나는 나쁜 소식으로 주도하는 것에 대한 확고한 신자이므로 바로 그 요점에 도달하겠습니다. 적대적인 우주에서 우리의 앵커와 우리의 독방 피난처는 위태로운 상황에 처해 있습니다. 우리 주변의 태양계는 불안정성이 있습니다.
러시아 Chelyabinsk의 주민들은 지난 2 월 15 일 현지 시간 오전 9시 20 분에 이번 오전 9시 20 분에 50 피트 너비의 소행성이 지구의 대기로 튀어 나와 마을 위에서 폭발하여 창문을 산산조각 내고 현지 아연 공장의 지붕을 무너 뜨리고 유리 상처와 다른 부상으로 천 명 이상의 사람들을 보냈습니다. 추수 감사절에 백조 다이빙을하면서 수백만 명의 사람들이 혜성 Ison의 비디오를 보았습니다. 몇 시간의 공간에서 45 억 명의 혜성이 스퍼터링 잔해의 구름으로 축소되었습니다.
그러나 이러한 사건은 우리의 태양계가 어떻게 형성되고 진화했는지에 대한 최신 이론에서 나오는 쓸모없는 그림에서 단순한 픽셀입니다. 충돌과 탈구는 때때로 변칙이 아닙니다. 그들은 근본적인 우주 조건입니다.
프랑스의 니스 천문대의 행성 역학 전문가 인 알레산드로 (Alessandro Morbidelli)는“행성들이 영원히 조용히 머무르면서 상황이 예상만큼 간단하지 않다”고 말했다. “행성이 형성 될 때는 수십억 년 동안 안정되기 위해 좋은 궤도에 형성해야한다는 것을 알지 못합니다! 따라서 일시적으로 안정적이지만 별의 수명에는 안정적이지 않습니다.”
.번역 :지구는 혼란에 빠졌고 혼란에 빠졌으며 혼돈으로 끝날 수 있습니다.
Morbidelli는이 모든 것을 기분 좋은 이탈리아 악센트로 나에게 설명하고 있지만, 나는 그의 성의 잔인한 의미를 고치는 데 도움이 될 수 없습니다. 그와 그의 과학적 동포들은 우리의 천상의 집에 대한 최근의 실현을 증폭시키고 있습니다. 불안정성은 우리의 자연 상태입니다. 수세기 동안 Isaac Newton과 그의 추종자들은 신성한 시계처럼 달리는 태양계를 구상했습니다. 지난 10 년 동안에 만 자신이 얼마나 잘못되었는지를 보여주는 고정밀 수학적 시뮬레이션이 있습니다. 칼 사간 (Carl Sagan)은“우리는 스타 물건으로 만들어졌다”고 유명하게 선언했다. Morbidelli는 똑같이 심오한 메시지를 가지고 있습니다. 우리는 우주 혼돈으로 만들어졌습니다.
Morbidelli는 그의 음악적 목소리로“은하계를 여행하고 50 억 년 만에 돌아와서 수은이없고 지구는 이제 삶에 치명적인 편심 궤도에 있습니다. 아무도 살아남지 못한 사건에 대해 이야기 할 때 기분이 쉽습니다. 그러나 그의 태양계 부분을 플럭스로 똑딱 거리기 시작하면서 그의 어조는 조금 변하지 않습니다.
.Morbidelli는“소행성 벨트, Kuiper Belt 및 Oort Cloud에는 불안정한 인구가 있습니다. 이러한 불안정성은 지구와 다른 행성이 형성된 혼란의 유물입니다. Chelyabinsk Meteor는 약 30,000 년 전에 일어난 Smashup에서 소행성 벨트에서 나왔습니다. 해왕성 너머의 Kuiper 벨트와 다음 스타로 반쯤 연장되는 휴면 혜성의 광대 한 벌집 인 Oort Cloud는 또한 우리의 길을 돌보는 물건을 보낼 수 있습니다. 그것이 혜성 ISON에서 온 곳입니다.
