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, but life, all life on Earth --
Я очень рад быть здесь. И рад, что вы здесь, потому что иначе было бы странновато. Я рад, что все мы здесь. И под словом «здесь» я не подразумеваю здесь. Или здесь. А здесь, на Земле. И под «мы» я подразумеваю не только присутствующих в этом зале, а жизнь, жизнь на Земле —
(Laughter)
(Смех)
from complex to single-celled, from mold to mushrooms to flying bears.
от сложнейших форм до одноклеточных, от плесени и грибов до летающих медведей.
(Laughter)
(Смех)
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, the first step is to understand what life here requires.
Любопытно, что Земля — единственное место, где есть жизнь, 8,7 миллиона видов. Мы изучали другие планеты, может, не так усердно, как следовало бы, но мы искали и ничего не нашли. Земля — единственное известное нам место, где есть жизнь. Но уникальна ли Земля? Ответ на этот вопрос я хотел узнать с детства, думаю, 80% аудитории думали так же и тоже хотели узнать ответ. Чтобы понять, есть ли другие планеты в нашей Солнечной системе или вне её, на которых возможна жизнь, во-первых, нужно понять, что нужно для жизни.
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.
Оказалось, что для жизни всех 8,7 миллиона видов, нужны три вещи. С одной стороны, для жизни на Земле нужна энергия. Сложные организмы, как мы, получают энергию от Солнца, а организмы глубоко под землёй получают её, например, от химических реакций. Различные источники энергии можно найти на всех планетах. С другой стороны, для жизни нужна еда или питательные вещества. С этим уже сложнее, особенно если вы любите сочные помидоры.
(Laughter)
(Смех)
However, all life on Earth derives its nourishment 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.
Тем не менее всё живое на Земле получает питательные вещества всего из шести химических элементов, и эти элементы можно найти на любой планете нашей Солнечной системы. Таким образом, остаётся лишь одна вещь, которую сложнее всего получить. Не лось, а вода.
(Laughter)
(Смех)
Although moose would be pretty cool.
Хотя лось, конечно, очень круто.
(Laughter)
(Смех)
And not frozen water, and not water in a gaseous state, but liquid water. 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.
Притом вода не в твёрдом или газообразном состоянии, а жидкая. Всякая жизнь нуждается в этом. На многих телах Солнечной системы нет воды в жидком виде, поэтому мы там не ищем. На других телах может быть жидкая вода, даже больше, чем на Земле, но она спрятана под ледяной оболочкой, до неё сложно добраться, трудно даже узнать, есть ли там жизнь.
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, and it's so simple that a child could understand it.
В итоге у нас остаётся несколько вариантов для поиска. Так давайте облегчим себе задачу. Давайте рассматривать только воду на поверхности планеты. В нашей Солнечной системе существует только три тела, на поверхности которых есть вода. В порядке удалённости от Солнца это Венера, Земля и Марс. Чтобы вода была жидкой, нужна атмосфера. Атмосфера — очень тонкий вопрос. Атмосфера не должна быть слишком горячей или плотной, иначе планета будет слишком горячей, как Венера, и на ней не будет жидкой воды. Но если атмосфера слишком разреженная или слишком холодная, получится Марс. То есть, Венера слишком горячая, Марс — холодный, а Земля — в самый раз. Взгляните на картинки за моей спиной и сразу поймёте, где в нашей Солнечной системе могут выжить организмы. Это как в сказке о трёх медведях, проблема такая простая, что понятна даже ребёнку.
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.
Однако я бы хотел напомнить вам о двух вещах из сказки о трёх медведях, о которых мы редко задумываемся, но которые были бы здесь уместны. Первая: если чашка мамы медведицы была слишком холодной, когда девочка зашла в дом, значит ли это, что чашка всегда была холодной? Могла ли она когда-то быть тёплой? То, когда девочка попадает в дом, определяет то, что мы находим в сказке. То же самое с планетами. Они не статичны. Они меняются. Они варьируются. Они эволюционируют. То же происходит с атмосферой. Позвольте привести пример.
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. Where did that atmosphere go that allowed water to be liquid at the surface?
Это одна из моих любимых фотографий Марса. Это не самое качественное и привлекательное изображение, это не самое новое изображение, но здесь видны русла рек, врезанные в поверхность планеты. Эти русла образовало течение жидкой воды; на их формирование ушли сотни, тысячи или десятки тысяч лет. Сейчас на Марсе они не появятся. Атмосфера Марса сегодня слишком тонкая и холодная, чтобы могла образоваться жидкая вода. Одна эта фотография показывает, что атмосфера Марса изменилась и изменилась значительно. А раньше это было место, пригодное для жизни, так как когда-то давно там были все три необходимых условия для жизни. Куда делась атмосфера, позволявшая воде оставаться в жидком состоянии?
