Ich bin wirklich froh, hier zu sein. Ich bin froh, dass Sie hier sind, denn es wäre sonst ein wenig seltsam. Ich bin froh, dass wir alle hier sind. Mit "hier", meine ich nicht hier oder hier, sondern hier. Ich meine die Erde. Mit "wir", meine ich nicht uns hier in diesem Zuhörerraum,
I'm really glad to be here. I'm glad you're here, because that would be a little weird. I'm glad we're all here. And by "here," I don't mean here. Or here. But here. I mean Earth. And by "we," I don't mean those of us in this auditorium,
sondern das Leben allgemein,
but life,
alles Leben auf der Erde -- (Lachen) von Viel- zu Einzellern,
all life on Earth -- (Laughter) from complex to single-celled,
von Schimmel über Pilze
from mold to mushrooms
bis hin zu fliegenden Bären. (Lachen) Das Interessante ist, die Erde ist der einzige, uns bekannte Ort mit Leben -- 8,7 Millionen Arten. Wir suchten anderswo, vielleicht nicht so ernsthaft wie möglich, aber wir suchten und fanden nichts. Die Erde ist der einzige uns bekannte Ort mit Leben. Ist die Erde etwas Besonderes? Die Antwort auf diese Frage wollte ich wissen, seit ich ein kleines Kind war. Ich vermute, dass es 80 % von den Zuhörern hier genauso ging. Um zu begreifen, ob es Planeten in oder jenseits unseres Sonnensystems gibt, die sich für Leben eignen,
to flying bears. (Laughter) The interesting thing is, Earth is the only place we know of that has life -- 8.7 million species. We've looked other places, maybe not as hard as we should or we could, but we've looked and haven't found any; Earth is the only place we know of with life. Is Earth special? This is a question I've wanted to know the answer to since I was a small child, and I suspect 80 percent of this auditorium has thought the same thing and also wanted to know the answer. To understand whether there are any planets -- out there in our solar system or beyond -- that can support life,
muss man erst verstehen, was für das Leben nötig ist. Es zeigt sich, bei allen 8,7 Millionen Arten, dass Leben nur drei Dinge benötigt. Einerseits benötigt alles Leben auf der Erde Energie. Komplexe Lebensformen wie wir beziehen unsere Energie von der Sonne, aber Leben tief unter der Erde kann seine Energie aus chemischen Reaktionen erhalten. Es gibt etliche Energiequellen auf allen Planeten. Andererseits benötigt alles Leben Nahrung oder Nährstoffe. Das scheint etwas viel verlangt, besonders wenn man eine saftige Tomate will.
the first step is to understand what life here requires. It turns out, of all of those 8.7 million species, life only needs three things. On one side, all life on Earth needs energy. Complex life like us derives our energy from the sun, but life deep underground can get its energy from things like chemical reactions. There are a number of different energy sources available on all planets. On the other side, all life needs food or nourishment. And this seems like a tall order, especially if you want a succulent tomato. (Laughter)
(Lachen)
However, all life on Earth derives its nourishment
Allerdings leitet alles Leben auf der Erde seine Nährstoffe aus nur 6 chemischen Elementen ab und diese Elemente kann man auf jedem planetaren Körper in unserem Sonnensystem finden. Die Sache in der Mitte ist am schwierigsten zu erlangen. Nicht Elche, sondern Wasser. (Lachen)
from only six chemical elements, and these elements can be found on any planetary body in our solar system. So that leaves the thing in the middle as the tall pole, the thing that's hardest to achieve. Not moose, but water. (Laughter)
Obwohl Elche auch ziemlich cool wären.
Although moose would be pretty cool.
(Lachen)
(Laughter)
Nicht gefrorenes Wasser und keines in gasförmigem Zustand,
And not frozen water, and not water in a gaseous state, but liquid water.
sondern flüssiges Wasser. Das braucht jegliches Leben zum Überleben. Viele Himmelskörper im Sonnensystem besitzen kein flüssiges Wasser. Also hat man dort nicht gesucht. Andere Objekte des Sonnensystems haben vielleicht viel zu viel flüssiges Wasser, sogar mehr als die Erde, aber es ist unter einer Eisschicht gefangen. Es ist so schwierig, daran zu kommen. Es ist sogar schwierig herauszufinden, ob es dort irgendwelches Leben gibt.
