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.
Quando guardate le stelle di notte è sorprendente ciò che vedete. È bellissimo. Ma è più impressionante ciò che non potete vedere, perchè ciò che ora sappiamo è che intorno a ogni stella o quasi, c'è un pianeta, o ce ne sono alcuni.
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.
Ciò che non vi mostra questa fotografia sono tutti i pianeti che sappiamo esserci nello spazio. Ma quando pensiamo ai pianeti, tendiamo a pensare a cose lontane e molto diverse dal nostro pianeta. Ma qui siamo su un pianeta, e ci sono così tante cose sorprendenti della Terra che cerchiamo in un lungo e in largo cose che possano loro somigliare. E quando cerchiamo, troviamo cose meravigliose. Ma io vi voglio parlare di una cosa fantastica che è qui sulla Terra. Ed è che ogni minuto, 400 libbre di idrogeno e circa 7 di elio sfuggono dalla Terra allo spazio. Ed è gas che se ne va e non tornerà mai più. L'idrogeno, l'elio e molte altre cose formano quella che è conosciuta come l'atmosfera terrestre. L'atmosfera è solo una sottile linea blu formata da questi gas che è vista dalla Stazione Spaziale Internazionale, una fotografia che alcuni astronauti fanno. E questa esile patina intorno al nostro pianeta è è ciò che consente alla vita di progredire. Protegge il nostro pianeta da moltissimi impatti, di meteoriti e simili. Ed è un fenomeno così sorprendente che il fatto che stia scomparendo dovrebbe spaventarvi, almeno un po'.
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.
Questo processo è qualcosa che io studio ed è chiamato "fuga atmosferica". Questa fuga non riguarda solo la Terra. È parte integrante dell'essere un pianeta, se volete saperlo, perchè i pianeti -non solo la Terra- ma dell'intero universo, subiscono la fuga atmosferica. E il modo in cui questo accade ci dice di fatto qualcosa sugli stessi pianeti. Perchè quando pensate al sistema solare, potreste pensare a questa immagine, e potreste dire, "Beh, ci sono 8 pianeti, forse 9". Per quelli che ne hanno abbastanza di questa immagine aggiungerò qualcosa.
(Laughter)
(Risate)
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.
Per concessione della New Horizons, includiamo Plutone. Il punto è che, ai fini di questa conferenza e della fuga atmosferica, Plutone è per me un pianeta, allo stesso modo in cui quelli che stanno intorno alle stelle e che non vediamo sono anch'essi pianeti. Tra le caratteristiche fondamentali dei pianeti c'è quella di essere dei corpi tenuti insieme dalla gravità. Quindi è solo parechia materia tenuta insieme da questa forza attrattiva. E questi corpi sono enormi e possiedono tantissima gravità. Ecco perchè sono rotondi. Quando guardate questi pianeti, incluso Plutone, sono rotondi.
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.
Quindi si può vedere che la gravità è realmente in azione. Ma un'altra caratteristica fondamentale dei pianeti non potete vederla qui, ed è la stella, il Sole, intorno al quale tutti i pianeti del sistema solare orbitano. Ed è ciò che principalmente porta alla fuga atmosferica. Il motivo per cui in fondo le stelle portano a questa fuga dai pianeti sta nel fatto che le stelle offrono ai pianeti particelle, luce e calore che possono causare la fuga dell'atmosfera Se pensate a una mongolfiera, o guardate queste foto di lanterne a un festival tailandese, potete capire che l'aria calda può spingere i gas verso l'alto. E se avete abbastanza energia e calore, e il Sole li ha, quel gas, che è così leggero e tenuto insieme solo dalla gravità, può fuggire nello spazio. Quindi questo è esattamente ciò che causa la fuga atmosferica, qui sulla Terra e anche su altri pianeti, che interagisce con il calore delle stelle e supera la forza di gravità sul pianeta.
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.
