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.
À noite, olhando as estrelas no céu, é incrível o que podemos ver. É lindo. Mas o mais incrível é o que não conseguimos ver, pois sabemos hoje que, ao redor de cada estrela, ou de quase toda estrela, há um planeta, ou provavelmente alguns.
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.
Portanto, o que esta foto não nos mostra são os planetas já conhecidos lá no espaço. Mas, quando pensamos em planetas, imaginamos coisas distantes, lugares muito diferentes do nosso. Mas aqui estamos nós num planeta, e a Terra é tão incrível que estamos pesquisando por toda parte para descobrir algo parecido. E, nessa pesquisa, estamos descobrindo coisas fantásticas. Mas quero lhes falar de algo impressionante aqui na Terra, que é o seguinte: a cada minuto 180 quilos de hidrogênio e quase 3 quilos de hélio escapam da Terra para o espaço. E esses gases vão embora e nunca voltam. Assim, hidrogênio, hélio e muitos outros constituem a chamada atmosfera da Terra. A atmosfera é constituída por esses gases, que formam uma fina linha azul, vista aqui da Estação Espacial Internacional, numa foto tirada por um astronauta. E é essa tênue lâmina ao redor do nosso planeta que permite o florescimento da vida. Ela protege nosso planeta de muitos impactos, de meteoritos e coisas do tipo. E é um fenômeno tão impressionante que o fato de ela estar desaparecendo deveria nos assustar, pelo menos um pouco.
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.
E eu estudo justamente esse processo, chamado de evaporação da atmosfera. A evaporação da atmosfera não é privativa do planeta Terra. Eu diria que ela é parte do que significa ser um planeta, pois os planetas, não apenas a Terra, mas de todo o universo, podem ter sua atmosfera evaporada. E a forma como isso acontece acaba nos falando sobre os próprios planetas. Porque, quando se fala no Sistema Solar, podemos estar pensando nesta foto aqui. E diríamos: "Bem, há oito planetas, talvez nove". E, para quem se estressou com esta foto, vou adicionar algo aqui para você.
(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.
Numa cortesia da New Horizons, estamos incluindo Plutão. E é o seguinte: para efeito desta palestra e da evaporação da atmosfera, na minha cabeça Plutão é um planeta, do mesmo modo como os planetas ao redor de outras estrelas que não podemos ver também são planetas. Assim, entre as características fundamentais dos planetas, está o fato de eles serem corpos unidos pela gravidade. Portanto, é muito material junto, ligado por essa força atrativa. E esses corpos são muito grandes e possuem muita gravidade, motivo pelo qual são redondos. Assim, é visível que eles, incluindo Plutão, são 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.
Dá pra ver que a gravidade está realmente atuando aqui. Mas outra característica fundamental dos planetas, e que não é vista aqui, é a estrela, o Sol, ao redor do qual todos os planetas do Sistema Solar orbitam. E esta provoca substancialmente a evaporação da atmosfera. As estrelas causam a evaporação da atmosfera dos planetas porque elas oferecem aos planetas partículas, luz e calor, que podem provocar a fuga das atmosferas. Assim, se pensarem num balão de ar quente, ou olharem para esta foto de lanternas num festival na Tailândia, podem ver que o ar quente pode empurrar os gases para cima. E, se tiverem energia e calor suficientes, o que o nosso sol possui, esse gás, que é tão leve, limitado apenas pela gravidade, pode escapar para o espaço. Então, isso é o que realmente causa a evaporação da atmosfera aqui na Terra e em outros planetas: essa interação entre o calor da estrela e a suplantação da gravidade do 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.