Chelyabinsk 재난 이후 Morbidelli와 동료 그룹은 그 불안정성의 영향을 알아 내기 위해 모여 들었습니다. Meteor 영향은 모델이 예측 한 것보다 훨씬 더 자주 발생하는 것처럼 보였습니다. 지난 달에 업데이트 된 결과를 발표했을 때, chelyabinsk 규모의 사건의 실제 비율은 아마도 이전에 추정했던 것보다 10 배나 높다고 결론을 내 렸습니다. 불안정한 과거와 현재 사이에는 깨끗한 분리가 없습니다.
Morbidelli의 견해는 Newtonian Clockwork를 양자 불확실성과 더 유사한 것으로 대체하며 생존 확률로 정의 된 모든 것을 대체합니다. 시간이 지남에 따라 태양계의 모든 물체는 파괴, 흩어져 있거나 배출 된 will 결국 파괴, 흩어 지거나 배출됩니다. 그것이 지구가 어떻게되었는지입니다. 그것이 오늘날 존재하는 방식입니다.
지구와 나머지 태양계가 주로 그들의 현재 형태 (거의 선제적인 행성의 배열과 특성)로 태어났다는 믿음은 과학의 역사에 뿌리 깊고 뿌리를 내 렸습니다. 그것은 뉴턴보다 더 확장되어 13 세기 수도사 요하네스 드 케 로스코 (Johannes De Kacrobosco)의 영향력있는 저술로 거슬러 올라갑니다. 당신은 아리스토텔레스의 완벽한 하늘 영역까지 줄을 그릴 수 있습니다. 놀랍게도, 같은 기본 철학 (매우 다른 과학적 기초 위에 세워진)은 우주 시대에 잘 지속되었습니다.
돌이켜 보면, 그 간단하고 편안한 견해는 대부분의 과학자들이 무슨 일이 일어나고 있는지 인식하기 오래 전에 풀리기 시작했습니다. 1970 년대까지, 태양계의 형성을 시뮬레이션하려는 이론적 모델은 원치 않는 결과를 계속 낳았습니다. 행성은 태양을 향해 격렬하게 마이그레이션하여 그 과정에서 사물을 혼란스럽게 만들었습니다. 콜로 주 볼더에있는 Southwest Research Institute의 태양계 역학 연구원 인 Kevin Walsh는“펜과 논문 이론 작업에서 나올 것이지만 즉시 무시되었다”고 말했다.
이 아이디어는 일련의 장면 이동 발견이 이론가들에게 재고를 강요 할 때까지 수십 년 동안 쫓겨났다. 1995 년, 2 명의 스위스 천문학자는 별자리 페가수스에서 50 가벼운 해에 위치한 희미한 노란색 별을 공전하는 51 페가시 B를 발견했습니다. 태양과 비슷한 또 다른 별을 공전하는 것은 최초의 세계였습니다. 행성은 가스가 많고 목성의 크기의 거인이며, 이론적으로 부모의 별에서 멀리 떨어진 시원한 지역에서만 형성 될 수있는 종류의 세계입니다. 그러나 51 개의 페가시 B가 있었는데, 이는 궤도에서 껴안고있었습니다. 천문학 자들이 생각해 낼 수있는 유일한 현명한 설명은 지구가 멀리 떨어져서 어떻게 든 날카롭게 내면을 바꾸 었다는 것입니다. 그들은이 수수께끼의 세상을“뜨거운 목성”이라고 불렀고 그것이 우연인지 확인하기를 기다렸습니다.
그렇지 않았습니다. 1 년 안에 경쟁하는 미국 팀이 두 명의 뜨거운 목이 발견되었습니다. 수십 개의 비슷한 세계가 이제 카탈로그되었습니다. 천문학 자들이 검색에 더 나아지면서 그들은 다른 많은 다른 행성을 찾기 시작했습니다. 일부는 타원형 궤도에있었습니다. 일부는 가파른 각도로 또는 심지어 거꾸로 별을 돌았습니다. 그러한 배열은 행성이 어느 시점에서 극적으로 이동하지 않는 한 물리적으로 불가능한 것처럼 보였다. 그 과정이 다른 별 주위에서 일어난다면 여기에서도 일어 났을 수도 있습니다. Walsh는“그리고 그때는 실제로 시작되기 시작했습니다.”라고 Walsh는 말합니다.