This is what life needs to survive, all life. And many solar system bodies don't have liquid water, and so we don't look there. Other solar system bodies might have abundant liquid water, even more than Earth, but it's trapped beneath an icy shell, and so it's hard to access, it's hard to get to, it's hard to even find out if there's any life there.
Damit bleiben ein paar Objekte übrig, über die man nachdenken sollte. Vereinfachen wir das Problem. Betrachten wir nur flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten. Es gibt nur drei Himmelskörper in unserem Sonnensystem, an die man in puncto flüssiges Wasser auf der Oberfläche denkt. In der Reihenfolge ihres Abstands zur Sonne sind das: Venus, Erde und Mars. Man braucht eine Atmosphäre damit Wasser flüssig ist. Man muss sehr sorgsam mit dieser Atmosphäre umgehen. Bei zu viel Atmosphäre, die zu dicht oder zu warm ist, ist es zu heiß wie auf der Venus und das Wasser ist nicht flüssig. Aber bei zu wenig Atmosphäre die zu dünn und zu kalt ist, endet man wie der zu kalte Mars. Also die Venus ist zu heiß, der Mars zu kalt und die Erde ist genau richtig. Durch die Bilder hinter mir kann man ohne Weiteres erkennen, wo in unserem Sonnensystem Leben existieren kann. Es ist ein Problem nach dem Goldlöckchen-Prinzip
So that leaves a few bodies that we should think about. So let's make the problem simpler for ourselves. Let's think only about liquid water on the surface of a planet. There are only three bodies to think about in our solar system, with regard to liquid water on the surface of a planet, and in order of distance from the sun, it's: Venus, Earth and Mars. You want to have an atmosphere for water to be liquid. You have to be very careful with that atmosphere. You can't have too much atmosphere, too thick or too warm an atmosphere, because then you end up too hot like Venus, and you can't have liquid water. But if you have too little atmosphere and it's too thin and too cold, you end up like Mars, too cold. So Venus is too hot, Mars is too cold, and Earth is just right. You can look at these images behind me and you can see automatically where life can survive in our solar system. It's a Goldilocks-type problem,
und so einfach, dass es ein Kind verstehen kann. Allerdings möchte ich Sie an zwei Aspekte der Goldlöckchen-Geschichte erinnern, über die wir vielleicht nicht so oft nachdenken, hier aber wirklich wichtig sind. Nummer eins: Wenn die Schüssel der Bärenmutter zu kalt ist, als Goldlöckchen den Raum betritt, bedeutet das, dass sie schon immer zu kalt gewesen ist? Könnte sie zu einem anderen Zeitpunkt genau richtig gewesen sein? Als Goldlöckchen den Raum betritt, bedingt es die Antwort, die von der Geschichte geliefert wird. Das gleiche gilt für Planeten. Sie sind nicht statisch. Sie wandeln sich. Sie ändern sich. Sie entwickeln sich weiter. Atmosphären tun das Gleiche. Ich gebe Ihnen ein Beispiel.
and it's so simple that a child could understand it. However, I'd like to remind you of two things from the Goldilocks story that we may not think about so often but that I think are really relevant here. Number one: if Mama Bear's bowl is too cold when Goldilocks walks into the room, does that mean it's always been too cold? Or could it have been just right at some other time? When Goldilocks walks into the room determines the answer that we get in the story. And the same is true with planets. They're not static things. They change. They vary. They evolve. And atmospheres do the same. So let me give you an example.
Das hier ist eines meiner Lieblingsfotos vom Mars. Es hat nicht die höchste Auflösung, es ist nicht besonders reizvoll und es ist nicht das aktuellste, aber das Foto zeigt in die Planetenoberfläche gegrabene Flussbetten; Flussbette, in denen sich flüssiges Wasser seinen Weg gebahnt hat, und die hunderte, tausende oder zehntausende Jahre zur Bildung brauchten. Auf dem heutige Mars geht das nicht mehr. Die Atmosphäre des Mars ist jetzt zu dünn und zu kalt, um Wasser flüssig zu halten. Dieses eine Foto zeigt Ihnen: die Atmosphäre des Mars veränderte sich. Sie änderte sich sehr deutlich. Der Ausgangspunkt dieser Änderung war ein bewohnbarer Zustand, denn die drei Voraussetzungen für Leben waren vor langer Zeit vorhanden.
