Quan mirem les estrelles a la nit, és increïble el que veiem. És preciós. Però encara més increïble és el que no podem veure, perquè el que sabem avui dia és que al voltant de cada estrella o gairebé cada estrella, hi ha un planeta, o probablement més d'un.
So when you look out at the stars at night, it's amazing what you can see. It's beautiful. But what's more amazing is what you can't see, because what we know now is that around every star or almost every star, there's a planet, or probably a few.
El que no ens mostra aquesta imatge són tots els planetes que coneixem de l'espai. Però quan pensem en planetes, tendim a pensar en coses llunyanes que són molt diferents del que tenim. Però som aquí, en un planeta, i la Terra té tantes coses increíbles que busquem per tot arreu per trobar coses que s'hi assemblin. I quan busquem, trobem coses increïbles. Però us vull parlar d'una cosa increïble de la Terra. I és que cada minut, més de 180 kg d'hidrogen i al voltant de 3 kg d'heli s'escapen de la Terra cap a l'espai. És gas que se'n va i no torna mai més. L'hidrogen, l'heli i moltes altres coses formen el que es coneix com l'atmosfera de la Terra. L'atmosfera són tots aquests gasos que formen una fina línia blava que veiem aquí, desde l'Estació Espacial Internacional, en una fotografia feta per uns astronautes. I aquesta tènue capa al voltant del nostre planeta és el que permet que la vida floreixi. Protegeix el planeta de molts impactes, de meteorits i semblants. I es tracta d'un fenomen tan increïble que el fet que estigui desapareixent us hauria d'espantar, almenys una mica.
So what this picture isn't showing you are all the planets that we know about out there in space. But when we think about planets, we tend to think of faraway things that are very different from our own. But here we are on a planet, and there are so many things that are amazing about Earth that we're searching far and wide to find things that are like that. And when we're searching, we're finding amazing things. But I want to tell you about an amazing thing here on Earth. And that is that every minute, 400 pounds of hydrogen and almost seven pounds of helium escape from Earth into space. And this is gas that is going off and never coming back. So hydrogen, helium and many other things make up what's known as the Earth's atmosphere. The atmosphere is just these gases that form a thin blue line that's seen here from the International Space Station, a photograph that some astronauts took. And this tenuous veneer around our planet is what allows life to flourish. It protects our planet from too many impacts, from meteorites and the like. And it's such an amazing phenomenon that the fact that it's disappearing should frighten you, at least a little bit.
Jo em dedico a estudiar aquest procés i s'anomena escapament atmosfèric. L'escapament atmosfèric no és un fenomen específic del planeta Terra. És part del que representa ser un planeta, perquè els planetes, no només la Terra, sinó per tot l'univers, experimenten l'escapament atmosfèric. I la manera en què això passa ens diu molt dels propis planetes. Perquè si penseu en el sistema solar, pot ser que penseu en aquesta imatge. I diríeu, bé, hi ha vuit planetes, potser nou. Pels que estiguin desconcertats amb aquesta imatge, afegiré una cosa per vosaltres.
So this process is something that I study and it's called atmospheric escape. So atmospheric escape is not specific to planet Earth. It's part of what it means to be a planet, if you ask me, because planets, not just here on Earth but throughout the universe, can undergo atmospheric escape. And the way it happens actually tells us about planets themselves. Because when you think about the solar system, you might think about this picture here. And you would say, well, there are eight planets, maybe nine. So for those of you who are stressed by this picture, I will add somebody for you.
(Riures)
(Laughter)
Per cortesia de New Horizons, afegirem Plutó. La qüestió és que, pels objectius de la xerrada i l'escapament atmosfèric, Plutó és un planeta que tinc en ment, de la mateixa manera que planetes al voltant d'altres estrelles que no veiem també són planetes. Les característiques fonamentals dels planetes inclouen el fet que són cossos que es mantenen units per la gravetat. Es tracta d'un munt de material que es manté adherit per aquesta força d'atracció. Aquests cossos són molt grans i tenen molta gravetat. Per això són rodons. Quan els observem tots, Plutó inclòs, són rodons.
