Σε κανέναν δεν αρέσει να κάνει λάθος. Και εγώ έκανα ένα σοβαρότατο. Προσπαθώντας να βρω πού έκανα λάθος, οδηγήθηκα σε μια ανακάλυψη που αλλάζει εντελώς τον τρόπο που σκεφτόμαστε για τη Γη και τη Σελήνη.
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.
Είμαι επιστήμονας των πλανητών και η αγαπημένη μου ασχολία είναι η σύγκρουση πλανητών.
I'm a planetary scientist, and my favorite thing to do is smash planets together.
(Γέλια)
(Laughter)
Στο εργαστήριό μου μπορώ να πυροβολώ σε βράχια με κανόνια σαν αυτό.
In my lab, I can shoot at rocks using cannons like this one.
(Βολή κανονιού)
(Cannon shot)
(Γέλια)
(Laughter)
Στα πειράματά μου, μπορώ να δημιουργήσω τις ακραίες συνθήκες στη διάρκεια διαμόρφωσης του πλανήτη. Και με υπολογιστικά μοντέλα, μπορώ να συγκρούω μεταξύ τους ολόκληρους πλανήτες για να μεγαλώσουν ή για να καταστραφούν.
In my experiments, I can generate the extreme conditions during planet formation. And with computer models, I can collide whole planets together to make them grow, or I can destroy them.
(Γέλια)
(Laughter)
Θέλω να καταλάβω πώς να φτιάξω τη Γη και τη Σελήνη και γιατί η Γη είναι τόσο διαφορετική από τους άλλους πλανήτες.
I want to understand how to make the Earth and the Moon and why the Earth is so different from other planets.
Η βασική ιδέα για την προέλευση της Γης και της Σελήνης ονομάζεται «υπόθεση της γιγαντιαίας σύγκρουσης». Η θεωρία αναφέρει ότι ένα σώμα στο μέγεθος του Άρη χτύπησε τη νεαρή Γη και η Σελήνη σχηματίστηκε από συντρίμμια που περιφέρονταν γύρω από τον πλανήτη. Η θεωρία μπορεί να εξηγήσει πάρα πολλά πράγματα για τη Σελήνη, αλλά έχει ένα τεράστιο ελάττωμα: Προβλέπει ότι η Σελήνη έγινε κυρίως από τον πλανήτη στο μέγεθος του Άρη, ότι η Γη και η Σελήνη έχουν διαφορετικά υλικά. Αλλά αυτό δεν είναι αυτό που βλέπουμε. Η Γη και η Σελήνη στην πραγματικότητα είναι σαν πανομοιότυπα δίδυμα. Ο γενετικός κώδικας των πλανητών είναι γραμμένος στα ισότοπα των στοιχείων. Η Γη και η Σελήνη έχουν απαράλλακτα ισότοπα. Αυτό σημαίνει ότι η Γη και η Σελήνη είναι κατασκευασμένες από τα ίδια υλικά.
The leading idea for the origin of the Earth and Moon is called the "giant impact theory." 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. That means that the Earth and Moon are made from the same materials.
Είναι πραγματικά περίεργο το ότι η Γη και η Σελήνη είναι δίδυμες. Όλοι οι πλανήτες είναι από διαφορετικά υλικά, έτσι όλοι έχουν διαφορετικά ισότοπα, όλοι έχουν τον δικό τους γενετικό κώδικα. Δεν υπάρχουν άλλα πλανητικά σώματα που να έχουν την ίδια γενετική σχέση. Μόνο η Γη και η Σελήνη είναι δίδυμες.
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.
