusión de que el sistema solar no era estable.
Actualmente J.Las»q»ar, como aquí se señala, apunta a la caoticidad del sistema solar y en sus cálculos, con el tiempo las órbitas de Mercurio y Venus se superponen y se produce una gran inestablidad en todo el sistema solar.
Y ahora, este estudio aporta nuevas pruebas sobre la inestablidad o caoticidad de nuestro sistema solar. Parece ser que el futuro es incierto, y de que de la «estabilidad del sistema del mundo» de Laplace, rien de rien.
martes 28 febrero, 2017 @ 8:17 am
Es este un tema que siempre me ha parecido obvio a larguísimo plazo. Es decir que las conjunciones, las oposiciones -evidentemente mucho más importantes- y, en general, las posiciones relativas de los planetas, con su campo gravitatorio cuya acción siempre está variando al moverse en órbitas distintas y estar continuamente aproximándose y alejándose, además de los propios movimientos de las órbitas y de todo el Sistema Solar respecto al plano medio de la Vía Láctea, forzosamente habría de ser un sistema caótico. Otra historia es probarlo de forma suficientemente comprensible. De todas formas, supongo que habrá que demostrar que las pruebas que presenta es imposible que puedan ser causadas por otros hechos.
martes 28 febrero, 2017 @ 9:41 pm
Caótico, ma non troppo.
Júpiter tiene más masa que el resto del sistema junto, excepción hecha del Sol. Es claro que la «caoticidad» de la órbita de Júpiter está muy «contenida», y que las variaciones a largo plazo serán poco dramáticas, o para ser más exactos, la probabilidad de cambios espectaculares es muy pequeña. La «caoticidad» de un cometa es total, gracias a todo el despliegue mecánico del sistema y numerosos efectos negligibles en cuerpos de gran masa y muy importantes en un cuerpo tan pequeño, pequeño según el punto de vista.
¿Y los que estamos en el medio? Pues eso es lo que está por determinar. Es claro que variaciones en la excentricidad de la órbita, por no decir la órbita misma, en la inclinación del eje sobre la eclíptica y similares no tienen mucha importancia para la «caoticidad» del sistema como un todo, pero pueden tener efectos dramáticos para el Sistema (como por supuesto podrían tenerlo variaciones negligibles sobre la atmósfera de Júpiter, a saber).
En fin, nada nuevo, aparte de como dice Tomás la constancia empírica, de la cual nos quedamos con las ganas porque el artículo es de pagar.
Pero tengo para mí que la «elasticidad» de este ecosistema nuestro (locativo, no genitivo) sí que es algo asombroso.
jueves 2 marzo, 2017 @ 7:00 pm
Claro; no es nuestra atmósfera, por ejemplo. Vale, dejémoslo en «ma non troppo.