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 olhamos para as estrelas, à noite, é espantoso aquilo que vemos. É uma beleza. Mas o que é mais espantoso é o que não vemos, porque o que sabemos hoje é que, em volta de cada estrela, ou de quase todas as estrelas, há um planeta, ou provavelmente mais do que um.
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.
O que esta imagem não nos mostra são todos os planetas que já conhecemos lá fora no espaço. Quando pensamos em planetas, pensamos sobretudo em coisas distantes, muito diferentes do nosso. Mas nós estamos num planeta e há tantas coisas espantosas na Terra que estamos a procurar por toda a parte coisas que sejam parecidas. Enquanto andamos à procura, vamos encontrando coisas espantosas. Vou falar de uma coisa espantosa aqui na Terra. Em cada minuto, escapam-se da atmosfera da Terra para o espaço exterior 180 kg de hidrogénio e quase 3 kg de hélio. Estes gases desaparecem e nunca mais voltam. Ora bem, o hidrogénio, o hélio e muitas outras coisas constituem aquilo a que chamamos a atmosfera da Terra. A atmosfera é o conjunto destes gases que formam uma delgada linha azul, conforme se vê da Estação Espacial Internacional, numa fotografia tirada por um astronauta. Esta ténue camada em volta do nosso planeta é o que permite que a vida floresça. Protege o nosso planeta de demasiados impactos, de meteoritos e coisas dessas. É um fenómeno tão espantoso que o facto de estar a desaparecer devia assustar-nos, pelo menos um bocadinho.
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.
Este processo é uma coisa que eu estudo e chama-se "escape atmosférico". O escape atmosférico não é específico do planeta Terra. Faz parte do que é ser um planeta, porque os planetas, não apenas na Terra, mas por todo o universo, podem estar sujeitos ao escape atmosférico. A forma como isso acontece conta-nos coisas sobre esses planetas. Porque, quando pensamos no sistema solar, podemos pensar nesta imagem aqui. Poderão dizer que há oito planetas, talvez nove. Então, para os que se sentem ansiosos com esta imagem, vou acrescentar mais qualquer coisa.
(Laughter)
(Risos)
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.
Por amabilidade da New Horizons, estamos a incluir Plutão. O que acontece é que, para o objetivo desta palestra e do escape atmosférico, para mim, Plutão é um planeta, tal como os planetas, que não vemos, em volta de outras estrelas também são planetas. As características fundamentais dos planetas incluem o facto de eles serem corpos que estão ligados pela gravidade. Portanto, é muita matéria que está mantida em conjunto por esta força de atração. Estes corpos são muito grandes e têm muita gravidade. É por isso que são redondos. Quando olhamos para todos eles, incluindo Plutão, são todos redondos.
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.
Vemos assim que a gravidade desempenha aqui o seu papel. Mas outra característica fundamental dos planetas é uma coisa que não se vê aqui, é a estrela, o Sol, à volta do qual giram todos os planetas do sistema solar e que provoca, fundamentalmente, o escape atmosférico. A razão por que as estrelas provocam o escape atmosférico dos planetas é porque as estrelas oferecem aos planetas partículas, luz e calor que podem provocar o desaparecimento da atmosfera. Se pensarmos num balão de ar quente, ou olharmos para esta imagem de lanternas num festival tailandês, vemos que o ar quente impulsionam os gases para cima. Se tivermos suficiente energia e calor, o que acontece com o nosso Sol, esse gás, que é muito leve e apenas está preso pela gravidade, pode escapar-se para o espaço. É isso, portanto, o que causa o escape atmosférico aqui na Terra e também nos outros planetas — uma relação entre o aquecimento criado pela estrela e a ultrapassagem da força da gravidade no planeta.
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.