Όταν άρχισα να δουλεύω στην προέλευση της Σελήνης, υπήρχαν επιστήμονες που απέρριπταν όλη την ιδέα της γιγαντιαίας σύγκρουσης. Δεν βρήκαν τρόπο αυτή η θεωρία να εξηγεί την ειδική σχέση μεταξύ της Γης και της Σελήνης. Όλοι προσπαθούσαμε να σκεφτούμε νέες ιδέες. Το πρόβλημα ήταν, ότι δεν υπήρχαν καλύτερες ιδέες. Όλες οι άλλες ιδέες είχαν ακόμα μεγαλύτερες ατέλειες. Έτσι προσπαθούσαμε να διασώσουμε την υπόθεση της γιγαντιαίας σύγκρουσης.
When I started working on the origin of the Moon, 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.
Ένας νεαρός επιστήμονας της ομάδας μου, πρότεινε να αλλάξουμε την περιστροφική κίνηση της γιγαντιαίας σύγκρουσης. Ίσως κάνοντας πιο γρήγορη την περιστροφή της Γης να αναμιγνύονταν περισσότερα υλικά και να επεξηγούσε τη Σελήνη. Ο κρούστης στο μέγεθος του Άρη είχε επιλεγεί, γιατί δημιουργούσε τη Σελήνη και τη διάρκεια της ημέρας στη Γη. Πραγματικά τους άρεσε αυτό το τμήμα του μοντέλου. Αλλά αν ήταν κάτι άλλο που καθόρισε τη διάρκεια της ημέρας στη Γη; Τότε θα είχαμε πολλές περισσότερες πιθανές συγκρούσεις για τη δημιουργία της Σελήνη. Ήμουν περίεργη για το τι θα μπορούσε να συμβεί, έτσι προσπάθησα να προσομοιώσω γρηγορότερες περιστροφικές συγκρούσεις και διαπίστωσα ότι είναι δυνατόν να δημιουργηθεί δίσκος από το ίδιο μείγμα υλικών όπως του πλανήτη. Ήμασταν πολύ ενθουσιασμένοι. Ίσως αυτός ήταν ο τρόπος να εξηγηθεί η Σελήνη.
A young scientist in my group suggested that we try changing the spin 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.
Το πρόβλημα είναι ότι βρήκαμε επίσης πως αυτό δεν είναι πολύ πιθανό. Τις περισσότερες φορές, ο δίσκος είναι διαφορετικός από τον πλανήτη και φαινόταν ότι φτιάχνοντας έτσι τη Σελήνη μας ήταν μια αστρονομική σύμπτωση και ήταν απλά δύσκολο για όλους να δεχτούν την ιδέα ότι η ειδική σύνδεση της Σελήνης στη Γη ήταν ένα ατύχημα. Η υπόθεση της γιγαντιαίας σύγκρουσης ήταν ακόμα σε μπελάδες και προσπαθούσαμε ακόμα να καταλάβουμε πώς να φτιάξουμε τη Σελήνη.
The problem is, we also found that that's just not very likely. 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.
Τότε ήρθε η μέρα που συνειδητοποίησα το λάθος μου. Ο μαθητής μου και εγώ εξετάζαμε τα δεδομένα από τις γρήγορες περιστροφές. Τη μέρα εκείνη στην πραγματικότητα δεν σκεφτόμαστε τη Σελήνη, βλέπαμε τον πλανήτη. Ο πλανήτης γίνεται πολύ ζεστός και εξατμίζεται μερικώς από την ενέργεια της σύγκρουσης. Αλλά τα δεδομένα δεν έμοιαζαν με πλανήτη. Φαινόταν πραγματικά παράξενο. Ο πλανήτης ήταν περιέργως συνδεδεμένος στον δίσκο. Ένιωσα αυτό το συναρπαστικό συναίσθημα όταν κάτι πραγματικά λάθος μπορεί να είναι πραγματικά ενδιαφέρον.
Then came the day when I realized my mistake. 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.
Σε όλους τους υπολογισμούς μου, υπέθετα ότι υπήρχε ένας πλανήτης με ένα ξεχωριστό δίσκο γύρω του. Στις δοκιμές μας υπολογίζαμε το περιεχομένο του δίσκου για να δούμε αν μια κρούση δημιουργούσε τη Σελήνη. Αλλά δεν φαινόταν τόσο απλό πια. Κάναμε τη λάθος σκέψη ότι ένας πλανήτης πάντα θα μοιάζει με πλανήτη. Την ημέρα εκείνη, ήξερα ότι μια γιγαντιαία σύγκρουση έκανε κάτι εντελώς νέο.