2009 년 Walsh는 Nice Observatory에서 박사후 연구원으로 일하면서 Morbidelli와 협력했습니다. Walsh는 이미 태양계 역학 전문가였습니다. 이제 그는 행성을 이주하는 개념에 매료되어 프로세스가 어떻게 작동하는지에 대한 세부 사항에 자신을 묻었습니다. 그는 태양계 형성의 초기 단계에 초점을 맞추었고 Morbidelli는 나중에 2 차 불안정성을 다루었습니다.
신생아 태양계의 수학적 모델에서 행성을 움직이는 것은 매우 쉽습니다. 1970 년대의 펜과 종이 이론가들과 마찬가지로 도전은 행성에 대한 방법을 찾는 것입니다. 움직입니다. 허블 우주 망원경 및 기타 위대한 관측소의 데이터에 따르면 큰 그림에서 유아 행성은 소용돌이 모양의 가스와 먼지로 인해 원형 성 성운으로 알려진 방금 형성 된 별 주위에 나오는 것으로 나타났습니다. 처음 몇 백만 년 동안 행성은 디스크의 파도를 찌르는 잔해물에 지나지 않습니다.
Walsh는“이 성운은 행성보다 약 1 천에서 1을 능가하므로 가스는 행성을 실제로 극적으로 밀어 넣을 수 있습니다. 결과적으로 그는 초기 태양계가 시계보다 범퍼 자동차와 비슷했을 것임을 깨달았습니다. 그는 또한 불안정성에 대한 아이디어를 완전히 받아들이고 논리적 결론에 이르렀다면, 이전에 쉬운 설명을 무시한 태양계의 여러 측면을 설명 할 수 있음을 보았습니다. 왜 화성은 왜 그렇게 작습니까? 소행성 벨트는 어떻게 형성 되었습니까? 그리고 무엇보다도 지구의 화학 메이크업이 원래 형성 모델에 의해 예측 된 것과 다른 이유는 무엇입니까?
Walsh는 그의 아이디어를 웅장한 압정이라고 부르는 이론으로 묶어 지구와 다른 행성이 어떻게 형성되었는지에 대한 놀랍도록 새로운 이야기를 만듭니다. 현재 목성의 궤도는 지구보다 5.2 배 더 넓습니다. 또한 메트로놈처럼 11.8 년 궤도를 고수하고 있습니다. 그러나 Walsh에 따르면, 목성은 실제로 훨씬 더 멀리 떨어져 있었고, 그 후 태양계의 초기 5 백만 년 동안 일련의 극적인 스위프를 처형했습니다. 먼저 화성의 조밀 한 가스가 태양으로 끌려 가면서 화성이 현재 (지구의 거리의 약 1.5 배)가있는 곳으로 안쪽으로 나선형을 일으켰습니다. 그런 다음 새로 형성된 행성 토성의 중력 영향으로 인해 현재 위치를지나 마이그레이션되었습니다. 전체 과정은 약 50 만 년이 걸렸습니다. 인간의 용어로는 영원이지만 태양계는 46 억년이되었습니다.
그 크기가 배회에 올 때는 어떻게됩니까? "오, 그것은 지옥을 일으킨다!" Walsh는 대답합니다. “정말 큰 행성이며 모든 곳에서 움직이고 있습니다. 그것은 거대한 제설기처럼 행동하고 본질적으로 모든 것을 방해합니다.”
.다행스럽게도 목성이 움직일 때 지구는 아직 형성되지 않았다. 만약 그렇다면, 우리 지구는 태양으로 뛰어 들거나 어두운 망각으로 튀어 나왔을 것입니다. 우리가 살고있는 내부 태양계에 대한 거대한 행성의 영향은 더 간접적이었습니다. 대부분의 행동은 아웃 바운드 트랙에서 발생했으며, 목성은 얼음 혜성과 소행성의 두꺼운 떼를 뚫었을 때 발생했습니다. 그 제설 효과는 물이 풍부한 물체가 자라기 시작했을 때 지구상에서 비가 내리는 것을 보냈습니다. Walsh는“지구상에서 볼 수있는 물의 대부분은 목성의 외부 이동에서 산란 된 결과입니다. 수영을하거나 술을 마실 때마다 태양계의 기초 불안정성의 혜택을 누릴 수 있습니다.