Courtesy of New Horizons, we're including Pluto. And the thing here is, for the purposes of this talk and atmospheric escape, Pluto is a planet in my mind, in the same way that planets around other stars that we can't see are also planets. So fundamental characteristics of planets include the fact that they are bodies that are bound together by gravity. So it's a lot of material just stuck together with this attractive force. And these bodies are so big and have so much gravity. That's why they're round. So when you look at all of these, including Pluto, they're round.
Com veieu, la gravetat hi té molt a veure aquí. Una altra característica fondamental dels planetes és el que no veiem aquí, i és l'estrella, el Sol, al voltant de la qual orbiten tots els planetes del Sistema Solar. I és bàsicament el que provoca l'escapament atmosfèric. La raó per què les estrelles causen l'escapament atmosfèric dels planetes és perquè ofereixen als planetes partícules, llum i calor que pot provocar que les atmosferes marxin. Si penseu en un globus aerostàtic, o observeu aquesta imatge de fanalets d'un festival a Tailàndia, veieu com l'aire calent propulsa els gasos cap amunt. I amb prou energia i calor, cosa que el Sol té, el gas, que és molt lleuger i únicament subjecte per la gravetat, pot escapar-se cap a l'espai. I axiò és el que realment causa l'escapament atmosfèric aquí a la Terra i en altres planetes. La interacció entre la calor que desprèn l'estrella i intentar vèncer la força gravitatòria del planeta.
So you can see that gravity is really at play here. But another fundamental characteristic about planets is what you don't see here, and that's the star, the Sun, that all of the planets in the solar system are orbiting around. And that's fundamentally driving atmospheric escape. The reason that fundamentally stars drive atmospheric escape from planets is because stars offer planets particles and light and heat that can cause the atmospheres to go away. So if you think of a hot-air balloon, or you look at this picture of lanterns in Thailand at a festival, you can see that hot air can propel gasses upward. And if you have enough energy and heating, which our Sun does, that gas, which is so light and only bound by gravity, it can escape into space. And so this is what's actually causing atmospheric escape here on Earth and also on other planets -- that interplay between heating from the star and overcoming the force of gravity on the planet.
Us he explicat que passa a un ritme de més de 180 kg per minut amb l'hidrogen i al voltant de 3 kg amb l'heli. Però quina pinta fa això? Bé, fins i tot als vuitanta, vam fotografiar la Terra en ultraviolat desde l'astronau Dynamic Explorer de la NASA. Aquestes dues imatges de la Terra mostren com es veu aquest esclat d'hidrogen que s'escapa, que apareix en vermell. També podeu veure altes elements com l'oxigen i el nitrogen en aquest resplendor al cercle que mostra les aurores i també alguns filets al voltant dels tròpics. Així, aquestes imatges mostren de manera concluent que la nostra atmosfera no només s'aferra a nosaltres aquí a la Terra sinó que efectivament s'expandeix cap a l'espai, i a un ritme alarmant, he de dir.
So I've told you that it happens at the rate of 400 pounds a minute for hydrogen and almost seven pounds for helium. But what does that look like? Well, even in the '80s, we took pictures of the Earth in the ultraviolet using NASA's Dynamic Explorer spacecraft. So these two images of the Earth show you what that glow of escaping hydrogen looks like, shown in red. And you can also see other features like oxygen and nitrogen in that white glimmer in the circle showing you the auroras and also some wisps around the tropics. So these are pictures that conclusively show us that our atmosphere isn't just tightly bound to us here on Earth but it's actually reaching out far into space, and at an alarming rate, I might add.
