لا أحد يحب أن يرتكبَ خطأ. وقد ارتكبتُ خطأ كبيرًا. لكن ما اقترفتُه من خطأ أدى إلى اكتشاف غيّر تمامًا طريقة تفكيرنا بالأرض والقمر.
Nobody likes to make a mistake. And I made a whopping one. And figuring out what I did wrong led to a discovery that completely changes the way we think about the Earth and Moon.
أنا عالمة كواكب، وعملي المفضل هو سحق الكواكب معًا.
I'm a planetary scientist, and my favorite thing to do is smash planets together.
(ضحك) في مختبري، يمكنني أن أطلق على الصخور بواسطة مدافع مثل هذا. (طلقة مدفع)
(Laughter) In my lab, I can shoot at rocks using cannons like this one. (Cannon shot)
(ضحك)
(Laughter)
في تجاربي، أستطيع توليد الظروف القاسية اللازمة لعملية تكوين الكواكب. وباستخدام نماذج الحاسوب، يمكنني أن أعمل على تصادم كواكب كاملة مع بعضها
In my experiments, I can generate the extreme conditions during planet formation. And with computer models, I can collide whole planets together
لزيادة حجمها،
to make them grow,
أو تدميرها.
or I can destroy them.
(ضحك) أريد أن أفهم كيف تكوّن كل من الأرض والقمر
(Laughter) I want to understand how to make the Earth and the Moon
ولماذا تختلف الأرض عن باقي الكواكب. إن الفكرة السائدة حول أصل الأرض والقمر تدعى "نظرية الاصطدام العملاق".
and why the Earth is so different from other planets. The leading idea for the origin of the Earth and Moon is called the "giant impact theory."
تنص هذه النظرية على أن جسمًا بحجم كوكب المريخ اصطدم بكوكب الأرض اليافع، وتشكل القمر من قرص الحطام حول هذا الكوكب. يمكن لهذه النظرية تفسير الكثير من الأمور المرتبطة بالقمر، لكن تتخللها ثغرة كبيرة: فهي تتنبأ أن القمر تكوّن تقريبًا وبشكل كلي من كوكب بحجم المريخ، وأن الأرض والقمر تكوّنا من عناصر مختلفة. ولكن هذا ليس ما نراه. فالأرض والقمر هما في الحقيقة كالتوائم المتطابقة. إن الشفرة الجينية للكواكب مكتوبة في نظائر العناصر. الأرض والقمر لهما نظائر متماثلة.
The theory states that a Mars-sized body struck the young Earth, and the Moon formed from the debris disk around the planet. The theory can explain so many things about the Moon, but it has a huge flaw: it predicts that the Moon is mostly made from the Mars-sized planet, that the Earth and the Moon are made from different materials. But that's not what we see. The Earth and the Moon are actually like identical twins. The genetic code of planets is written in the isotopes of the elements. The Earth and Moon have identical isotopes.
مما يعني أن الأرض والقمر يتكونان من نفس العناصر. من الغريب جدًا أن يكون الأرض والقمر توأمين. فكل الكواكب مكونة من عناصر مختلفة، وبالتالي فلكل منها نظائر مختلفة، ولكل منها شفرته الجينية الخاصة. ولا توجد أي أجسام كوكبية أخرى لها نفس العلاقة الجينية. الأرض والقمر هما التوأمان الوحيدان. حين بدأت العمل في البحث عن أصل القمر،
That means that the Earth and Moon are made from the same materials. It's really strange that the Earth and the Moon are twins. All of the planets are made from different materials, so they all have different isotopes, they all have their own genetic code. No other planetary bodies have the same genetic relationship. Only the Earth and Moon are twins. When I started working on the origin of the Moon,
كان بعض العلماء يريدون رفض فكرة الاصطدام العملاق بأكملها. لم يروا أي طريقة يمكن لهذه النظرية أن تفسر بها العلاقة الخاصة بين الأرض والقمر. كنا جميعًا نحاول التفكير في أفكار جديدة. كانت المشكلة هي أنه لم تكن توجد أفكار أفضل. كل الأفكار الأخرى كانت بها ثغرات أكبر. لذا كنا نحاول إنقاذ نظرية الاصطدام العملاق. اقترح عالم شاب في فريقي أن نحاول تغيير دوران
there were scientists that wanted to reject the whole idea of the giant impact. They didn't see any way for this theory to explain the special relationship between the Earth and the Moon. We were all trying to think of new ideas. The problem was, there weren't any better ideas. All of the other ideas had even bigger flaws. So we were trying to rescue the giant impact theory. A young scientist in my group suggested that we try changing the spin
الاصطدام العملاق. ربما يمكن لدوران الأرض بسرعة أكبر، دمج عناصر أكثر مما يفسر نشأة القمر. اخترنا جسمًا بحجم المريخ لأن بإمكانه تكوين القمر كما ستنتج عنه المدة التي يستغرقها اليوم على كوكب الأرض. أُعجب الناس بهذا الجزء من النموذج. لكن ماذا إذا كان يوجد شيء آخر يتحكم في مدة اليوم على الأرض؟ حينها ستوجد احتمالات أكثر لاصطدامات عملاقة تُسهم في نشأة القمر. كنت أشعر بالفضول حول ما يمكن أن يحدث، لذلك حاولت تحفيز اصطدامات عملاقة بدوران أسرع، فوجدت أنه من الممكن إنتاج قرص من نفس تركيبة العناصر الموجودة في الكوكب. كنا متحمسين جدًا. ربما هذا هو السبيل لتفسير نشأة القمر. المشكلة هي أننا وجدنا أيضًا أن ذلك نادر الحدوث.