Here's one of my favorite pictures of Mars. It's not the highest resolution image, it's not the sexiest image, it's not the most recent image, but it's an image that shows riverbeds cut into the surface of the planet; riverbeds carved by flowing, liquid water; riverbeds that take hundreds or thousands or tens of thousands of years to form. This can't happen on Mars today. The atmosphere of Mars today is too thin and too cold for water to be stable as a liquid. This one image tells you that the atmosphere of Mars changed, and it changed in big ways. And it changed from a state that we would define as habitable, because the three requirements for life were present long ago.
Wohin verschwand die Atmosphäre, die Wasser gestattet, an der Oberfläche flüssig zu sein? Ein Gedanke ist: sie verflüchtete sich ins All. Atmosphärenteilchen erhalten genug Energie, um sich aus der Schwerkraft des Planeten zu befreien, verflüchtigen sich ohne Wiederkehr in den Weltraum. Das passiert allen Himmelskörpern mit einer Atmosphäre. Kometen haben Schweife, die unglaublich sichtbar mahnen, wie Atmosphären sich verflüchtigen. Aber auch die Venus hat eine Atmosphäre, die sich genauso wie beim Mars und der Erde mit der Zeit verflüchtigt. Es ist nur eine Frage des Ausmaßes und der Größenordnung.
Where did that atmosphere go that allowed water to be liquid at the surface? Well, one idea is it escaped away to space. Atmospheric particles got enough energy to break free from the gravity of the planet, escaping away to space, never to return. And this happens with all bodies with atmospheres. Comets have tails that are incredibly visible reminders of atmospheric escape. But Venus also has an atmosphere that escapes with time, and Mars and Earth as well. It's just a matter of degree and a matter of scale.
Wir möchten herausfinden, wie viel sich mit der Zeit verflüchtigte, um diesen Übergang erklären zu können. Wie erhalten Atmosphärenteilchen genug Energie für ihr Entweichen? Es gibt zwei Wege, wenn man es etwas vereinfacht. Nummer eins: Sonnenlicht. Von der Sonne abgegebenes Licht
So we'd like to figure out how much escaped over time so we can explain this transition. How do atmospheres get their energy for escape? How do particles get enough energy to escape? There are two ways, if we're going to reduce things a little bit. Number one, sunlight. Light emitted from the sun can be absorbed by atmospheric particles
kann von Atmosphärenteilchen absorbiert werden
and warm the particles.
und die Teilchen erwärmen.
Yes, I'm dancing, but they --
Ja, ich tanze gerade, aber sie --
(Laughter)
(Lachen) Oh mein Gott, wie nicht mal auf meiner Hochzeit. (Lachen) Sie erhalten genug Energie, um sich zu verflüchtigen und aus der Schwerkraft des Planeten zu befreien, nur durch Erwärmung. Sonnenwinde sind die zweite Möglichkeit, woraus sie Energie beziehen können. Das sind von der Sonnenoberfläche ausgespuckte Teilchen, Masse, Substanz, die mit 400 Kilometern pro Sekunde und bei Sonnenstürmen manchmal schneller durch das Sonnensystem fliegen. Sie rasen durch interplanetaren Raum auf Planeten und deren Atmosphären zu
Oh my God, not even at my wedding. (Laughter) They get enough energy to escape and break free from the gravity of the planet just by warming. A second way they can get energy is from the solar wind. These are particles, mass, material, spit out from the surface of the sun, and they go screaming through the solar system at 400 kilometers per second, sometimes faster during solar storms, and they go hurtling through interplanetary space towards planets and their atmospheres,
und liefern vielleicht auch Energie für die Verflüchtigung der Atmosphärenteilchen. Daran bin ich interessiert, weil es sich auf Bewohnbarkeit bezieht. Ich erwähnte, dass es zwei Aspekte der Goldlöckchen-Geschichte gibt, auf die ich Sie aufmerksam machen und erinnern will. Der zweite Aspekt ist ein bisschen schwieriger. Wenn die Schüssel des Bärenvaters zu heiß ist, und die Schüssel der Bärenmutter zu kalt, müsste die Schüssel des Bärenkindes nicht noch kälter sein, wenn man der Tendenz folgt? Was Sie Ihr ganzes Leben akzeptierten, ist bei näherer Betrachtung vielleicht nicht so einfach. Natürlich bestimmt der Abstand eines Planeten von der Sonne seine Temperatur. Das beeinflusst die Bewohnbarkeit. Vielleicht gibt es noch andere Aspekte zu beachten? Vielleicht sind es die Schüsseln selbst,