In all of my calculations, 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.
Είχα στιγμές έμπνευσης. Αυτό δεν ήταν μία από αυτές.
I've had eureka moments. This was not one of them.
(Γέλια)
(Laughter)
Δεν ήξερα πραγματικά τι συνέβαινε. Είχα αυτό το παράξενο, νέο αντικείμενο μπροστά μου και την πρόκληση να προσπαθήσουμε να το καταλάβουμε. Τι κάνετε όταν αντιμετωπίζετε το άγνωστο; Πώς ξεκινάτε;
I really didn't know what was going on. 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?
Εμείς αμφισβητήσαμε τα πάντα: Τι είναι πλανήτης; Πότε ένας πλανήτης δεν είναι πλέον πλανήτης; Παίξαμε με νέες ιδέες. Έπρεπε να ξεφορτωθούμε τον παλιό τρόπο σκέψης, και παίζοντας, θα μπορούσα να πετάξω όλα τα δεδομένα, όλους τους κανόνες του πραγματικού κόσμου, και να ελευθερώσω το μυαλό μου για να εξερευνήσω. Κάνοντας ένα πνευματικό χώρο, όπου θα μπορούσα να δοκιμάσω εξωφρενικές ιδέες και στη συνέχεια να τις φέρω πίσω στον πραγματικό κόσμο για δοκιμές, θα μπορούσα να μάθω. Παίζοντας, μάθαμε τόσα πολλά. Συνδύασα τα εργαστηριακά μου πειράματα με υπολογιστικά μοντέλα και ανακάλυψα ότι στις περισσότερες γιγάντιες συγκρούσεις, η Γη είναι τόσο ζεστή, που δεν έχει επιφάνεια. Υπάρχει μόνο ένα βαθύ στρώμα αερίου που πυκνώνει ολοένα με το βάθος. Η Γη θα ήταν σαν τον Δία. Δεν υπάρχει τίποτα όρθιο. Αυτό ήταν μόνο ένα μέρος του προβλήματος. Ήθελα να καταλάβω το όλο πρόβλημα. Δεν μπορούσα να αφήσω την πρόκληση για να καταλάβω τι πραγματικά συμβαίνει σε γιγαντιαίες συγκρούσεις. Χρειάστηκαν σχεδόν δύο χρόνια να πετάξω παλιές ιδέες και να φτιάξω νέες όπου κατανοήσαμε τα δεδομένα και ξέραμε τι σήμαινε για τη Σελήνη.
We questioned everything: 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.
Ανακάλυψα έναν νέο τύπο αστρονομικού αντικειμένου. Δεν είναι πλανήτης. Έχει δημιουργηθεί από πλανήτες. Ο πλανήτης είναι ένα σώμα του οποίου η αυτο-βαρύτητα είναι αρκετά ισχυρή για να του προσδώσει στρογγυλό σχήμα. Γυρίζει τριγύρω όλο μαζί. Κάντο θερμότερο και γύρνα το γρηγορότερα, ο ισημερινός μεγαλώνει και μεγαλώνει μέχρι να φτάσει σε κρίσιμο σημείο. Πιέστε πέρα από αυτό και το υλικό στον ισημερινό απλώνεται σε δίσκο. Τώρα δεν ισχύουν οι κανόνες ύπαρξης ενός πλανήτη. Δεν μπορεί πλέον να περιστραφεί όλος μαζί, το σχήμα του συνεχίζει να αλλάζει καθώς ολοένα μεγαλώνει. Ο πλανήτης έχει γίνει κάτι νέο.
I discovered a new type of astronomical object. 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.