Já disse que isto acontece a um ritmo de 180 kg por minuto, para o hidrogénio e quase 3 kg para o hélio Mas que aspeto é que isso tem? Ainda nos anos 80, tirámos fotos da Terra com luz ultravioleta, usando a nave espacial da NASA, o Dynamic Explorer. Estas duas imagens da Terra mostram-nos o aspeto daquele brilho do escape de hidrogénio, que aparece a vermelho. Também vemos outras características, como o oxigénio e o azoto, naquele brilho branco, no círculo que nos mostra as auroras e também algumas mechas em volta dos trópicos. Estas são as imagens que nos mostram, sem sombra de dúvida, que a nossa atmosfera não está solidamente ligada aqui à Terra mas está a desprender-se para o espaço, a um ritmo alarmante, posso acrescentar.
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.
Mas a Terra não é o único planeta sujeita ao escape atmosférico. Marte, o nosso vizinho mais próximo, é muito mais pequeno do que a Terra, por isso, tem muito menos gravidade para reter a sua atmosfera. Assim, apesar de Marte ter uma atmosfera, vemos que é muito mais delgada do que a da Terra. Olhem para a sua superfície. Vemos crateras que indicam que a sua atmosfera não conseguia impedir esses impactos. Também vemos que é o "planeta vermelho", e o escape atmosférico desempenha um papel que justifica o facto de Marte ser vermelho. Pensamos que Marte deve ter tido um passado mais húmido e que a água, quando teve energia suficiente, se decompôs em hidrogénio e oxigénio. Como o hidrogénio é muito leve, escapou-se para o espaço e o oxigénio que restou oxidou-se ou enferrujou o terreno. causando essa conhecida cor de vermelho ferrugem que vemos.
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.
É muito fácil olhar para as fotos de Marte e dizer que provavelmente ocorreu um escape atmosférico mas a NASA tem uma sonda que está em Marte, chamada o satélite Maven. A sua tarefa é estudar o escape atmosférico. É a nave espacial para a Atmosfera de Marte e a Evolução Volátil. Já mostrou imagens muito semelhantes às que vimos aqui na Terra. Há muito que sabemos que Marte estava a perder a sua atmosfera, mas temos imagens deslumbrantes. Aqui, por exemplo, vemos no círculo vermelho o tamanho de Marte e a azul o hidrogénio a escapar-se do planeta. Está a atingir mais de 10 vezes o tamanho do planeta, está tão distante que já não é atraído pelo planeta. Está a escapar-se para o espaço. Isto ajuda-nos a confirmar ideias, tais como porque é que Marte é vermelho, por causa da perda do hidrogénio. Mas o hidrogénio não é o único gás que se está a perder. Eu referi o hélio na Terra, algum oxigénio e azoto, e do Maven, também podemos ver o oxigénio que se está a escapar de Marte. Vemos que, como o oxigénio é mais pesado, não consegue afastar-se tanto como o hidrogénio, mas continua a escapar-se do planeta. Não o vemos todo confinado naquele círculo vermelho.
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.
O facto de vermos não só o escape atmosférico no nosso planeta, mas também podermos estudá-lo noutro local e enviar uma sonda, permite-nos aprender coisas sobre o passado dos planetas e também sobre os planetas em geral e sobre o futuro da Terra. Uma das formas como podemos conhecer o futuro é através dos planetas tão distantes que nem os vemos. Mas eu quero assinalar, antes de entrar nisso, que não vou mostrar fotos destas de Plutão, o que podia ser frustrante, mas isso é porque ainda não as temos. Mas a missão New Horizons está agora a estudar o escape atmosférico que está a perder-se desse planeta. Portanto, estejam atentos a isso. Os planetas de que eu queria falar são conhecidos por exoplanetas em trânsito.
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.
Qualquer planeta que orbite uma estrela que não seja o nosso Sol, chama-se um exoplaneta ou planeta extrassolar. Estes planetas a que chamamos em trânsito têm uma característica especial. Se olharmos para aquela estrela no meio, vemos que está a piscar. Está a piscar porque há planetas que estão sempre a passar por ela e está numa orientação especial em que os planetas estão a bloquear a luz da estrela o que nos permite ver aquela luz a piscar. Observando as estrelas no céu noturno, com este movimento a piscar, podemos encontrar planetas. É assim que já conseguimos detetar mais de 5000 planetas na nossa Via Láctea, e sabemos que há muitos mais, conforme já referi.