of the giant impact. Maybe making the Earth spin faster could mix more material and explain the Moon. The Mars-sized impactor had been chosen because it could make the Moon and make the length of Earth's day. People really liked that part of the model. But what if something else determined the length of Earth's day? Then there would be many more possible giant impacts that could make the Moon. I was curious about what could happen, so I tried simulating faster-spinning giant impacts, and I found that it is possible to make a disk out of the same mixture of materials as the planet. We were pretty excited. Maybe this was the way to explain the Moon. The problem is, we also found that that's just not very likely.
في أغلب الأحيان، يكون القرص مختلفًا عن الكوكب، مما جعل تكوين القمر بهذه الطريقة صدفة فلكية، وكان يصعب على الجميع قبول فكرة أن العلاقة المميزة بين الأرض والقمر كانت مجرد صدفة. كانت نظرية الاصطدام العملاق لا تزال مهددة، وكنا نحاول إيجاد طريقة لتكوين القمر. وفي أحد الأيام، اكتشفت خطئي.
Most of the time, the disk is different from the planet, and it looked like making our Moon this way would be an astronomical coincidence, and it was just hard for everyone to accept the idea that the Moon's special connection to Earth was an accident. The giant impact theory was still in trouble, and we were still trying to figure out how to make the Moon. Then came the day when I realized my mistake.
كنا أنا وتلميذي ننظر إلى البيانات المرتبطة بهذه الاصطدامات العملاقة سريعة الدوران. في ذلك اليوم، لم نكن نفكر حقًّا في القمر، بل كنا ننظر للكوكب. يصبح الكوكب ساخنًا جدًّا ومتبخرًا جزئيًّا بسبب الطاقة الناتجة عن الاصطدام. لكن البيانات لم تكن تبدو ككوكب. بدت غريبة جدًّا. كان الكوكب مرتبطًا بالقرص بشكل غريب. شعرت بذلك الحماس الذي ينتاب الواحد منا حين يكون خطأ ما مثيرًا للاهتمام. في كل حساباتي،
My student and I were looking at the data from these fast-spinning giant impacts. On that day, we weren't actually thinking about the Moon, we were looking at the planet. The planet gets super-hot and partially vaporized from the energy of the impact. But the data didn't look like a planet. It looked really strange. The planet was weirdly connected to the disk. I got that super-excited feeling when something really wrong might be something really interesting. In all of my calculations,
افترضت وجود كوكب بقرص منفصل حوله. كنا نحسُب ما كان يحتويه القرص لاختبار ما إذا كان بإمكان اصطدام ما أن ينتهي بنشأة القمر. لكن لم يعد الأمر يبدو بتلك السهولة. كنا نرتكب خطأ اعتقاد أن الكوكب سيتخذ دائمًا شكل الكوكب. في ذلك اليوم، أدركت أن اصطدامًا عملاقًا كان ينشئ شيئًا جديدًا تمامًا. لقد اكتشفت أفكارًا رائعة من قبل.
