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.
Când privești stelele noaptea, e uimitor ce poți vedea. E frumos. Dar ce e și mai uimitor e ceea ce nu poți vedea, pentru că ce știm acum e că în jurul tuturor stelelor, sau aproape a tuturor, există o planetă sau probabil câteva.
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.
Deci ceea ce această imagine nu vă arată sunt toate planetele despre care știm că există acolo în spațiu. Dar când ne gândim la planete, tindem să ne gândim la lucruri îndepărtate care sunt foarte diferite de planeta noastră. Însă ne aflăm pe o planetă și sunt atât de multe lucruri minunate la acest Pământ încât căutăm pretutindeni lucruri care să-i semene. Iar când căutăm, descoperim lucruri uimitoare. Aș vrea să vă spun un lucru uimitor petrecut aici, pe Pământ. Și anume, că în fiecare minut, aproximativ 180 kg de hidrogen și în jur de 3 kg de heliu se pierd de pe Pământ și ajung în spațiu. Aceasta e o cantitate de gaz care pleacă și nu mai revine niciodată. Hidrogenul, heliul și multe alte elemente formează ceea ce noi numim atmosfera Pământului. Atmosfera cuprinde aceste gaze care formează o linie subțire, albastră, vizibilă aici de pe Stația Spațială Internațională, într-o fotografie realizată de niște astronauți. Iar fâșia aceasta subțire din jurul planetei noastre e ceea ce permite vieții să înflorească. Ne protejează planeta de prea multe impacturi, de meteoriți și alte corpuri cerești. Și e un fenomen atât de uimitor încât faptul că dispare ar trebui să vă sperie, măcar puțin.
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.
Procesul acesta pe care îl studiez se numește pierdere atmosferică. Pierderea atmosferică nu este specifică Pământului. E parte din ce înseamnă o planetă, dacă mă întrebați pe mine, deoarece planetele, nu doar aici pe Pământ, ci peste tot în Univers, pot suferi pierdere atmosferică. Iar felul în care se întâmplă ne oferă de fapt detalii despre planete. Deoarece când te gândești la sistemul solar, s-ar putea să te gândești la fotografia de aici. Și ai spune: „Ei bine, există opt planete, poate nouă.” Așa că pentru aceia dintre voi deranjați de această imagine, o voi completa.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Mulțumită sondei spațiale New Horizons, o includem și pe Pluto. Iar aici menționez că pe parcursul acestei prezentări despre pierderea atmosferică, voi considera Pluto o planetă, așa cum planetele din jurul altor stele pe care nu le putem vedea sunt și ele planete. Caracteristicile de bază ale planetelor includ faptul că sunt corpuri pe care gravitația le menține împreună. Deci e un mare amalgam de materie, susținut de această forță de atracție. Iar aceste corpuri sunt foarte mari și au o gravitație puternică. De aceea sunt rotunde. Când vă uitați la toate acestea, inclusiv la Pluto, observați că sunt rotunde.
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.
Puteți vedea gravitația în mișcare aici. Dar o altă caracteristică de bază a planetelor e ceva ce nu vedeți aici, și anume steaua, Soarele, în jurul căruia orbitează toate planetele din sistemul solar. Și asta e ceea ce, în esență, provoacă pierderea atmosferică. Motivul pentru care stelele provoacă pierderea atmosferică de pe planete este pentru că stelele oferă planetelor particule, lumină și căldură care pot cauza pierdere atmosferică. Dacă vă gândiți la un balon cu aer cald sau priviți această imagine cu lampioane de la un festival în Thailanda, puteți observa că aerul cald propulsează gazele în sus. Și dacă există suficientă energie și căldură, ceea ce Soarele nostru are, acest gaz, care e atât de ușor și e susținut doar de gravitație, se poate pierde în spațiu. Asta e, prin urmare, ceea ce cauzează pierderea atmosferică aici pe Pământ și pe alte planete: această interacțiune dintre căldura emanată de stea și depășirea forței de gravitație a planetei.
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.