목성의 마이그레이션은 다른 많은 방법으로 태양계를 재구성했습니다. 그것은 도중에 원래 소행성 벨트를 제거하고 나가는 길에 새로운 물체로 채웠습니다. 그것은 혜성의 분포를 재구성했습니다. 그것은 화성의 성장을 징계하여 오늘날의 차갑고 거의 공기없는 세계로 만들었습니다. 동시에, 목성은 지구에 가까운 물질을 충분히 퇴적하여 지구가 남은 행성 코어 중 하나와 충돌하게되었다. 달은 그 대격변의 잔해에서 형성된 것으로 생각됩니다.
목성이 방황을 마친 후 태양계는 안정적으로 보였지만 외관은 피상적이었습니다. 대신, 그것은 반세기 동안 과학자들을 당황하게하고있는 두 번째 위대한 격변의 무대를 세웠습니다.
NASA의 아폴로 임무는 많은 주목할만한 것들을 달성했지만이 이야기의 목적을 위해 그들의 가장 큰 유산은 842 파운드의 달 암석을 되 찾는 것이 었습니다. 지구상에서는 태양계의 초기 역사에 대한 거의 모든 증거가 침식, 생물학적 활동 및 대륙의 느린 춤에 의해 사라졌습니다. 달에는 삭제가 없습니다. 달은 결코 잊지 못합니다.
1970 년대에 NASA가 장엄한 아폴로 임무에서 구루병 스카이 라브로 후퇴했을 때, 몇몇 그룹의 연구원들은 우주 비행사들이 가져온 음력 샘플을 해독하기 시작했습니다. 달의 표면에는 Eons 위에 그것을 뿌린 모든 소행성의 손상되지 않은 화학 기록이 포함되어 있습니다. 행성 과학자들은 무질서에서 질서로의 꾸준한 진전을 찾을 것으로 예상했다. 태양계가 형성된 직후에 많은 영향을 미쳤다. 그리고 달이 지구와 다른 행성과 같은 빠른 테이퍼는 마지막 잔해물을 뿌렸다. 그것은 바위에 쓰여진 모든 이야기가 아닙니다.
세 명의 지구류 학자 인 푸 아드 테라, 디미트리 파파 스파 시우 (Dimitri Papanastassiou), 제럴드 와세 버그 (Gerald Wasserburg)가 달의 재료를 통해 철저히 감염되었을 때, 그들은 영향으로 생성 된 대부분의 자료가 약 39 억 년의 나이를 보았습니다. 달은 그 당시 태양계가 형성된 후 7 억 년이 지난 후 그 당시 소행성의 또 다른 강렬한 사격을 경험했다. 연구원들은 그것을“터미널 음력 대격변”이라고 불렀다. 이제는 늦은 폭격으로 알려져 있습니다. 어느 쪽이든, 그것은 태양계의 가장 큰 미스터리 중 하나로 수십 년 동안 책에 머물 렀습니다.
2005 년경, Morbidelli는 그것을 해결하는 데 균열을 일으키기로 결정했습니다. 그는 Southwest Research Institute의 Walsh의 이웃 및 공동 작업자 인 Harold Levison, Harold Levison을 포함한 3 명의 다른 연구원들과 함께 일련의 논문을 썼는데, 그는 태양계의 형성에서 이전에 알려지지 않은 뒤의 불안정성과 늦은 폭격을 연결했습니다. 그 결과 "좋은 모델"(Morbidelli가 작동하는 프랑스 마을에서와 마찬가지로 좋습니다)은 이제 태양계의 두 번째 파괴적인 영향의 물결에 대한 가장 널리 받아 들여지는 설명입니다.
이 모델에 따르면, 태양계는 목성이 다시 이주한 후에는 꾸준한 그루브를 발견하지 못했고 태양은 태어났다. 해왕성을 넘어 태양을 공전하는 거대한 혜성 구름 (현재 Kuiper 벨트를 표시하는 지역)은 천천히하지만 불가능하게 작동하는 중력적 장난이있었습니다.