and they may provide energy for atmospheric particles to escape as well. This is something that I'm interested in, because it relates to habitability. I mentioned that there were two things about the Goldilocks story that I wanted to bring to your attention and remind you about, and the second one is a little bit more subtle. If Papa Bear's bowl is too hot, and Mama Bear's bowl is too cold, shouldn't Baby Bear's bowl be even colder if we're following the trend? This thing that you've accepted your entire life, when you think about it a little bit more, may not be so simple. And of course, distance of a planet from the sun determines its temperature. This has to play into habitability. But maybe there are other things we should be thinking about. Maybe it's the bowls themselves
die den Ausgang der Geschichte mitbestimmen, was genau richtig ist. Ich könnte Ihnen vieles über unterschiedliche Eigenschaften dieser drei Planeten erzählen, die sich vielleicht auf die Bewohnbarkeit auswirken, aber aus Egoismus im Hinblick auf meine eigene Forschung und weil ich hier die Fernbedienung halte und nicht Sie -- (Lachen) möchte ich kurz über Magnetfelder sprechen.
that are also helping to determine the outcome in the story, what is just right. I could talk to you about a lot of different characteristics of these three planets that may influence habitability, but for selfish reasons related to my own research and the fact that I'm standing up here holding the clicker and you're not -- (Laughter) I would like to talk for just a minute or two about magnetic fields.
Die Erde hat eines. Venus und Mars haben keines.
Earth has one; Venus and Mars do not.
Magnetfelder werden tief im Planeteninnern durch sich heftig bewegendes elektrisch leitendes Material erzeugt, das dieses große alte, die Erde umgebende Magnetfeld aufbaut. Wenn man einen Kompass hat, weiß man, wo Norden ist. Die Venus und der Mars haben das nicht. Dort ist man mit einem Kompass -- Herzlichen Glückwunsch -- verloren. (Lachen) Wirkt sich das auf die Bewohnbarkeit aus? Wie könnte es?
Magnetic fields are generated in the deep interior of a planet by electrically conducting churning fluid material that creates this big old magnetic field that surrounds Earth. If you have a compass, you know which way north is. Venus and Mars don't have that. If you have a compass on Venus and Mars, congratulations, you're lost. (Laughter) Does this influence habitability? Well, how might it?
Viele Wissenschaftler glauben,
Many scientists think that a magnetic field of a planet
dass die Magnetfelder der Planeten als Atmosphären-Schutzschilde dienen, die Teilchen der Solarwinde vom Planeten mit kraftfeldartiger Wirkung ablenken, die mit der elektrischen Ladung dieser Teilchen zu tun hat. Ich halte es stattdessen eher für einen Niesschutz, wie bei Salatbars, aber für Planeten. (Lachen) Meine Kollegen, die das später sehen, werden feststellen, dass erstmals in der Geschichte unserer Wissenschaftsgemeinde
serves as a shield for the atmosphere, deflecting solar wind particles around the planet in a bit of a force field-type effect having to do with electric charge of those particles. I like to think of it instead as a salad bar sneeze guard for planets. (Laughter) And yes, my colleagues who watch this later will realize this is the first time in the history of our community
Sonnenwinde mit Rotz gleichgesetzt wurden.
that the solar wind has been equated with mucus.
(Lachen) Okay, die Wirkung ist also, dass die Erde vielleicht seit Milliarden von Jahren
(Laughter) OK, so the effect, then, is that Earth may have been protected for billions of years,
wegen eines Magnetfeldes geschützt wurde.
because we've had a magnetic field.