V-am spus că ritmul în care se întâmplă este de cca 180 kg pe minut pentru hidrogen și aproape 3 kg pentru heliu. Dar cum arată asta? Ei bine, chiar și în anii '80 am fotografiat Pământul în ultraviolet folosind Dynamic Explorer, nava spațială NASA. Așadar, aceste două imagini ale Pământului ilustrează cum arată acea strălucire a hidrogenului care se pierde, evidențiată în roșu. Se pot observa și alte componente precum oxigenul și nitrogenul în acea licărire albă din cercul care vă arată aurorele și în benzile din jurul tropicelor. Aceste imagini ne arată concludent că atmosfera noastră nu e strâns legată doar de noi, aici pe Pământ ci ajunge de fapt departe în spațiu, și asta într-un ritm alarmant, aș adăuga.
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.
Dar Pământul nu e singura planetă care suferă pierdere atmosferică. Marte, cel mai apropiat vecin, e mult mai mică decat Pământul, deci are o forță mai mică de gravitație cu care să-și rețină atmosfera. Așa că deși Marte are o atmosferă, putem vedea că e mult mai subțire decât cea a Pământului. Uitați-vă la suprafață. Vedeți cratere care sugerează că nu a avut o atmosferă care să blocheze aceste impacturi. Mai vedem și că este „planeta roșie”, iar pierderea atmosferică joacă un rol în culoarea ei. Credem că se datorează faptului că Marte avea mai multă apă în trecut și când apa a avut destulă energie, s-a descompus în hidrogen și oxigen, iar hidrogenul, fiind atât de ușor, a ajuns în spațiu, iar oxigenul rămas a corodat solul dând naștere acelei culori familiare de un roșu ruginiu.
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.
E în regulă să ne uităm la fotografii cu Marte și să afirmăm că s-a produs probabil pierdere atmosferică, dar NASA are în prezent o sondă pe Marte, numită satelitul MAVEN, a cărei sarcină e să studieze pierderea atmosferică. Este sonda spațială Mars Atmosphere and Volatile Evolution. Rezultatele obținute ne-au arătat deja imagini foarte similare cu ce am văzut aici pe Pământ. Știam de mult că Marte își pierdea atmosfera, dar avem câteva imagini uluitoare. Aici, de exemplu, puteți vedea cercul roșu care arată mărimea lui Marte, iar cu albastru puteți vedea cum se pierde hidrogenul. Deci se răspândește pe o suprafață de peste 10 ori mai mare decât a planetei, suficient de departe încât să nu mai fie legat de planetă. Se pierde în spațiu. Iar asta ne ajută să confirmăm idei, cum ar fi de ce Marte e roșie, din cauza hidrogenului pierdut. Dar hidrogenul nu este singurul gaz care se pierde. Am menționat heliul de pe Pământ și o cantitate de oxigen și azot, iar datorită lui MAVEN, putem vedea și oxigenul care se pierde de pe Marte. Și puteți vedea cum, deoarece oxigenul e mai greu, nu ajunge la fel de departe precum hidrogenul, dar tot se pierde de pe planetă. Nu este tot limitat în acel cerc roșu.
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.
Faptul că pierderea atmosferică e vizibilă nu numai pe planeta noastră, ci o putem studia altundeva și trimite nave spațiale, ne permite să învățăm despre trecutul planetelor, dar și despre planete în general și despre viitorul Pământului. O cale prin care putem afla mai multe despre viitor sunt planetele atât de îndepărtate pe care nu le putem vedea. Ar trebui să menționez totuși, înainte să continui, nu vă voi arăta imagini ca aceasta cu Pluto, ceea ce v-ar putea dezamăgi, dar nu le avem încă. Misiunea New Horizons studiază în prezent modul în care pierderile atmosferice se produc de pe planetă. Așa că rămâneți cu noi și așteptați vești. Planetele de care voiam să vorbesc sunt cunoscute ca exoplanete în tranzit.
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.
Orice planetă care orbitează în jurul unei stele, alta decât Soarele nostru, se numește exoplanetă sau planetă extrasolară. Iar aceste planete numite „în tranzit” au o proprietate specială, așa încât dacă vă uitați în mijlocul stelei, veți vedea că de fapt pâlpâie. Și motivul pentru care pâlpâie este că există planete care trec prin fața ei mereu, și acea orientare specială în care planetele blochează lumina emanată de stea ne permite să vedem lumina pâlpâind. Iar observând stelele pe cerul nopții pentru a vedea pâlpâirea, descoperim planete. În felul acesta am putut detecta peste 5000 de planete în Calea Lactee și știm că sunt multe altele acolo, după cum am spus.