Eu disse que isso acontece numa média de 180 quilos por minuto para o hidrogênio e quase 3 quilos para o hélio. Mas como é isso? Bem, já na década de 1980, tirávamos fotos da Terra com luz ultravioleta, usando a sonda da NASA Dynamic Explorer. Assim, estas duas imagens da Terra nos mostram o brilho do hidrogênio escapando, aqui em vermelho. E podemos ver também outros elementos, como oxigênio e nitrogênio, naquele lampejo branco, no círculo que mostra as auroras, e também alguns rasgos ao redor dos trópicos. Portanto, estas fotos nos mostram de maneira conclusiva não só que nossa atmosfera não está fortemente confinada a nós na Terra, mas que, na verdade, está, se aproximando do espaço e, devo frisar, numa velocidade alarmante.
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 a única a sofrer essa evaporação da atmosfera. Marte, nosso vizinho mais próximo, é bem menor do que a Terra e, portanto, tem muito menos gravidade para segurar sua atmosfera. Por isso, apesar de Marte possuir uma atmosfera, podemos ver que é bem mais fina do que a da Terra. Basta olhar para a superfície: há crateras indicando que ele não tinha uma atmosfera que pudesse deter esses impactos. Além disso, vemos que é um "planeta vermelho", e a evaporação da atmosfera tem um papel no fato de Marte ter essa cor. Isso porque achamos que Marte costumava ter um passado mais úmido e, quando a água tinha energia suficiente, ela se quebrava em hidrogênio e oxigênio e, como o hidrogênio é muito leve, ele escapava para o espaço. O oxigênio que era deixado oxidava ou enferrujava o solo, causando aquela famosa cor vermelha enferrujada 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.
Assim, tudo bem olhar fotos de Marte e dizer que provavelmente aconteceu essa evaporação, mas hoje a NASA tem uma sonda em Marte chamada satélite MAVEN, e sua missão atual é estudar a evaporação da atmosfera. É a sonda "Mars Atmosphere and Volatile Evolution". E ocorre que ela já enviou fotos bem parecidas com o que temos visto aqui na Terra. Sabemos há tempos da perda de atmosfera de Marte, mas agora temos fotos incríveis. Aqui, por exemplo, podemos ver que aquele círculo vermelho mostra o tamanho de Marte, e o azul é o hidrogênio escapando do planeta. Assim, o hidrogênio chega a mais de dez vezes o tamanho do planeta, longe o bastante para se desligar de Marte. Está escapando para o espaço. E isso nos ajuda a confirmar hipóteses, como por que Marte é vermelho, com base na perda de hidrogênio. Mas o hidrogênio não é o único gás perdido. Mencionei o hélio na Terra e algum oxigênio e nitrogênio, e do MAVEN também podemos ver oxigênio escapando de Marte. E dá para ver que, como o oxigênio é mais pesado, ele não vai tão longe quanto o hidrogênio, mas ainda assim está escapando 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.
Assim, poder ver a evaporação da atmosfera em nosso próprio planeta e poder estudá-la em outros lugares, enviando espaçonaves, nos permite não apenas aprender sobre o passado dos planetas, mas também aprender sobre planetas em geral e o futuro da Terra. Assim, uma forma de aprendermos sobre o futuro é através de planetas distantes, que não podemos ver. Antes de continuar, gostaria de frisar que não vou lhes mostrar fotos assim de Plutão, o que pode ser frustrante, mas apenas porque não as temos ainda. Mas a missão New Horizons está estudando hoje a evaporação da atmosfera em Plutão. Por isso, fiquem atentos a notícias sobre isso. Os planetas sobre os quais quero falar são conhecidos como 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.
Assim, qualquer planeta orbitando uma estrela que não o nosso Sol é chamado de exoplaneta, ou planeta extrassolar. E esses planetas "em trânsito" têm uma característica especial: se olharem aquela estrela ali no meio, vão ver que ela está piscando. E a razão para ela piscar é porque há planetas passando na frente dela o tempo todo, e é uma orientação especial em que os planetas bloqueiam a luz da estrela, nos permitindo ver aquela luz piscando. E, ao pesquisar estrelas no céu noturno por meio dessa piscadela, conseguimos encontrar planetas. Foi assim que fomos capazes de detectar mais de 5 mil planetas em nossa própria Via láctea, e sabemos que existem muitos mais por aí, como mencionei.
