Χαοτικές κινήσεις στη ζώνη των αστεροειδών

Αστεροειδείς

Μια περιοχή στο Ηλιακό σύστημα όπου εμφανίζονται, και μάλιστα αρκετά έντονα, χαοτικά φαινόμενα είναι η ζώνη των αστεροειδών. Οι αστεροειδείς είναι μικρά σώματα που κινούνται γύρω από τον Ήλιο, στην περιοχή μεταξύ του Άρη και του Δία. Οι τροχιές τους είναι περίπου κυκλικές, αλλά υπάρχουν και αστεροειδείς που η τροχιές τους είναι ελλειπτικές, δηλαδή επιμήκεις.

Εκκεντρότητα

Το μέγεθος το οποίο καθορίζει το πόσο επιμήκης είναι μια ελλειπτική τροχιά είναι η εκκεντρότητα (ε), της οποίας οι τιμές κυμαίνονται μεταξύ του 0 και του 1. Όσο πιο πολύ απέχει από το μηδέν η τιμή της εκκεντρότητας, τόσο πιό επιμήκης είναι η ελλειπτική τροχιά (ο κύκλος είναι οριακή μορφή ελλείψεως με εκκεντρότητα ίση προς μηδέν).
Το ερώτημα που προκύπτει είναι το εξής: είναι δυνατόν ένας αστεροειδής που κινείται σε κυκλική τροχιά να αλλάξει πορεία και η τροχιά του να γίνει τόσο επιμήκης ώστε να φθάσει ακόμα και μέχρι τη Γη; Την απάντηση δίνει η θεωρία του χάους.

Παρατηρησιακά δεδομένα

Στη ζώνη των αστεροειδών υπήρχε ένα άλυτο πρόβλημα για περισσότερο από 100 χρόνια: Είχε παρατηρηθεί, ήδη από τον περασμένο αιώνα από τον Kirkwood, ότι η κατανομή των αστεροειδών δεν είναι ομοιόμορφη, αλλά υπάρχουν κενά σε περιοχές συντονισμών με το Δία, δηλαδή σε περιοχές που ο λόγος της περιόδου περιφοράς του αστεροειδή γύρω από τον Ήλιο προς την περίοδο του Δία είναι ρητός αριθμός. Τέτοια κενά παρατηρήθηκαν στους συντονισμούς 2/1, 3/1, 7/3, 5/2 (συντονισμός 3/1 π.χ. σημαίνει ότι ο αστεροειδής εκτελεί 3 περιφορές γύρω από τον Ήλιο ενώ στο ίδιο διάστημα ο Δίας εκτελεί 1 περιφορά).

Θεωρητική εξήγηση

Η προέλευση των κενών δεν μπορούσε να εξηγηθεί με τις γνωστές θεωρίες και έτσι η απόδειξη δόθηκε με τη θεωρία του χάους. Αποδεικνύεται ότι στις περιοχές αυτές συντονισμού εμφανίζεται χαοτική κίνηση. Αυτό έχει ως συνέπεια ένας αστεροειδής, που αρχικά βρίσκεται σε έναν τέτοιο συντονισμό και κινείται σε σχεδόν κυκλική τροχιά, μετά από κάποιο απρόβλεπτο χρονικό διάστημα, το οποίο είναι της τάξεως μερικών εκατομμυρίων ετών, να αποκτήσει ελλειπτική, δηλαδή επιμήκη τροχιά (Οι προσκρούσεις μεταξύ αστεροειδών, η βαρυτηκές τους αλληλοεπιδράσεις ακόμα και η βαρύτητα του Δία μπορούν να εξωθήσουν μερικούς αστεροειδείς σε ακανόνιστες τροχιές). Συνέπεια αυτής της αύξησης της εκκεντρότητας της τροχιάς του αστεροειδή είναι να έλθει ο αστεροειδής κοντά σε άλλους πλανήτες του Ηλιακού συστήματος, και κυρίως στον Άρη, και να απομακρυνθεί από τη θέση του συντονισμού στην οποία βρισκόταν, λόγω της βαρυτικής έλξεως του ΄Αρη. Θα ήταν ακόμα δυνατόν η τροχιά του αστεροειδή να γίνει τόσο επιμήκης ώστε να φθάσει μέχρι και την τροχιά της Γης και ενδεχομένως να συγκρουσθεί με αυτήν.

Αποδείξεις

Τέτοιες συγκρούσεις είναι γνωστό ότι έχουν συμβεί στο παρελθόν. Μάλιστα, κατά μία θεωρία, η εξαφάνιση των δεινοσαύρων πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια οφείλεται στην πτώση ενός τέτοιου αστεροειδή. Με τον ίδιο τρόπο ερμηνεύεται και η προέλευση των μετεωριτών που προσκρούουν στην ατμόσφαιρα της Γης. Η τροχιά τους, στη ζώνη των αστεροειδών όπου αρχικά βρίσκονται, είναι σχεδόν κυκλική και “ξαφνικά” (σε αστρονομική κλίμακα) γίνεται πολύ επιμήκης, λόγω χαοτικής κίνησης και φθάνει μέχρι την τροχιά της Γης.