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.
Când ne uităm la lumina de la aceste stele, ceea ce vedem, cum am spus, nu este planeta însăși, ci vedeți de fapt o diminuare a luminii pe care o putem înregistra în timp. Deci lumina scade pe măsură ce planeta coboară în fața stelei, și aceea e pâlpâirea pe care ați văzut-o adineaori. Nu numai că detectăm planete, dar putem studia această lumină în lungimi de undă diferite. Am menționat studierea Pământului și a lui Marte în ultraviolet. Dacă ne uităm la exoplanetele în tranzit prin telescopul spațial Hubble, aflăm că în ultraviolet, se vede o licărire mult mai intensă, mult mai puțină lumină de la stea atunci când planeta trece prin față. Iar noi credem că este din cauză că există o atmosferă de hidrogen extinsă în jurul planetei care o face să arate mai gonflată, blocând astfel mai mult din lumina pe care o vedeți.
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.
Folosind această tehnică, am putut descoperi câteva planete în tranzit care suferă pierdere atmosferică. Iar aceste planete pot fi numite Jupitere fierbinți, precum unele pe care le-am descoperit. Și asta deoarece sunt planete de gaz precum Jupiter, dar sunt și aproape de steaua lor, aproape de 100 de ori mai aproape decât Jupiter. Și pentru că există tot acest gaz ușor pe cale să se piardă și toată această căldură de la stea, ritmul pierderii atmosferice este catastrofic. Față de cele cca 180 de kg de hidrogen pierdute pe minut de pe Pământ, pe aceste planete se pierd circa 590.000 kg de hidrogen în fiecare minut.
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.
Ați putea gândi, „Bine, dar asta face ca planeta să nu mai existe?” Asta e o întrebare pe care oamenii și-au pus-o când s-au uitat la sistemul nostru solar deoarece planetele mai apropiate de Soare sunt solide, iar cele mai îndepărtate sunt mai mari și mai gazoase. Se poate să fi început cu ceva asemănător lui Jupiter care se afla mai aproape de Soare, eliberând gazul din interior? Credem că dacă pornim de la ceva asemănător unui Jupiter fierbinte, nu poate rezulta o planetă ca Mercur sau Pământ. Dar dacă la început a fost ceva mai mic, e posibil ca suficient gaz să se fi pierdut, ceea ar fi avut un impact semnificativ și să rezulte ceva foarte diferit față de ce era la început.
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.
Toate acestea sună cam generic și ne-ar putea duce cu gândul la sistemul solar, dar ce legătură are cu noi, aici pe Pământ? Ei bine, în viitorul îndepărtat, Soarele va deveni mai luminos. Pe măsura ce asta se întâmplă, căldura provenită de la Soare va deveni foarte intensă. La fel cum vedeți gazul ieșind din atmosfera unui Jupiter fierbinte, gazul va ieși și de pe Pământ. Așadar, ne putem aștepta, sau cel puțin ne putem pregăti ca într-un viitor îndepărtat, Pământul să arate mai mult ca Marte. Hidrogenul nostru din apa care se descompune va fi pierdut în spațiu mai rapid, iar noi vom rămâne cu această planetă uscată, roșiatică.
So don't fear, it's not for a few billion years, so there's some time to prepare.
Nu vă temeți, va mai dura câteva miliarde de ani, așa că avem ceva timp să ne pregătim.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Dar voiam să fiți conștienți de ce se întâmplă, nu doar în viitor, căci pierderea atmosferică se produce chiar în acest moment. Există multe fenomene uimitoare de care auzim că se întâmplă în spațiu și pe planete îndepărtate, iar noi studiem aceste planete pentru a învăța despre aceste lumi. Dar pe măsură ce învățăm despre Marte sau exoplanete precum Jupiteri fierbinți, descoperim fenomene precum pierderea atmosferică care ne dau indicii despre planeta noastră.
So consider that the next time you think that space is far away.
Așa că reflectați la asta data viitoare când vă veți gândi că spațiul e departe.
Thank you.
Mulțumesc.
(Applause)
(Aplauze)