Анджалі Трипаті Чому Земля коли-небудь може виглядати як Марс Субтитри до TED Talk і транскрипція TED
Коли вночі дивишся на зірки, дивно те, що ти можеш побачити. Прекрасна. Але ще дивовижніше те, що ви не можете побачити, адже те, що ми знаємо зараз, полягає в тому, що навколо всіх зірок, або майже всіх з них, є планета або, мабуть, декілька.
Отже, те, що ця картина не показує, - це всі планети, про які ми знаємо, що існують у космосі. Але коли ми думаємо про планети, ми схильні думати про далекі речі, які сильно відрізняються від нашої планети. Але ми на планеті, і на цій Землі так багато чудових речей, що ми всюди шукаємо речі, схожі на них. І коли ми шукаємо, ми відкриваємо дивовижні речі. Я хотів би розповісти вам дивовижну річ, яка сталася тут, на Землі. А саме те, що щохвилини близько 180 кг водню та близько 3 кг гелію втрачаються із Землі та потрапляють у космос. Це така кількість газу, яка відходить і ніколи не повертається. Водень, гелій та багато інших елементів утворюють те, що ми називаємо земною атмосферою. Атмосфера включає ці гази, які утворюють тонку синю лінію, помітну тут, на Міжнародній космічній станції, на фото, зробленому деякими астронавтами. І ця тонка смужка навколо нашої планети - це те, що дозволяє процвітати життю. Він захищає нашу планету від занадто великих ударів, від метеоритів та інших небесних тіл. І це таке дивовижне явище, що зникнення повинно вас хоча б трохи налякати.
Цей процес, який я вивчаю, називається втратою атмосфери. Втрати атмосфери не є специфічними для Землі. Якщо ви запитаєте мене, це частина того, що означає планета, оскільки планети, не лише тут, на Землі, але й скрізь у Всесвіті, можуть зазнати атмосферних втрат. І те, як це відбувається, насправді дає нам подробиці про планети. Тому що, коли ви думаєте про Сонячну систему, ви можете подумати про фотографію тут. І ви сказали б: "Ну, існує вісім планет, може, дев'ять". Тож для тих, кого турбує цей образ, я його доповню.
Завдяки космічному кораблю New Horizons ми також включаємо Плутон. І тут я згадую, що під час цієї презентації про атмосферні втрати, я вважатиму Плутон планетою, подібно до того, як планети навколо інших зірок, яких ми не можемо побачити, теж є планетами. До основних характеристик планет належить той факт, що це тіла, які гравітація тримає разом. Отже, це велика змішана речовина, що підтримується цією силою тяжіння. І ці тіла дуже великі і мають сильну гравітацію. Тому вони круглі. Коли ви дивитесь на все це, включаючи Плутон, ви помічаєте, що вони круглі.
Тут ви бачите, як гравітація рухається. Але ще однією основною особливістю планет є те, чого ви тут не бачите, а саме зірка, Сонце, навколо якого обертаються всі планети Сонячної системи. І це те, що по суті спричинює втрати атмосфери. Причина, через яку зірки спричиняють атмосферні втрати з планет, полягає в тому, що зірки забезпечують планетам частинки, світло та тепло, які можуть спричинити втрати атмосфери. Якщо ви думаєте про повітряній кулі або дивитесь на це зображення з ліхтарями з фестивалю в Таїланді, ви можете побачити, що гаряче повітря рухає гази вгору. І якщо енергії та тепла достатньо, те, що є у нашого Сонця, цей настільки легкий і підтримуваний гравітацією газ може загубитися в космосі. Отже, це те, що спричинює атмосферні втрати тут, на Землі та на інших планетах: ця взаємодія між теплом, яке випромінює зірка, і перевищенням сили тяжіння планети.
Я сказав вам, що швидкість, з якою це відбувається, становить близько 180 кг на хвилину для водню і майже 3 кг для гелію. Але як це виглядає? Ну, навіть у 80-х я сфотографував Землю в ультрафіолетовому світлі за допомогою Dynamic Explorer, космічного корабля NASA. Отже, ці два зображення Землі ілюструють, як виглядає те сяюче водневе світіння, виділене червоним кольором. Ви можете побачити інші компоненти, такі як кисень та азот, у тому білому сяйві у колі, що показує полярні сяйва та в смугах навколо тропіків. Ці зображення чітко показують нам, що наша атмосфера не тільки тісно пов’язана з нами, на Землі, але насправді сягає далеко в космос, і це з тривожною швидкістю, я б додав.
Але Земля - не єдина планета, яка страждає від атмосферних втрат. Марс, найближчий сусід, набагато менший за Землю, тому він має меншу силу тяжіння, щоб утримувати свою атмосферу. Отже, хоча Марс має атмосферу, ми бачимо, що вона набагато тонша за земну. Подивіться на поверхню. Ви бачите кратери, які говорять про те, що в ньому не було атмосфери, щоб блокувати ці удари. Ми також бачимо, що це «червона планета», і втрата атмосфери відіграє певну роль у її кольорі. Ми вважаємо, що це пов'язано з тим, що в минулому на Марсі було більше води, і коли вода мала достатньо енергії, вона розкладалася на водень і кисень, і водень, будучи таким легким, досягав космосу, а решта кисню роз'їдала ґрунт, що спричинило це. знайомі кольори іржаво-червоного.