Die Atmosphäre konnte nicht entfliehen. Andererseits war der Mars ohne Magnetfeld ungeschützt. Über Milliarden von Jahren baute sich genug Atmosphäre ab, was für den Übergang von einem bewohnbaren Planeten zu dem heutigen Planeten verantwortlich war. Andere Wissenschaftler glauben, dass Magnetfelder vielleicht mehr wie Schiffssegel funktionieren und es den Planeten ermöglicht, mehr Energie von den Sonnenwinden einzufangen als ohne.
Atmosphere hasn't been able to escape. Mars, on the other hand, has been unprotected because of its lack of magnetic field, and over billions of years, maybe enough atmosphere has been stripped away to account for a transition from a habitable planet to the planet that we see today. Other scientists think that magnetic fields may act more like the sails on a ship, enabling the planet to interact with more energy from the solar wind than the planet would have been able to interact with by itself.
Die Segel sammeln vielleicht die Energie aus Sonnenwinden. Die Magnetfelder sammeln vielleicht Energie vom Sonnenwind, was sogar mehr Verflüchtigung der Atmosphäre zulässt. Diese Vorstellung muss überprüft werden, aber die Wirkung und wie es funktioniert, scheint offensichtlich. Denn man weiß, dass Energie aus Sonnenwinden in unsere Atmosphäre hier auf der Erde deponiert wird. Diese Energie wird an Magnetfeldlinien entlang zu den Polarregionen hinab geleitet, was sehr schöne Polarlichter ergibt. Wenn Sie sie schon mal erlebt haben, sie sind großartig Wir wissen, dass die Energie eindringt. Wir bemühen uns zu messen, wie viele Partikel entkommen und ob das Magnetfeld, das irgendwie beeinflusst. Ich habe Ihnen ein Problem dargestellt, habe aber noch keine Lösung dafür. Wir haben keine Lösung. Aber wir arbeiten daran. Wie wir das machen?
The sails may gather energy from the solar wind. The magnetic field may gather energy from the solar wind that allows even more atmospheric escape to happen. It's an idea that has to be tested, but the effect and how it works seems apparent. That's because we know energy from the solar wind is being deposited into our atmosphere here on Earth. That energy is conducted along magnetic field lines down into the polar regions, resulting in incredibly beautiful aurora. If you've ever experienced them, it's magnificent. We know the energy is getting in. We're trying to measure how many particles are getting out and if the magnetic field is influencing this in any way. So I've posed a problem for you here, but I don't have a solution yet. We don't have a solution. But we're working on it. How are we working on it?
Wir haben Raumsonden zu allen drei Planeten geschickt. Manche bewegen sich auf einer Umlaufbahn wie die Raumsonde MAVEN, die derzeit den Mars umkreist. Mit der ich befasst bin und die von hier aus, der University of Colorado, gelenkt wird. Sie wurde entworfen, um den Atmosphärenverlust zu messen. Wir haben ähnliche Messungen von der Venus und der Erde. Sobald wir alle Meßergebnisse haben, können wir alle miteinander kombinieren und verstehen, wie alle drei Planeten mit dem Weltraum, mit ihrer Umgebung in Wechselwirkung stehen. Wir können bestimmen, ob Magnetfelder für die Bewohnbarkeit wichtig sind oder nicht. Warum sollte Sie sich für die Antwort interessieren? Mich interessiert es zutiefst ... und auch finanziell, aber zutiefst. (Lachen)
Well, we've sent spacecraft to all three planets. Some of them are orbiting now, including the MAVEN spacecraft which is currently orbiting Mars, which I'm involved with and which is led here, out of the University of Colorado. It's designed to measure atmospheric escape. We have similar measurements from Venus and Earth. Once we have all our measurements, we can combine all these together, and we can understand how all three planets interact with their space environment, with the surroundings. And we can decide whether magnetic fields are important for habitability or not. Once we have that answer, why should you care? I mean, I care deeply ... And financially as well, but deeply. (Laughter)
Erstens wird uns die Antwort auf diese Frage mehr über die drei Planeten Venus, Erde und Mars beibringen. Nicht nur wie ihre Wechselwirkung mit ihrer Umgebung heute ist,
First of all, an answer to this question will teach us more about these three planets, Venus, Earth and Mars, not only about how they interact with their environment today,
sondern wie sie vor Milliarden von Jahren waren.