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.
Assim, quando olhamos para a luz dessas estrelas, o que vemos, como eu disse, não é o planeta em si, mas um escurecimento da luz, que podemos registar no tempo. Assim, a luz diminui quando o planeta passa na frente da estrela, e essa é a piscadela que vimos antes. Assim, não só detectamos os planetas, mas podemos examinar essa luz em diversos comprimentos de onda. Assim, mencionei olhar para a Terra e Marte com luz ultravioleta. Se olharmos os exoplanetas em trânsito com o telescópio espacial Hubble, descobrimos que, com a ultravioleta, vemos uma piscadela muito maior, muito menos luz da estrela, quando o planeta passa na frente. E achamos que isso se deve a uma atmosfera estendida de hidrogênio ao redor de todo o planeta que faz com que ele pareça mais inchado, bloqueando assim mais luz.
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.
Portanto, com essa técnica, fomos capazes de descobrir alguns exoplanetas em trânsito sofrendo a evaporação da atmosfera. E esses planetas podem ser chamados de júpiteres quentes, como alguns que descobrimos. E isso porque eles são planetas gasosos, como Júpiter, mas estão tão perto de sua estrela, cerca de 100 vezes mais perto do que Júpiter do Sol. E, como existe todo esse gás leve pronto para escapar, e todo esse calor da estrela, temos taxas completamente catastróficas de evaporação da atmosfera. Assim, diferente dos nossos 180 kg/min de hidrogênio evaporando da Terra, esses planetas estão perdendo 590 milhões de quilos de hidrogênio por 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.
O que nos faz perguntar se isso faz o planeta deixar de existir. É uma pergunta que as pessoas se fazem quando olham para o Sistema Solar, pois os planetas mais próximos do Sol são rochosos, e os mais distantes são maiores e mais gasosos. Seria possível começar com algo tipo Júpiter, que estava perto do Sol, e se livrar de todo o gás dele? Hoje achamos que, se começarmos com algo como um júpiter quente, na verdade não podemos acabar como Mercúrio ou a Terra. Mas, se começarmos com algo menor, é possível que escape gás suficiente para impactá-lo significantemente e deixá-lo algo muito diferente de como começou.
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 isso soa um pouco genérico, e temos de pensar no Sistema Solar, mas o que isso tem a ver com a gente aqui na Terra? Bem, num futuro distante, o Sol vai ficar mais brilhante. E, à medida que isso for acontecendo, o calor do Sol vai ficar mais intenso. Da mesma forma que vemos gás saindo de um júpiter quente, o gás vai evaporar da Terra. Então, o que podemos esperar, ou pelo menos para o que nos preparar, é o fato de que num futuro distante a Terra vai ficar mais parecida com Marte. Nosso hidrogênio, da água que é quebrada, vai escapar para o espaço mais rapidamente, e vamos acabar num planeta seco, avermelhado.
So don't fear, it's not for a few billion years, so there's some time to prepare.
Mas não precisam ter medo, isso é para daqui alguns bilhões de anos, então, dá tempo de 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 quero que fiquem cientes do que está acontecendo, não apenas no futuro, mas a evaporação da atmosfera está acontecendo neste exato momento. Assim, há essa ciência incrível que vocês ouvem acontecer no espaço e em planetas distantes, e estamos estudando esses planetas para aprender sobre esses mundos. Mas, enquanto aprendemos sobre Marte ou exoplanetas, como júpiteres quentes, descobrimos coisas, como a evaporação da atmosfera, que nos dizem muito mais sobre nosso próprio planeta, a Terra.
So consider that the next time you think that space is far away.
Assim, pensem nisso na próxima vez que acharem que o espaço está bem longe.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos) (Vivas)