I had assumed there was a planet with a separate disk around it. Calculating what was in the disk as how we tested whether an impact could make the Moon. But it didn't look that simple anymore. We were making the mistake of thinking that a planet was always going to look like a planet. On that day, I knew that a giant impact was making something completely new. I've had eureka moments.
لكن هذه لم تكن إحداها. (ضحك)
This was not one of them. (Laughter)
كنت أجهل تمامًا ما كان يحصل.
I really didn't know what was going on.
كان أمامي هذا الجسم الغريب وكنت أواجه تحدي معرفة ماهيته. ماذا يفعل الواحد منا حين يجد نفسه في مواجهة المجهول؟ كيف نبدأ؟ لقد تساءلنا حول كل شيء:
I had this strange, new object in front of me and the challenge to try and figure it out. What do you do when faced with the unknown? How do you even start? We questioned everything:
ما هو الكوكب؟ متى يتوقف الكوكب عن كونه كوكبًا؟ فكرنا في احتمالات جديدة. كان علينا التخلي عن نمطنا القديم في التقكير، وبالتفكير في تلك الاحتمالات، كان بإمكاني التخلص من كل تلك البيانات، وكل القواعد المتعارف عليها على أرض الواقع، وأترك بذلك العنان لفكري للاستكشاف. وبخلقي لفضاء ذهني حيث يمكنني استكشاف أفكار جريئة ثم تطبيقها على أرض الواقع لاختبارها، كنت أتعلم. وعبر الاستكشاف، تعلمنا الكثير. دمجت تجاربي المخبرية بنماذج الحاسوب واكتشفت أنه وبعد العديد من الاصطدامات العملاقة، تصبح الأرض ساخنة جدًا، لدرجة يختفي معها السطح. كل ما يبقى هو طبقة عميقة من الغاز الذي يصبح أكثر كثافة مع ازدياد العمق. كانت الأرض ستصبح مثل المريخ. بلا سطح صلب. وكان هذا فقط جزءًا من المشكل. أردت فهم المشكل بأكمله. لم أستطع العزوف عن فهم ما يحصل خلال الاصطدامات العملاقة. استغرقنا حوالي عامين كاملين من التخلص من أفكار قديمة وبناء أخرى جديدة لنستطيع أخيرًا استيعاب البيانات وتفسير نشأة القمر. اكتشفت جسمًا فلكيًا جديدًا.
What is a planet? When is a planet no longer a planet anymore? We played with new ideas. We had to get rid of our old way of thinking, and by playing, I could throw away all of the data, all of the rules of the real world, and free my mind to explore. And by making a mental space where I could try out outrageous ideas and then bring them back into the real world to test them, I could learn. And by playing, we learned so much. I combined my lab experiments with computer models and discovered that after most giant impacts, the Earth is so hot, there's no surface. There's just a deep layer of gas that gets denser and denser with depth. The Earth would have been like Jupiter. There's nothing to stand on. And that was just part of the problem. I wanted to understand the whole problem. I couldn't let go of the challenge to figure out what was really going on in giant impacts. It took almost two years of throwing away old ideas and building new ones that we understood the data and knew what it meant for the Moon. I discovered a new type of astronomical object.
ليس كوكبًا. هو مصنوع من الكواكب. الكوكب هو جسم له جاذبية ذاتية قوية بما يكفي لمنحه شكلًا دائريًا. تدور كلها معًا. إذا ارتفعت درجة حرارته وازدادت سرعة دورانه، يصبح خط الاستواء أكبر فأكبر حتى يصل إلى مرحلة حرجة. وإذا ما تم تجاوز المرحلة الحرجة، تنتشر عناصر خط الاستواء مكونة قرصًا. وهذا يكسر كل القواعد المميزة للكوكب. إذ لم يعد بإمكان هذا الجسم أن يدور، فشكله يتغير باستمرار كلما ازداد حجمه، وبذلك يصبح الكوكب شيئًا آخر. أطلقنا على هذا الاكتشاف الجديد:
It's not a planet. It's made from planets. A planet is a body whose self-gravity is strong enough to give it its rounded shape. It spins around all together. Make it hotter and spin it faster, the equator gets bigger and bigger until it reaches a tipping point. Push past the tipping point, and the material at the equator spreads into a disk. It's now broken all the rules of being a planet. It can't spin around together anymore, its shape keeps changing as it gets bigger and bigger; the planet has become something new. We gave our discovery its name:
سينيستيا. تيمنًا بالإلهة هيستيا، الإلهة اليونانية للموقد والبيت، لأننا نعتبر أن الأرض صارت كذلك. البادئة تعني "معًا"، لتأكيد الرابطة بين جميع العناصر. سينيستيا هي ما يصبح عليه كوكب حين تتجاوز الحرارة وسرعة الدوران حد الشكل الكروي. هل تريدون رؤية سينيستيا؟
synestia. We named it after the goddess Hestia, the Greek goddess of the hearth and home, because we think the Earth became one. The prefix means "all together," to emphasize the connection between all of the material. A synestia is what a planet becomes when heat and spin push it over the limit of a spheroidal shape. Would you like to see a synestia?