but how they were billions of years ago,
Ob sie vor langer Zeit bewohnbar waren oder nicht. Es wird uns etwas über Atmosphären lehren, die uns umgeben und uns vertraut sind. Außerdem kann man das, was man durch diese Planeten erfährt, auf Atmosphären überall anwenden, einschließlich der Planeten, die man jetzt um andere Sterne beobachtet. Zum Beispiel hat die Raumsonde "Kepler", die in Boulder gebaut und gesteuert wurde, einen briefmarkengroßen Himmelsabschnitt bis jetzt ein paar Jahre beobachtet. Es wurden tausende Planeten in einem briefmarkengroßen Abschnitt des Himmels gefunden, von dem wir glauben, dass er sich nicht von jedem anderen Abschnitt unterscheidet. 20 Jahre führten uns von der Kenntnis von 0 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu mittlerweise so vielen, dass wir nicht wissen, welchen wir zuerst untersuchen sollen. Wir sind für jede Hilfe dankbar. Tatsächlich glaubt man nun aufgrund der Beobachtungen der "Kepler"-Sonde
whether they were habitable long ago or not. It will teach us about atmospheres that surround us and that are close. But moreover, what we learn from these planets can be applied to atmospheres everywhere, including planets that we're now observing around other stars. For example, the Kepler spacecraft, which is built and controlled here in Boulder, has been observing a postage stamp-sized region of the sky for a couple years now, and it's found thousands of planets -- in one postage stamp-sized region of the sky that we don't think is any different from any other part of the sky. We've gone, in 20 years, from knowing of zero planets outside of our solar system, to now having so many, that we don't know which ones to investigate first. Any lever will help. In fact, based on observations that Kepler's taken
und ähnlicher Beobachtungen, dass von den 200 Milliarden Sternen in der Milchstraße allein, durchschnittlich jeder Stern zumindest einen Planeten hat. Zudem legen Schätzungen nahe, dass es zwischen 40 und 100 Milliarden von diesen Planeten gibt, die man als bewohnbar definieren würde -- nur in unserer Galaxie. Wir haben Beobachtungen dieser Planeten, aber wir wissen noch nicht, welche bewohnbar sind. Es ist ein wenig so, wie wenn man auf einem roten Punkt gefangen ist -- (Lachen) auf einer Bühne. Man weiß, dass es da draußen andere Welten gibt und man will verzweifelt, mehr über sie erfahren,
and other similar observations, we now believe that, of the 200 billion stars in the Milky Way galaxy alone, on average, every star has at least one planet. In addition to that, estimates suggest there are somewhere between 40 billion and 100 billion of those planets that we would define as habitable in just our galaxy. We have the observations of those planets, but we just don't know which ones are habitable yet. It's a little bit like being trapped on a red spot -- (Laughter) on a stage and knowing that there are other worlds out there and desperately wanting to know more about them,
will sie befragen und herausfinden, ob vielleicht nur einer oder zwei davon ein bisschen wie man selbst ist. Man kann das nicht tun. Man kann dort nicht hin -- noch nicht.
wanting to interrogate them and find out if maybe just one or two of them are a little bit like you. You can't do that. You can't go there, not yet.
Also muss man die Werkzeuge einsetzen,
And so you have to use the tools that you've developed around you
die man um sich herum für die Venus, die Erde und den Mars entwickelt hat. Man muss sie auf diese und andere Situationen anwenden und hoffen, dass man vernünftige Schlussfolgerungen aus den Daten zieht. Dass man die besten Kandidaten als bewohnbare Planeten bestimmen kann und diejenigen, die keine sind. Zum Schluss, zumindest für jetzt: Das ist unser roter Punkt, genau hier. Das ist der einzige Planet, von dessen Bewohnbarkeit man weiß, obwohl man sehr bald von weiteren erfahren wird. Aber bis jetzt ist das der einzige bewohnbare Planet. Das ist unser roter Punkt. Ich bin sehr froh, dass wir hier sind.
for Venus, Earth and Mars, and you have to apply them to these other situations, and hope that you're making reasonable inferences from the data, and that you're going to be able to determine the best candidates for habitable planets, and those that are not. In the end, and for now, at least, this is our red spot, right here. This is the only planet that we know of that's habitable, although very soon we may come to know of more. But for now, this is the only habitable planet, and this is our red spot. I'm really glad we're here.
Danke. (Applaus)
Thanks. (Applause)