Добре подивитися на фотографії Марса і сказати, що, ймовірно, сталася атмосферна втрата, але в даний час НАСА має зонд на Марсі, який називається супутник MAVEN, завданням якого є вивчення атмосферних втрат. Це космічний корабель «Атмосфера Марса» та «Летюча еволюція». Отримані результати вже показали нам зображення, дуже схожі на те, що ми бачили тут, на Землі. Ми давно знали, що Марс втрачає атмосферу, але маємо кілька дивовижних зображень. Наприклад, тут ви можете побачити червоне коло, що показує розмір Марса, а синім - як втрачається водень. Отже, він поширюється на територію, яка більше ніж у 10 разів більша за планету, настільки далеко, що вона більше не пов’язана з планетою. Він губиться в просторі. І це допомагає нам підтвердити ідеї, наприклад, чому Марс червоний через втрату водню. Але водень - не єдиний втрачений газ. Ми згадували про гелій на Землі та багато кисню та азоту, і завдяки MAVEN ми також можемо бачити, як кисень втрачається з Марса. І ви можете бачити, як, оскільки кисень важчий, він не надходить так далеко, як водень, але він все одно втрачений із планети. Все не обмежується цим червоним колом.
Той факт, що втрати атмосфери помітні не тільки на нашій планеті, але ми можемо вивчити їх в іншому місці та відправити космічні кораблі, дозволяє нам дізнатися про минуле планет, а також про планети загалом та майбутнє Землі. Один із способів дізнатись більше про майбутнє - це такі далекі планети, які ми не бачимо. Однак слід зазначити, що, перш ніж продовжувати, я не буду показувати вам подібні зображення з Плутоном, які можуть вас розчарувати, але у нас їх поки немає. В даний час місія New Horizons вивчає, як на планеті відбуваються атмосферні втрати. Тож залишайтеся з нами і чекайте новин. Планети, про які я хотів поговорити, відомі як екзопланети в дорозі.
Будь-яку планету, яка обертається навколо зірки, крім нашого Сонця, називають екзопланетою або позасонячною планетою. І ці так звані «транзитні» планети мають особливу властивість, тож якщо ви заглянете в середину зірки, то побачите, що вона насправді мерехтить. І причина того, що воно мерехтить, полягає в тому, що перед ним завжди проходять планети, і ця особлива орієнтація, при якій планети блокують світло, що виходить від зірки, дозволяє побачити мерехтіння світла. І спостерігаючи за зірками на нічному небі, щоб побачити мерехтіння, ми відкриваємо планети. Таким чином, нам вдалося виявити понад 5000 планет в Чумацькому Шляху, і ми знаємо, що там набагато більше, як я вже сказав.
Коли ми дивимося на світло від цих зірок, ми бачимо, як я вже сказав, не саму планету, але ви насправді спостерігаєте зменшення світла, яке ми можемо зафіксувати з часом. Отже, світло падає, коли планета спускається перед зіркою, і це мерехтіння, яке ви щойно бачили. Ми не тільки виявляємо планети, але і можемо вивчати це світло на різних довжинах хвиль. Я згадав про дослідження Землі та Марса в ультрафіолетовому світлі. Якщо ми подивимося на екзопланети, які перебувають у транзиті через космічний телескоп Хаббл, ми виявимо, що в ультрафіолеті ми бачимо набагато інтенсивніше світіння, набагато менше світла від зірки, коли планета проходить попереду. І ми вважаємо, що це тому, що навколо планети існує розширена атмосфера водню, завдяки якій вона виглядає більш набряклою, блокуючи тим самим більше світла, яке ви бачите.
Використовуючи цю техніку, ми змогли виявити кілька планет, що перебувають у дорозі, які страждають від атмосферних втрат. І ці планети можна назвати гарячими Юпітерами, як деякі, які я відкрив. І це тому, що існують такі газові планети, як Юпітер, але вони також близькі до своєї зірки, майже в 100 разів ближче Юпітера. І оскільки весь цей легкий газ збирається втратити і все це тепло від зірки, швидкість втрати атмосфери катастрофічна. Порівняно з приблизно 180 кг водню, що втрачається за хвилину на Землі, на цих планетах щохвилини втрачається близько 590 000 кг водню.
Ви можете подумати: "Гаразд, але чи змушує планета зникати?" Це питання задавали собі люди, дивлячись на нашу Сонячну систему, оскільки планети, найближчі до Сонця, тверді, а найдальші - більші та газоподібніші. Чи могло це початися з чогось на кшталт Юпітера, який знаходився ближче до Сонця, випускаючи газ всередину? Ми віримо, що якщо ми виходимо з чогось на зразок гарячого Юпітера, така планета, як Меркурій або Земля, не може дати результат. Але якби його було трохи менше на початку, можливо, було втрачено достатньо газу, що мало б значний вплив і призвело б до чогось зовсім іншого, ніж це було на початку.
Все це звучить трохи загально і може змусити нас задуматися про Сонячну систему, але яке відношення це має до нас тут, на Землі? Ну, а в далекому майбутньому Сонце стане яскравішим. Коли це трапляється, тепло від Сонця стане дуже інтенсивним. Так само, як ви бачите, як газ виходить з атмосфери гарячого Юпітера, газ вийде із Землі. Тож ми можемо розраховувати або, принаймні, готуватися до того, що у віддаленому майбутньому Земля буде більше схожа на Марс. Наш водень у воді, що розкладається, буде швидше втрачений у космос, і ми залишимо цю суху червонувату планету.
Не бійтеся, це займе кілька мільярдів років, тому у нас є трохи часу для підготовки.