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.
Quando olhamos para a luz destas estrelas, o que vemos, como já disse, não é o planeta propriamente dito, mas vemos a diminuição da luz que podemos registar no tempo. A luz diminui à medida que o planeta passa em frente da estrela. é esse o piscar que vimos há bocado. Portanto, não só detetamos os planetas como observamos essa luz em diferentes comprimentos de onda. Eu referi olhar para a Terra e para Marte com luz ultravioleta. Se olharmos para os exoplanetas em trânsito com o Telescópio Espacial Hubble, reparamos que, com a luz ultravioleta, notamos um piscar muito mais intenso, muito menos luz da estrela, quando o planeta passa em frente dela. Pensamos que isso se deve a uma atmosfera alongada de hidrogénio a toda a volta do planeta que faz com que ele pareça mais inchado e, portanto, bloqueia mais a luz que vemos.
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.
Usando esta técnica, conseguimos descobrir alguns exoplanetas em trânsito que estão a sofrer escape atmosférico. Podemos chamar a esses planetas Júpiteres quentes, a alguns dos planetas que encontrámos. Isso porque há planetas gasosos como Júpiter, mas estão muito perto da sua estrela, cerca de cem vezes mais perto do que Júpiter. Como há todo aquele gás leve que está pronto a escapar, e todo aquele aquecimento da estrela, temos ritmos catastróficos de escape atmosférico. Em vez dos nossos 180 kg por minuto, de hidrogénio que se perde na Terra, aqueles planetas estão a perder 590 milhões de kg em cada 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.
Poderão pensar: "Isso não vai provocar o desaparecimento do planeta?" É uma pergunta que as pessoas têm feito quando observam o nosso sistema solar, porque os planetas mais perto do Sol são rochosos e os planetas mais afastados são maiores e mais gasosos. Teríamos começado como qualquer coisa como Júpiter, que estava perto do Sol, e termos ficado sem qualquer gás? Hoje pensamos que, se começarmos como um Júpiter quente, podemos acabar como Mercúrio ou a Terra. Mas, se começarmos com uma coisa mais pequena, é possível que se tenha escapado gás suficiente que podia ter tido nele um impacto significativo e nos deixasse com uma coisa muito diferente do que era no início.
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.
Tudo isto parece ser um bocado genérico e podemos pensar no sistema solar, mas o que é que isso tem a ver connosco aqui na Terra? Bem, num futuro distante, o Sol vai ficar mais brilhante. Quando isso acontecer, o calor que recebemos do Sol vai tornar-se mais intenso. Do mesmo modo que vemos o gás a escapar-se de um Júpiter quente, o gás vai escapar-se da Terra. Por isso, podemos prever ou, pelo menos, podemos preparar-nos, para que, num futuro distante, a Terra se vá parecer mais com Marte. O nosso hidrogénio, proveniente da água, vai escapar-se para o espaço mais rapidamente e vamos ficar com este planeta, seco e avermelhado.
So don't fear, it's not for a few billion years, so there's some time to prepare.
Mas nada receiem, faltam uns milhares de milhões de anos, temos tempo para nos prepararmos.
(Laughter)
(Risos)
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.
Mas eu queria que soubessem o que se está a passar, não apenas no futuro. O escape atmosférico está a ocorrer enquanto falamos. Há muita ciência espantosa sobre o que acontece no espaço e nos planetas muito distantes. Estamos a estudar esses planetas para conhecermos esses mundos. Mas, à medida que conhecemos Marte ou exoplanetas como os Júpiteres quentes, descobrimos coisas como o escape atmosférico que nos contam muito mais sobre o nosso planeta aqui na Terra.
So consider that the next time you think that space is far away.
Por isso, pensem nisso
Thank you.
quando acharem que o espaço está muito distante.
(Applause)
Obrigada.