처음에 해왕성의 궤도는 목성과 동기화되었습니다. 목성은 아마도 해왕성의 하나의 궤도에 대해 태양을 세 번 돌 렸습니다. 공명은 일을 안정적으로 유지하는 경향이 있습니다. 그러나 수억 년이 넘는 수백만 년이 지났지 만, 혜성 구름이 해왕성을 새로운 궤도로 끌어 올렸습니다. “해왕성이 목성과 공명하지 않으면 시스템은 완전히 불안정합니다. 그런 다음 폭력적인 진화가 시작됩니다.”라고 Morbidelli는 말합니다. 해왕성이 이주하여 혜성을 안쪽으로 날아 갔다. 그 혜성은 목성에 도달하여 더 멀리 떨어졌다. 목성, 이에 대한 응답으로 안쪽으로 이동했습니다.
결국, 토성과 천왕성과 해왕성은 더 먼 궤도로 옮겼습니다. 목성은 현재, 더 가깝게 정착했다. Southwest Research Institute의 Morbidelli의 동료 David Nesvorny가 개발 한 이론의 한 버전에서, 우리 태양계는 원래이 동요 동안 전적으로 배출 된 다섯 번째 거대한 행성을 가지고있었습니다. 그렇다면 현재 별들 사이에서 혼자 방황하고 있습니다. 대부분의 혜성은 행성을 넘어 Oort 구름으로 추방되었습니다. 다른 많은 혜성과 소행성은 태양에 가까워지면서 많은 수의 사람들이 달, 지구 및 기타 내부 행성에 부딪쳤다.
이 지옥 시대의 거의 모든 흔적이 지구에서 사라졌지만, 일부 덧없는 비트는 남아 있습니다. Oberlin College의 Bruce Simonson은 그들이 남긴 가장 독특한 증거에서 극도로 고대의 영향을 추적하고 있습니다. Glass는 BBS의 크기 (소행성 또는 혜성에 의해 녹은 암석에서 생성)와 Iridium의 요소의 농도가 높아집니다 (지구 표면보다 훨씬 일반적). 지구에서 가장 오래된 두 개의 암석 침대, 하나는 서호주와 남아프리카에있는 두 개의 암석 침대는 34 억 년 이상으로 거슬러 올라가는 기록을 보존합니다. 지난 20 년 동안 Simonson은 늦은 폭격이 우리 지구에 한 일에 대한 징후를 전망하고 있습니다.
그의 가장 흥미로운 결과 중 하나는 소행성의 비가 25 억 년 전까지 또는 더 최근까지도 오랫동안 계속해서 계속되었을 수 있다는 것입니다. Simonson은“이 증거가 더욱 점진적으로 줄어들었고 우리는 그것이 설득력있는 증거라고 생각하지만 물론 우리의 것입니다. 그가 옳다면, 정기적 인 소행성 타격은 지구의 생명 시대에 잘 생겼으며, 약 35 억 년 전에 시작되었습니다. 그는 또한 기술적으로 "큰 영향"이라고 부르는 징후를 봅니다.
놀랍게도, Simonson은 모든 떨어지는 바위 속에서 생명을 잘 생각한다고 생각합니다. "나는 충격과 멸종의 열렬한 팬이 아닙니다." "우리가 충격과 변화 사이의 분명한 일치를 가진 유일한 사람은 백악기 끝입니다 [공룡이 멸종되었을 때]." 그는 전반적으로 멸종은 막대한 화산 폭발과 대륙과 바다의 구성이 변화함에 따라 발생했을 가능성이 더 높다고 생각합니다. 적어도 그가 보이는 곳의 모든 곳에서는 고대 소행성 폭발의 증거를 발견한다는 점을 고려할 때 약간의 편안함입니다.
폭격이 늦었을 때, 소행성은 지금보다 적어도 천 번에 지구를 때렸다. 그런 일이 다시 일어날 수 있습니까? 아니요, Morbidelli와 Walsh는 주저없이 대답합니다. 처음 두 개의 행성 재 배열은 소행성 벨트 및 쿠퍼 벨트의 99.9 %를 제거했습니다. 39 억 년 전에 통치 한 혼란의 종류를 재현하기에 충분한 것은 없습니다.