Vi ho detto che questo accade con la frequenza di 400 libbre di idrogeno al minuto e circa 7 di elio. Ma come appare questo fenomeno? Beh, anche negli anni '80, facevamo foto della Terra all'ultravioletto utilizzando l'astronave delle Dynamic Explorer della NASA. Queste due foto della Terra vi mostrano l'aspetto di quello splendente idrogeno in fuga, mostrato in rosso. E potete vedere anche altri elementi come l'ossigeno e il nitrogeno in quel luccichio bianco nel cerchio che vi mostra le aurore e anche qualche frammento intorno ai tropici. Queste sono fotografie che ci mostrano, in conclusione, che la nostra atmosfera non è solo legata alla Terra ma si sta anche diffondendo lontano nello spazio, a una velocità impressionante, direi.
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.
Ma la Terra non è la sola a subire la fuga atmosferica. Marte, il pianeta a noi più vicino, è molto più piccolo della Terra, quindi ha molta meno gravità con cui tenere a sè la sua atmosfera. Quindi anche Marte ha un'atmosfera, e vediamo che è molto più sottile della nostra. Basta guardare la superficie. Vedete crateri che indicano che non ha avuto un'atmosfera capace di bloccare gli impatti. E vediamo che è un "pianeta rosso", e la fuga atmosferica incide sul colore di Marte. È il motivo per cui pensiamo che Marte abbia avuto un passato più umido, e che quando l'acqua ha avuto abbastanza energia si è divisa in idrogeno e ossigeno ed essendo l'idrogeno così leggero, si è disperso nello spazio, e l'ossigeno che era rimasto ha ossidato o arruginito il terreno, creando quel visibile colore rosso-ruggine così familiare.
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.
È semplice guardare le foto di Marte e dire che la fuga atmosferica forse si è verificata, ma la NASA ha una sonda che è attualmente su Marte, chiamata satellite MAVEN, e il cui attuale compito è quello di studiare la fuga atmosferica. È il mezzo spaziale della "Mars Atmosphere and Volatile Evolution". I risultati hanno già mostrato foto molto simili a quelle che avete visto per la Terra. Sapevamo che Marte stava perdendo la sua atmosfera, ma abbiamo foto sbalorditive. Qui, per esempio, potete vedere nel cerchio rosso le dimensioni di Marte, e in blu l'idrogeno che fugge dal pianeta. Raggiunge 10 volte le dimensioni del pianeta, ed è abbastanza lontano da non essere più legato a Marte. Sta fuggendo nello spazio. E questo ci aiuta a confermare delle idee, come che il colore rosso dipenda dall'idrogeno perduto. Ma l'idrogeno non è l'unico gas che viene perso. Ho menzionato l'elio sulla Terra e parti di ossigeno e nitrogeno, e dal MAVEN possiamo anche guardare l'ossigeno perso da Marte. E potete vederlo perchè l'ossigeno è più pesante, non può arrivare lontano come l'idrogeno, ma sta ancora fuggendo via dal pianeta. Non lo vedete tutto confinato all'interno di quel cerchio.
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.
Il fatto che non solo possiamo vedere la fuga atmosferica del nostro pianeta ma possiamo anche studiarla altrove e mandare astronavi ci permette di imparare qualcosa del passato dei pianeti, ma anche dei pianeti in generale, e del futuro della Terra. E la chiave per imparare qualcosa del futuro sta in quei pianeti così lontani che non possiamo vedere. Vorrei precisare che, prima di andare avanti con questo tema, non vi mostrerò foto come questa di Plutone, il che potrebbe deludervi, ma è perchè ancora non ne abbiamo. Ma la missione New Orizons sta studiando la fuga dell'atmosfera che viene persa dal pianeta. Quindi restate in allerta! I pianeti di cui volevo parlarvi sono conosciuti come "esopianeti in transito".
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.
Quindi ogni pianeta che orbita intorno a una stella che non è il nostro Sole viene chiamato esopianeta, o pianeta extrasolare. E questi pianeti che definiamo in transito hanno la peculiarità che se guardate la loro stella al centro, vedrete che effettivamente lampeggia. E la ragione di questo lampeggiare sta nel fatto che ci sono pianeti che passano continuamente da lì, e con un orientamento tale da bloccare la luce delle stelle e che ci permette di vederle lampeggiare. Ispezionando le stelle nel cielo notturno in cerca di lampeggiamenti, si riesce a scovare i pianeti. Questo è il modo in cui siamo stati capaci di individuare più di 5.000 pianeti nella nostra Via Lattea, e, come dicevo, sappiamo che ce ne sono molti altri là fuori.
