Εφαρμογή στο ερώτημα για την εξωγήινη ζωή

Τα πολύπλοκα συστήματα βρίσκουν μεγάλες εφαρμογές και σε θεμελιώδη προβλήματα αστροφυσικού ενδιαφέροντος, ακόμη και σε ό,τι αφορά το «ιερό δισκοπότηρο» της Αστρονομίας, δηλαδή το ερώτημα για τη δυνατότητα ύπαρξης ζωής και αλλού στο Σύμπαν. Οπως επισημάνθηκε στο 27ο Θερινό Σχολείο, ένας από τους βασικούς αγνώστους στην «εξίσωση» που περιγράφει τις πιθανότητες ανάπτυξης ζωής στο Σύμπαν είναι η λεγόμενη ευστάθεια των εξωηλιακών πλανητικών συστημάτων, δηλαδή συστημάτων στα οποία έχουν παρατηρηθεί πλανήτες σε τροχιές γύρω από κάποιο άλλο άστρο αντί του Ηλίου. Μέχρι σήμερα έχουν παρατηρηθεί περίπου 3.000 τέτοιοι εξωπλανήτες, ενώ για την πρώτη τέτοια παρατήρηση (το 1995) τιμήθηκαν με το βραβείο Νομπέλ Φυσικής οι Michel Mayor και Didier Queloz το έτος 2019. Το ενδιαφέρον είναι ότι έχουν παρατηρηθεί και συστήματα με πολλούς (μέχρι και επτά) πλανήτες σε τροχιά γύρω από το ίδιο άστρο. Τα συστήματα αυτά μοιάζουν φαινομενικά με το δικό μας ηλιακό σύστημα. Ωστόσο, η λεπτομερής ανάλυση των εξισώσεων κίνησης των εξωπλανητών έχει δείξει ότι οι τροχιές τους κατά κανόνα χαρακτηρίζονται από μεγάλη πολυπλοκότητα. Φαινόμενα χαοτικής κίνησης παρατηρούνται όταν οι πλανήτες βρίσκονται κοντά σε συντονισμούς των συχνοτήτων κίνησης. Επίσης, έχουν παρατηρηθεί «τρισδιάστατα» συστήματα όπου, αντίθετα απ’ το δικό μας ηλιακό σύστημα, οι τροχιές των πλανητών δεν βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Η μελέτη της ευστάθειας τέτοιων συστημάτων γίνεται με προηγμένες μαθηματικές τεχνικές και με τη βοήθεια αριθμητικών προσομοιώσεων. Η τροχιακή ευστάθεια είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την ανάπτυξη ζωής, δεδομένου ότι πλανήτες σε υπερβολικά ευμετάβλητες τροχιές δεν μπορούν να συντηρήσουν περιβαλλοντικές συνθήκες αναγκαίες για την ευδοκίμηση της ζωής (όπως η ύπαρξη νερού σε υγρή μορφή, η θερμοκρασιακή σταθερότητα κ.ά.). Επομένως, όπως επισημάνθηκε στο Θερινό Σχολείο, στο πεδίο της δυναμικής των εξωπλανητών βλέπουμε πώς τα Μαθηματικά και η μη γραμμική δυναμική των πολύπλοκων συστημάτων έρχονται ως πολύτιμοι αρωγοί για να απαντηθούν κεντρικά ερωτήματα όπως η ύπαρξη ζωής αλλού στο Σύμπαν.