(هتاف)
(Cheers)
في هذا الرسم المرئي لإحدى محاكاتي،
In this visualization of one of my simulations,
تدور الأرض اليافعة بسرعة بسبب اصطدام عملاق سابق. مما غيّر من شكلها، لكن يمكن تمييز كوكبنا بالمياه الموجودة على السطح. تُبخر الطاقة الناتجة عن الاصطدام المياه الموجودة على السطح والغلاف الجوي، وتدمج كل الغازات مع بعضها في غضون ساعات قليلة. اكتشفنا أن الكثير من الاصطدامات العملاقة تنتج عنها أجسام سينيستيا، لكن هذه الأجسام المتوهّجة والبراقة لا تعيش طويلًا. إذ تنخفض درجة حرارتها وتتقلص وتصبح كواكب من جديد. بينما كانت كواكب صخرية مثل الأرض تنمو، فهي ربما قد تحولت إلى أجسام سينيستيا لمرة أو أكثر. إن سينيستيا يمنحنا طريقة جديدة لحل مشكل نشأة القمر.
the young Earth is already spinning quickly from a previous giant impact. Its shape is deformed, but our planet would be recognizable by the water on its surface. The energy from the impact vaporizes the surface, the water, the atmosphere, and mixes all of the gases together in just a few hours. We discovered that many giant impacts make synestias, but these burning, bright objects don't live very long. They cool down, shrink and turn back into planets. While rocky planets like Earth were growing, they probably turned into synestias one or more times. A synestia gives us a new way to solve the problem of the origin of the Moon.
نحن نقترح أن القمر تكوّن داخل جسم سينيستيا ضخم ومتبخر. نشأ القمر من مطر صخر بركاني منصهر وهو ناتج عن تكثف بخار الصخرة الغازية. العلاقة المميزة التي تربط الأرض بالقمر راجعة لكون القمر قد تكوّن داخل الأرض حين كانت الأرض عبارة عن سينيستيا. ربما كان القمر في مدار سينيستيا لسنوات، مخفيًا عن الأنظار. وقد برز بسبب انخفاض درجة حرارة وتقلص سينيستيا داخل مداره. يتحول سينيستيا إلى كوكب أرضي فقط بعد انخفاض درجة حرارته لسنوات عديدة. في نظريتنا الجديدة، يُنتج سينيستيا اصطدامًا عملاقًا، وينقسم سينيستيا إلى جسمين جديدين، مكونًا بذلك أرضًا وقمرًا متماثلي النظائر. تشكلت أجسام سينيستيا عبر الكون. وقد أدركنا هذا مؤخرًا بالعثور عليها في مخيلتنا: ما الذي يفوتني في العالم حولي؟ ما الذي يخفيه عني ما سلمت به من فرضيات؟ في المرة القادمة التي تنظرون فيها إلى القمر،
We propose that the Moon formed inside a huge, vaporous synestia. The Moon grew from magma rain that condensed out of the rock vapor. The Moon's special connection to Earth is because the Moon formed inside the Earth when Earth was a synestia. The Moon could have orbited inside the synestia for years, hidden from view. The Moon is revealed by the synestia cooling and shrinking inside of its orbit. The synestia turns into planet Earth only after cooling for hundreds of years longer. In our new theory, the giant impact makes a synestia, and the synestia divides into two new bodies, creating our isotopically identical Earth and Moon. Synestias have been created throughout the universe. And we only just realized that by finding them in our imagination: What else am I missing in the world around me? What is hidden from my view by my own assumptions? The next time you look at the Moon,
تذكروا: قد تكون الأشياء التي تظنون أنكم على دراية تامة بها فرصة لاكتشاف شيء رائع بحق. (تصفيق)
remember: the things you think you know may be the opportunity to discover something truly amazing. (Applause)