그래서 우리는 집에 무료입니까? 다시는. Morbidelli는“지상 행성은 완전히 안정적이지 않습니다. 지구는 4 개의 지상 행성 중 하나입니다. "머큐리는 불안정의 가장자리에 있으며, 견과류가되고 금성을 만나기 시작한 다음 금성과 지구의 궤도가 불안정해질 수 있습니다." 거기서부터 금성은 지구와 충돌 할 수 있거나 지구가 완전히 새로운 궤도를 돌면서 지구를 멸균 할 수 있습니다. 확률은 크지 않지만 향후 수십억 년 동안 약 1 % 정도는 그다지 작은 것이 아닙니다.
나는 Morbidelli에게 내가 그를 올바르게 과소 평가하고 있는지 확인하기 위해 질문합니다. 재난의 1 % 확률은 우주 쇠약 한 비즈니스에서 놀랍게도 높은 확률입니다. 그는 잠시 전화를 걸고 멀리서 그를 듣고 그의 사무실에서 다른 사람과 두 번 다시 점검하고 있습니다 (“머큐리가 미쳐 질 확률을 알고 있습니까?”). 그런 다음 그는“예, 1 %.”라인으로 돌아 왔습니다. 그리고 그는 전체 대격변을 설정하는 미묘한 발산은 날씨와 비슷하며 혼란스럽고 사전에 예측할 수 없다고 경고합니다. 그들은 지금 쌓을 수 있습니다.
우리는 태양계에 대한 확률 론적 견해로 돌아 왔으며, 여기서 자연은 시스템에 내재 된 불확실성을 구축합니다. Walsh는“불안정성은 우리만큼 복잡한 행성 시스템의 자연스러운 부분 일 수 있으며 혼란은 우리가 실제로 그것을 이해하지 못하게합니다.
현재 직장에서는 확실히, 덜 치명적이며 더 이해하기 쉬운 형태의 불안정성이 있습니다. 혜성은 여전히 Kuiper 벨트 주변의 지역에서 누출되며, 늦은 폭격으로 인해 숙취가 남아 있습니다. OORT 클라우드의 혜성은 별을 통과하여 날아갑니다. 행성의 중력 장난 외에도, 야르 코프 스키 효과로 알려진 햇빛에 의해 생성 된 약간의 압력은 소행성의 경로를 계속 이동시켜 영향의 위험이 결코 사라지지 않을 것이라고 보장합니다. 1 년 전, 표준 라인은 Chelyabinsk와 같은 이벤트가 200 년 또는 300 년마다 한 번씩 발생한다는 것입니다. 업데이트 된 추정치는 1 세기에 몇 번, 아마도 더 자주.
그러나 Morbidelli는 그의 작품에 대해 우울하거나 묵시적이지 않습니다. 내가 그에게 말할수록 그의 관점을 더 많이 흡수합니다. 불안정성은 사물을 일반적이고 지루한 것으로 바꾸는 메커니즘입니다. “사람의 세계적인 진화를 설명하고 싶다면, 그는 태어나고 죽습니다. Morbidelli는 말합니다. “특정 사람을 자세히 설명하려면 일반적인 계획에서는 할 수 없습니다. 일반적인 제도가 있지만, 당신이 당신의 사람이되도록하는 많은 구체적인 영향이 있습니다. 행성 시스템에서도 마찬가지입니다. 그것은 혼란입니다 :작은 변화에 대한 극도의 민감도.”
Morbidelli에게, 우리는 적대적인 우주와 전쟁을하고 있지 않습니다. 우리는 그 일부입니다. 천문학자는 그의 일의 개인적인 의미를 고려하는 데 많은 시간을 보냈습니다. “행성 시스템은 최종 평화를 찾을 때까지 불안정한 단계로 진화합니다. 그것은 거의 우주에 대한 불교의 견해입니다.”라고 그는 말합니다. “모든 것이 큰 혁명적 사건을 통해 지혜와 평화, 그리고 안정성으로 진화합니다.”
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Corey S. Powell은 대형 편집자입니다. Discover 잡지, 의 연기 편집자 미국 과학자와 블로그의 작가.