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.
Quindi quando vediamo la luce di queste stelle, ciò che vediamo non è il pianeta in sè, ma uno smorzamento della luce che riusciamo a vedere nel tempo. Quindi la luce è visibile quando il pianeta si sposta dalla stella, e quello è il luccichio che avete visto prima. Quindi non solo localizziamo i pianeti ma vediamo la luce con differenti lunghezze d'onda. Ho menzionato-per vedere la Terra e Marte- l'uso della luce ultravioletta. Se guardiamo gli esopianeti in transito con il Telescopio spaziale Hubble, scopriamo che all'ultravioletto, si vedono luccichii molto più grandi, molta meno luce dalla stella, quando il pianeta le passa davanti. E pensiamo che questo accada perchè c'è un'estesa atmosfera di idrogeno intorno al pianeta che lo fa sembrare più gonfio e quindi blocca gran parte della luce visibile.
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.
Quindi usando questa tecnica, possiamo riuscire a scoprire alcuni esopianeti in transito che stanno subendo la fuga atmosferica. Questi pianeti possono essere chiamati <i>Giovi caldi</i>, per alcuni di quelli trovati. Questo perchè sono pianeti gassosi come Giove, ma sono vicini alle loro stelle, centinaia di volte più di Giove. E poichè ci sono tutti questi gas leggeri pronti a fuggire, e tutto questo calore dalle stelle, si hanno delle catastrofiche ondate di fuga atmosferica. Quindi, diversamente dalle 400 libbre di idrogeno perse al minuto dalla Terra, questi pianeti perdono 1,3 miliardi di libbre di idrogeno al minuto.
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.
Potreste pensare, "Beh, questo fa in modo che il pianeta cessi di esistere?" È una domanda che le persone si fanno guardando il nostro sistema solare, perchè i pianeti più vicini al Sole sono rocciosi, e quelli più lontani sono più grandi e gassosi. Si può iniziare con qualcosa come Giove che di fatto era vicino al Sole, e che poi si è liberato del gas? Ora pensiamo che se si inizia con qualcosa come un <i>Giove caldo</i> il risultato non può essere Mercurio o la Terra. Ma se si inizia con qualcosa di più piccolo, è possibile che si sia disperso tanto di quel gas da avere un impatto significativo sul pianeta e ottenere qualcosa di molto diverso dal pianeta iniziale.
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.
Tutto questo sembra molto generico, e noi dobbiamo pensare al sistema solare, ma cosa ha a che fare questo con noi, qui, sulla Terra? Beh, in un futuro lontano, il Sole sarà molto più intenso. E quando accadrà, il calore che riceveremo dal Sole diventerà molto forte. Allo stesso modo in cui vediamo che un <i>Giove caldo</i> disperdere gas, anche la Terra disperderà gas. Qualunque cosa potremo aspettarci, o a qualunque cosa ci prepareremo, sta di fatto che in un futuro lontano, la Terra somiglierà più a Marte. Il nostro idrogeno, creato dall'acqua che si divide, fuggirà nello spazio più rapidamente, e ci lascerà un pianeta secco e rossiccio.
So don't fear, it's not for a few billion years, so there's some time to prepare.
Niente paura, accadrà tra qualche miliardo di anni, abbiamo il tempo per prepararci.
(Laughter)
(Risate)
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.
Ma volevo che steste attenti a cosa sta accadendo, non solo al futuro, perchè la fuga atmosferica si verifica mentre parliamo. C'è tanta scienza incredibile da sentire su ciò che accade nello spazio e le storie di pianeti lontani, e studiamo questi pianeti per imparare qualcosa di questi mondi. Ma come imparato da Marte o da esopianeti come i <i>Giovi caldi</i>, troviamo cose come la fuga atmosferica che ci dicono molto del nostro pianeta Terra.
So consider that the next time you think that space is far away.
Considerate questo la prossima volta in cui penserete che lo spazio è lontano.
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applausi)