Però la Terra no és la única que pateix l'escapament atmosfèric. Mart, el nostre veí més proper, és molt més petit que la Terra, per tant, té molta menys gravetat amb què poder aferrar la seva atmosfera. I tot i que Mart té una atmosfera, veiem com és molt més prima que la de la Terra. Només cal veure la superfície. Veiem cràters que indiquen que no hi havia una atmosfera per evitar els impactes. També veiem que es el "planeta vermell", i l'escapament atmosfèric influeix en el fet que Mart sigui vermell. Perquè pensem que Mart va tenir un passat molt més humit, i que quan l'aigua va tenir prou energia, es va separar en hidrogen i oxigen, i com que l'hidrogen era tan lleuger, es va fugar cap a l'espai, i l'oxigen que va quedar va oxidar o rovellar el sòl, provocant aquest familiar color vermell rovellat que veiem.
But the Earth is not alone in undergoing atmospheric escape. Mars, our nearest neighbor, is much smaller than Earth, so it has much less gravity with which to hold on to its atmosphere. And so even though Mars has an atmosphere, we can see it's much thinner than the Earth's. Just look at the surface. You see craters indicating that it didn't have an atmosphere that could stop those impacts. Also, we see that it's the "red planet," and atmospheric escape plays a role in Mars being red. That's because we think Mars used to have a wetter past, and when water had enough energy, it broke up into hydrogen and oxygen, and hydrogen being so light, it escaped into space, and the oxygen that was left oxidized or rusted the ground, making that familiar rusty red color that we see.
Está bé mirar fotos de Mart i dir que l'escapament atmosfèric segurament va passar, però la NASA té actualment una sonda a Mart, el satèl·lit MAVEN, i la seva feina és estudiar l'escapament atmosfèric. És l'aeronau espacial Evolució Atmosfèrica i Volàtil de Mart. I els resultats ja han mostrat imatges molt similars a les que hem vist de la Terra. Fa temps que sabem que Mart perdia la seva atmosfera, però en tenim imatges sorprenents. Aquí, per exemple, veiem, el cercle vermell és la mida de Mart, i en blau veiem l'hidrogen que s'escapa del planeta. S'està expandint més de 10 vegades la mida del planeta. Marxa tan lluny que ja no está vinculat al planeta. S'està escapant cap a l'espai. Aquest fet ens ajuda a confirmar idees, com per què Mart és vermell, per la pèrdua d'hidrogen. Però l'hidrogen no és l'únic gas que es perd. He mencionat l'heli de la Terra i una mica d'oxigen i nitrogen, i desde el MAVEN també podem observar l'oxigen que perd Mart. I veiem que, com que l'oxigen es més pesat, no pot arribar tan lluny com l'hidrogen, però igualment s'escapa del planeta. No el veiem confinat dins el cercle vermell.
So it's fine to look at pictures of Mars and say that atmospheric escape probably happened, but NASA has a probe that's currently at Mars called the MAVEN satellite, and its actual job is to study atmospheric escape. It's the Mars Atmosphere and Volatile Evolution spacecraft. And results from it have already shown pictures very similar to what you've seen here on Earth. We've long known that Mars was losing its atmosphere, but we have some stunning pictures. Here, for example, you can see in the red circle is the size of Mars, and in blue you can see the hydrogen escaping away from the planet. So it's reaching out more than 10 times the size of the planet, far enough away that it's no longer bound to that planet. It's escaping off into space. And this helps us confirm ideas, like why Mars is red, from that lost hydrogen. But hydrogen isn't the only gas that's lost. I mentioned helium on Earth and some oxygen and nitrogen, and from MAVEN we can also look at the oxygen being lost from Mars. And you can see that because oxygen is heavier, it can't get as far as the hydrogen, but it's still escaping away from the planet. You don't see it all confined into that red circle.
Així, el fet que no només veiem l'escapament atmosfèric al nostre planeta sinó que el podem estudiar a tot arreu i enviar aeronaus ens permet aprendre sobre el passat dels planetes i també sobre els planetes en general i el futur de la Terra. Així, una manera d'aprendre realment sobre el futur és a través de planetes tan llunyans que no podem veure. He de dir, però, abans de seguir amb això, que no us mostraré imatges com aquesta de Plutó, cosa que us podria decebre, però és perquè encara no en tenim cap. Actualment la missió New Horizons estudia l'escapament atmosfèric que perd el planeta. Així que estigueu atents al tema. Els planetes dels que us volia parlar es conèixen com exoplanetes transitoris.
