Если б не было Луны: Условия стабильности
Считается, что без стабилизирующего влияния Луны ось вращения нашей планеты колебалась бы так сильно, что Солнце то находилось бы над экватором, а то проходило над полюсами. Мы писали в заметке «Бесценный спутник», что лишь «успокаивающий» эффект крупного спутника делает поведение Земли предсказуемым, и поддерживает ровный, постоянный климат, оптимальный для развития сложных форм жизни. Без Луны не было бы и нас — но так ли это?..
Новое (разумеется, теоретическое) исследование, проведенное Джеймсом Барнсом (Jason Barnes) и его коллегами, показывает, что отклонения земной оси даже в отсутствии спутника не превышали бы 10−20 градусов. Вполне терпимо. Спасибо крупным планетам-соседкам: они удержали бы Землю от крайностей.
Впрочем, обо всем по порядку. Представьте себе планету, как вращающийся волчок. Ось его совершает медленные (в сравнении с собственной скоростью вращения волчка) колебания, прецессирует. Так же выглядела бы и Земля, с той только разницей, что эта прецессия занимала бы десятки тысяч лет. А если добавить сюда также известную прецессию плоскости земной орбиты, их общее действие способно сделать движение планеты практически хаотичным.
И как здорово, что у нас есть Луна, самый крупный относительно размеров самой планеты из известных нам спутников — она легче Земли всего примерно в сотню раз (для примера, Марс в 60 млн раз тяжелее своего Фобоса). Ее притяжение оказывает удивительно успокаивающий эффект — хотя и от обратного. Луна сильно ускоряет прецессию оси вращения планеты, но тем самым не дает ей синхронизироваться с прецессией орбитальной плоскости. Отклонения минимальны, система остается стабильной.
Такая картина, к слову, серьезно снижает наши шансы на обнаружение иной развитой жизни во Вселенной. Ведь если сами по себе каменистые планеты на подходящем расстоянии от своих звезд — уже довольно большая редкость, то наличие возле них достаточно крупной Луны делает Землю еще более уникальной. Впрочем, на деле все может оказаться совсем не так однозначно.
«Будучи самым массивным, Юпитер играет определяющее значение в плоскости вращения планет Солнечной системы», — пишут Барнс с соавторами. Проведя расчеты, они показали, что в пределах 500 млн лет земная ось даже без Луны отклонилась бы на какие-то 10−20 градусов. Заметим, что для климата этого более чем достаточно: ведь считается, что за периодические ледниковые периоды ответственна (по крайней мере, частично) именно прецессия земной оси, а она составляет не более 1−2 градусов.
Но авторы считают, что для гибкой, изменчивой жизни и 10−20 градусов за такой существенный срок — не помеха, и они не остановили бы появление все более сложных форм. И более того, если б случилось так (а в других планетных системах так вполне может случиться), что Юпитер был бы ближе к Земле, Луна, наоборот, приводила бы к дестабилизации оси вращения планеты. Все зависит от обстоятельств.
Более того, если случится так, что если планета будет вращаться в противоположном относительно своей звезды направлении, такое движение само по себе будет более устойчивым. При этом ученые считают, что направление вращения планеты — вещь более или менее случайная, и можно полагать, что половина будет вращаться в одну, а половина — в другую сторону, и впоследствии направление это может даже меняться в результате удара достаточных размеров небесных тел.
Итак, вращение в ту или иную относительно звезды сторону, плюс стабилизирующее влияние крупных соседних планет — вот что дает надежду на то, что обитаемых планет окажется больше, чем мы могли считать. «Крупный спутник способен уменьшать прецессию, — пишут они, — но не только он». Авторы дают цифру в 75% — по их мнению, именно такая доля каменных планет в пределах обитаемой зоны могут иметь достаточно стабильную ось вращения. Ранее эта оценка не превышала 1%: прогресс налицо.
По публикации Space.Com