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. So we'd like to figure out how much escaped over time so we can explain this transition.
Есть мысль, что она ушла в космос. Частицы атмосферы получили энергию и освободились от гравитации планеты, вырвались в космос и не вернулись. Так случается со всеми телами в атмосфере. У комет бывают хвосты, служащие ярким напоминанием об утечке атмосферы. Но у Венеры тоже есть атмосфера, которая постепенно исчезает, как у Марса и Земли. Вопрос лишь в степени и масштабе. Нам бы хотелось узнать, как много атмосферы исчезло, чтобы мы смогли объяснить эти изменения.
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 and warm the particles. Yes, I'm dancing, but they --
Как атмосфера получает энергию для выхода? Как частицы получают достаточно энергии? Если короче, есть два пути. Первый — солнце. Солнечный свет поглощается атмосферными частицами и нагревает их. Да, я танцую, но...
(Laughter)
(Смех)
Oh my God, not even at my wedding.
Боже, я даже на своей свадьбе не...
(Laughter)
(Смех)
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, and they may provide energy for atmospheric particles to escape as well.
Они получают достаточно энергии, чтобы вырваться и освободиться от гравитации планеты только благодаря теплу. Второй способ получить энергию — солнечный ветер. Эти частицы, масса, материал, покинув поверхность солнца, мчатся через Солнечную систему со скоростью 400 км в секунду, во время солнечных бурь иногда быстрее. Они движутся через межпланетное пространство к планетам и их атмосферам и могут дать энергию частичкам атмосферы, чтобы те тоже сбежали.
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 that are also helping to determine the outcome in the story, what is just right.
Мне это интересно в отношении пригодности для жизни. Я сказал, что есть две вещи, связанные со сказкой о трёх медведях, на которые я хочу обратить ваше внимание. Вторая из них менее явная. Если чашка папы медведя слишком горячая, а мамы медведицы — слишком холодная, не должна ли чашка медвежонка быть ещё холоднее, если следовать логике? Вещь, в которую вы верили всю жизнь, при близком рассмотрении может оказаться не такой простой. Конечно, расстояние от Солнца определяет температуру планеты. Это влияет на пригодность для жизни. Но, может, нужно учесть и другие факторы? Может, сами чашки определяют исход истории, что есть «в самый раз».
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 --
Я мог бы рассказать вам о множестве характеристик этих трёх планет, влияющих на возможность жизни, но из эгоизма, связанного с моим исследованием, а также оттого, что не вы, а я стою здесь и держу в руках переключатель...
(Laughter)
(Смех)
I would like to talk for just a minute or two about magnetic fields. Earth has one; Venus and Mars do not. 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.
я бы хотел посвятить минуту или две магнитным полям. У Земли оно есть, а у Венеры и Марса — нет. Магнитные поля создаются в недрах планеты потоками электропроводящего жидкого вещества, что и создаёт это сильное древнее магнитное поле вокруг Земли. Если у вас есть компас, он покажет, где север. На Венере и Марсе этого нет. Если вы на Венере или Марсе с компасом, поздравляю, вы потерялись.
(Laughter)
(Смех)
Does this influence habitability? Well, how might it? Many scientists think that a magnetic field of a planet 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.
Влияет ли это на пригодность для жизни? Как это могло бы влиять? Многие учёные считают, что магнитное поле планеты служит щитом для атмосферы, отгоняет от планеты частицы солнечного ветра, создавая как бы эффект силового поля по отношению к этим электрически заряженным частицам. Мне же это видится перегородкой, защищающей салаты от чихающих посетителей.
(Laughter)
(Смех)
And yes, my colleagues who watch this later will realize this is the first time in the history of our community that the solar wind has been equated with mucus.
И да, мои коллеги, которые увидят это позже, поймут, что впервые в истории научного сообщества солнечный ветер сравнили с соплями.
(Laughter)
(Смех)
OK, so the effect, then, is that Earth may have been protected for billions of years, because we've had a magnetic field. 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.