So the fact that we not only see atmospheric escape on our own planet but we can study it elsewhere and send spacecraft allows us to learn about the past of planets but also about planets in general and Earth's future. So one way we actually can learn about the future is by planets so far away that we can't see. And I should just note though, before I go on to that, I'm not going to show you photos like this of Pluto, which might be disappointing, but that's because we don't have them yet. But the New Horizons mission is currently studying atmospheric escape being lost from the planet. So stay tuned and look out for that. But the planets that I did want to talk about are known as transiting exoplanets.
Qualsevol planeta que orbita al voltant d'una estrella que no és el Sol s'anomena exoplaneta, o planeta extrasolar. I aquests planetes que anomenem transitoris tenen un tret especial que si mirem aquesta estrella al centre, veurem que en realitat centelleja. I la raó per la que centelleja és perquè hi ha planetes que van passant per davant constantment, i está orientada de tal manera que els planetes bloquejen la llum de l'estrella i ens permet veure aquest centelleig. I si observem atentament les estrelles a la nit, aquest moviment brillant ens permetrà descobrir planetes. Així és com hem sigut capaços de detectar més de 5.000 planetes a la nostra Via Làctia, i sabem que n'hi ha molts més allà dalt, com he dit abans.
So any planet orbiting a star that's not our Sun is called an exoplanet, or extrasolar planet. And these planets that we call transiting have the special feature that if you look at that star in the middle, you'll see that actually it's blinking. And the reason that it's blinking is because there are planets that are going past it all the time, and it's that special orientation where the planets are blocking the light from the star that allows us to see that light blinking. And by surveying the stars in the night sky for this blinking motion, we are able to find planets. This is how we've now been able to detect over 5,000 planets in our own Milky Way, and we know there are many more out there, like I mentioned.
Quan observem la llum d'aquestes estrelles, el que veiem, com he dit, no és el planeta en sí, el que veiem és l'enfosquiment de la llum que podem registrar en el temps. La llum disminueix a mesura que el planeta es redueix davant l'estrella, i això és el centelleig que hem vist abans. No només podem detectar planetes, també podem observar la llum en diferents longituds d'ona. Abans he mencionat que miràvem la Terra i Mars amb llum ultraviolada. Si observem els exoplanetes transitoris amb el telescopi espacial Hubble, trobem que en l'ultraviolat, veiem un centelleig molt més potent, molta menys llum de l'estrella, quan el planeta passa per davant. I creiem que és perquè hi ha una extensa atmosfera d'hidrogen al voltant del planeta que fa que es vegi més inflat i bloqueja més quantitat de la llum que veiem.
So when we look at the light from these stars, what we see, like I said, is not the planet itself, but you actually see a dimming of the light that we can record in time. So the light drops as the planet decreases in front of the star, and that's that blinking that you saw before. So not only do we detect the planets but we can look at this light in different wavelengths. So I mentioned looking at the Earth and Mars in ultraviolet light. If we look at transiting exoplanets with the Hubble Space Telescope, we find that in the ultraviolet, you see much bigger blinking, much less light from the star, when the planet is passing in front. And we think this is because you have an extended atmosphere of hydrogen all around the planet that's making it look puffier and thus blocking more of the light that you see.
Amb l'ús d'aquesta tècnica, hem pogut descobrir alguns exoplanetes transitoris que experimenten l'escapament atmosfèric. I a aquests planetes se'ls pot anomenar Júpiters ardents, per alguns dels que hem trobat. I això és perquè són planetes gasosos com Júpiter, però són molt a prop de l'estrella, unes cent vegades més a prop que Júpiter. Com que hi ha tot aquest gas lleuger a punt per escapar-se, i tota aquesta calor de l'estrella, els índex d'escapament atmosfèric són totalment devastadors. A diferència dels més de 180 kg per minut d'hidrogen que es perden a la Terra, en aquests planetes, es perden més de 750 milions de kg d'hidrogen per minut.