Ονομάσαμε την ανακάλυψή μας «συνεστία». Το ονομάσαμε από τη θεά Εστία, την ελληνική θεά της εστίας και του σπιτιού, γιατί πιστεύουμε ότι η Γη έγινε μία. Το πρόθεμα σημαίνει «όλοι μαζί» για να τονίσουμε τη σύνδεση μεταξύ όλων των υλικών. Συνεστία είναι η αλλαγή του πλανήτη όταν η θερμότητα και η περιστροφή πιέζουν πέρα από το όριο σφαιροειδούς σχήματος.
We gave our discovery its name: 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.
Θέλετε να δείτε μια συνεστία;
Would you like to see a synestia?
(Επευφημίες)
(Cheers)
Σε αυτή την απεικόνιση μίας από τις προσομοιώσεις μου, η νεαρή Γη γυρίζει ήδη γρήγορα από μια προηγούμενη γιγαντιαία σύγκρουση. Το σχήμα της είναι παραμορφωμένο, αλλά ο πλανήτης μας είναι αναγνωρίσιμος από το νερό στην επιφάνεια του. Η ενέργεια από την πρόσκρουση εξατμίζει την επιφάνεια, το νερό, την ατμόσφαιρα και αναμιγνύει όλα τα αέρια μαζί σε λίγες μόνο ώρες. Ανακαλύψαμε ότι πολλές γιγαντιαίες συγκρούσεις δημιουργούν συνεστίες, αλλά αυτά τα φλεγόμενα, φωτεινά αντικείμενα δεν ζουν πολύ. Ψύχονται, συρρικνώνονται και γίνονται πάλι πλανήτες. Ενώ οι βραχώδεις πλανήτες όπως η Γη αυξάνονταν, πιθανώς μετατράπηκαν σε συνεστία μία ή περισσότερες φορές.
In this visualization of one of my simulations, 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.
Η συνεστία δίνει έναν νέο τρόπο επίλυσης στο πρόβλημα της προέλευσης της Σελήνης. Προτείνουμε ότι η Σελήνη δημιουργήθηκε μέσα σε μια τεράστια ατμόσφαιρα συνεστίας. Η Σελήνη αυξήθηκε από τη βροχή μάγματος που συμπυκνώθηκε από τους νραχώδεις ατμούς. Η ειδική σχέση της Σελήνης με τη Γη έγκειται στο ότι η Σελήνη σχηματίστηκε μέσα στη Γη όταν η Γη ήταν συνεστία. Η Σελήνη θα μπορούσε να περιστρέφεται μέσα στην συνεστία για χρόνια, κρυμμένη οπτικά. Η Σελήνη αποκαλύπτεται από την ψύξη και συρρίκνωση της συνεστίας μέσα στην τροχιά της. Η συνεστία μετατρέπεται σε πλανήτη Γη μόνο μετά από ψύξη για εκατοντάδες χρόνια μετά. Στη νέα μας θεωρία, η γιγαντιαία σύκρουση κάνει μια συνεστία, και η συνεστία διαιρείται σε δύο νέα σώματα, δημιουργώντας τις ισοτοπικά όμοιες Γη και Σελήνη. Οι συνεστίες έχουν δημιουργηθεί σε όλο το σύμπαν. Και αυτό το συνειδητοποιήσαμε μόνο με την εύρεσή τους στη φαντασία μας: Τι άλλο λείπει στον κόσμο γύρω μου; Τι κρύβεται από μπροστά μου με δικές μου παραδοχές;
A synestia gives us a new way to solve the problem of the origin of the Moon. 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?
Την επόμενη φορά που θα δείτε τη Σελήνη, θυμηθείτε: τα πράγματα που νομίζετε ότι γνωρίζετε ίσως να είναι η ευκαιρία να ανακαλύψετε κάτι πραγματικά εκπληκτικό.
The next time you look at the Moon, remember: the things you think you know may be the opportunity to discover something truly amazing.
(Χειροκρότημα)
(Applause)