Таким образом Земля могла быть защищена в течение миллиардов лет благодаря магнитному полю. Атмосфера не могла исчезнуть. Марс, с другой стороны, не был защищён из-за отсутствия магнитного поля, возможно, за миллиарды лет достаточно атмосферы покинуло планеты, обусловив переход от пригодной для обитания планеты до той, которую мы видим сегодня.
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. 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.
Другие учёные предполагают, что магнитные поля больше схожи с парусами корабля и позволяют планете взаимодействовать с бóльшим количеством солнечной энергии, чем она смогла бы уловить самостоятельно. Паруса могут собирать энергию солнечного ветра. Магнитное поле может собирать энергию солнечного ветра, что позволяет сбежать большему числу частиц атмосферы. Эту идею ещё нужно проверить, но эффект и механизм работы кажутся очевидными. Потому что мы знаем, что энергия солнечного ветра накапливается в нашей атмосфере здесь, на Земле. Эта энергия проводится по магнитным силовым линиям к полярным областям, и в результате возникает северное сияние. Если вы когда-то видели его... Это великолепно. Мы знаем, что получаем энергию. Мы пытаемся измерить, какое количество частиц теряется и влияет ли магнитное поле на этот процесс.
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? 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.
Итак, я обозначил проблему, но у меня ещё нет решения. У нас нет решения. Но мы над ним работаем. Как мы над ним работаем? Мы отправили космические аппараты на три планеты. Некоторые ещё на орбитах, включая MAVEN, который сейчас находится на орбите Марса. Я участвую в этом проекте, который ведётся отсюда, прямо из Колорадского университета. Его цель — измерить выход частиц атмосферы. Такие же измерения проведены на Венере и на Земле. Когда мы получим все измерения, мы можем их все объединить и понять, как все эти планеты взаимодействуют с космическим пространством и с их окружением. И мы сможем понять, влияют магнитные поля на пригодность для жизни или нет.
Once we have that answer, why should you care? I mean, I care deeply ... And financially as well, but deeply.
Почему вас должен заботить ответ? Меня лично это волнует... в том числе с финансовой точки зрения.
(Laughter)
(Смех)
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, but how they were billions of years ago, 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.
Во-первых, ответ на этот вопрос расскажет нам больше об этих трёх планетах: Венере, Земле и Марсе; не только как они взаимодействуют со средой сегодня, но и как это было миллиарды лет назад, были ли они обитаемыми когда-то или нет? Мы узнаем больше об атмосферах, которые окружают нас и близки к нам. То, что мы узнаем об этих планетах, применимо к любым атмосферам, включая планеты, которые мы находим вокруг других звёзд. Например, спутник «Кеплер» был построен здесь в Боулдере и управляется отсюда, он изучает область, которая с Земли кажется размером с почтовую марку, уже два года и нашёл тысячи планет на этом крошечном участке космоса, который не отличается, как мы думаем, от других областей космоса.
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 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.
За 20 лет от незнания ни одной планеты за пределами Солнечной системы мы пришли к знанию стольких, что мы даже не можем решить, которую из них изучать первой. Любая информация важна. На основании данных спутника «Кеплер» и других аналогичных данных мы пришли к выводу, что из 200 миллиардов звёзд в одной только галактике Млечный Путь в среднем у каждой звезды есть по меньшей мере одна планета. Более того, по оценкам существует от 40 миллиардов до 100 миллиардов планет с пригодными для жизни условиями в одной только нашей галактике.
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 --
Мы наблюдаем за этими планетами, но пока не знаем, которые из них пригодны для жизни. Это словно оказаться в ловушке, в красном круге...
(Laughter)
(Смех)
on a stage and knowing that there are other worlds out there and desperately wanting to know more about them, 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. And so you have to use the tools that you've developed around you 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.
на сцене и знать, что где-то есть другие миры, и отчаянно хотеть узнать о них больше, жаждать опросить их и обнаружить, что, возможно, один или два из них немного похожи на нас. Но это невозможно сделать. Туда пока нельзя добраться. Поэтому приходится использовать инструменты, созданные для изучения Венеры, Земли и Марса, применять их для других случаев и надеяться, что ваши выводы из этих данных разумны и что вы сумеете определить наиболее вероятных претендентов на пригодные и непригодные для обитания планеты.
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.
В конце концов, по крайней мере пока, наш красный круг именно здесь. Это единственная известная нам планета, пригодная для жизни. Хотя, возможно, очень скоро мы узнаем новые планеты, но сейчас это единственная обитаемая планета, и это наш красный круг. Я очень рад, что мы здесь.
Thanks.
Спасибо.
(Applause)
(Аплодисменты)