So using this technique, we've actually been able to discover a few transiting exoplanets that are undergoing atmospheric escape. And these planets can be called hot Jupiters, for some of the ones we've found. And that's because they're gas planets like Jupiter, but they're so close to their star, about a hundred times closer than Jupiter. And because there's all this lightweight gas that's ready to escape, and all this heating from the star, you have completely catastrophic rates of atmospheric escape. So unlike our 400 pounds per minute of hydrogen being lost on Earth, for these planets, you're losing 1.3 billion pounds of hydrogen every minute.
I pensareu, bé, això fa que el planeta deixi d'existir? És una pregunta que es feia la gent quan observaven el sistema solar, ja que, els planetes més propers al Sol són rocosos, i els planetes més llunyans són més grossos i més gasosos. Es podria haver començat amb una cosa com Júpiter que realment estigués prop del Sol, i desfer-se de tot el seu gas? Pensem que si comença amb alguna cosa com un Júpiter ardent, realment no pot acabar en Mercuri o la Terra. Però si es comencès amb una cosa més petita, seria possible que s'hagués escapat prou gas que l'impacte que causés fos tal que deixés una cosa molt diferent de la que hi havia inicialment.
So you might think, well, does this make the planet cease to exist? And this is a question that people wondered when they looked at our solar system, because planets closer to the Sun are rocky, and planets further away are bigger and more gaseous. Could you have started with something like Jupiter that was actually close to the Sun, and get rid of all the gas in it? We now think that if you start with something like a hot Jupiter, you actually can't end up with Mercury or the Earth. But if you started with something smaller, it's possible that enough gas would have gotten away that it would have significantly impacted it and left you with something very different than what you started with.
Tot això sona bastant general, i podem pensar en el sistema solar, però, què té a veure això amb nosaltres aquí a la Terra? Bé, en un futur llunyà, el Sol es tornarà més brillant. I quan això passi, la calor que rebem del Sol es tornarà molt intensa. De la mateixa manera que veiem el gas desprendre's d'un Júpiter ardent, el gas es desprendrà de la Terra. I el que podem esperar, o si més no, preparar-nos-hi, és el fet que en un futur llunyà, la Terra s'assemblarà més a Mart. El nostre hidrogen, de l'aigua que es trenca, s'escaparà cap a l'espai més ràpidament, i ens quedarem amb un planeta sec i vermellós.
So all of this sounds sort of general, and we might think about the solar system, but what does this have to do with us here on Earth? Well, in the far future, the Sun is going to get brighter. And as that happens, the heating that we find from the Sun is going to become very intense. In the same way that you see gas streaming off from a hot Jupiter, gas is going to stream off from the Earth. And so what we can look forward to, or at least prepare for, is the fact that in the far future, the Earth is going to look more like Mars. Our hydrogen, from water that is broken down, is going to escape into space more rapidly, and we're going to be left with this dry, reddish planet.
No patiu, no serà fins d'aquí uns mil milions d'anys, tenim temps de preparar-nos.
So don't fear, it's not for a few billion years, so there's some time to prepare.
(Riures)
(Laughter)
Però volia que fòssiu conscients de què està passant, no només en un futur, l'escapament atmosfèric està passant mentres parlem. Sentim a parlar d'un munt de ciència increïble que passa a l'espai i en planetes llunyans, i estudiem aquests planetes per aprendre sobre aquests móns. Però mentres estudiem Mart o exoplanetes com Júpiters ardents, trobem coses com l'escapament atmosfèric que ens diu molt més sobre el nostre planeta Terra.
But I wanted you to be aware of what's going on, not just in the future, but atmospheric escape is happening as we speak. So there's a lot of amazing science that you hear about happening in space and planets that are far away, and we are studying these planets to learn about these worlds. But as we learn about Mars or exoplanets like hot Jupiters, we find things like atmospheric escape that tell us a lot more about our planet here on Earth.
Tingueu això en compte la propera vegada que penseu que l'espai està molt lluny.
So consider that the next time you think that space is far away.
Gràcies.
Thank you.
(Aplaudiments)
(Applause)