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.
Personne n'aime faire des erreurs. Et j'en ai fait une énorme. Et me rendre compte de mon erreur m'a permis de faire une découverte qui a complètement changé notre façon de voir la Terre et la Lune.
I'm a planetary scientist, and my favorite thing to do is smash planets together.
Je suis planétologue et ma passion, c'est de faire collisionner des planètes.
(Laughter)
(Rires)
In my lab, I can shoot at rocks using cannons like this one.
Dans mon labo, je tire sur des rochers avec des canons comme celui-ci.
(Cannon shot)
(Coup de canon)
(Laughter)
(Rires)
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.
Dans mes expériences, je peux recréer les conditions extrêmes de la formation des planètes. Et avec des modèles informatiques, je peux entrechoquer des planètes entières pour les faire grandir ou bien les détruire.
(Laughter)
(Rires)
I want to understand how to make the Earth and the Moon and why the Earth is so different from other planets.
Je veux comprendre comment la Terre et la Lune ont été créées et pourquoi la Terre est aussi différente des autres planètes.
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.
La théorie prédominante sur l'origine de la Terre et de la Lune se nomme « théorie de l'impact géant ». La théorie dit qu'un corps de la taille de Mars a frappé la jeune Terre et que le disque de débris autour de la planète a formé la Lune. La théorie peut expliquer tant de choses sur la Lune mais elle a un énorme défaut : elle prédit que la Lune est surtout faite d'une planète de la taille de Mars, que la Terre et la Lune sont faites de matériaux différents. Mais ce n'est pas ce que nous voyons. La Terre et la Lune sont en fait comme des vraies jumelles. Le code génétique des planètes est défini par les isotopes des éléments. La Terre et la Lune ont les mêmes isotopes. Cela signifie que la Terre et la Lune sont faites à partir des mêmes matériaux.
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.
C'est vraiment étrange que la Terre et la Lune soient jumelles. Toutes les planètes sont faites de matériaux différents, elles ont des isotopes différents et leur propre code génétique. Aucun autre corps planétaire n'a la même relation génétique. Seules la Terre et la Lune sont jumelles.
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.
Quand j'ai commencé à étudier l'origine de la Lune, certains scientifiques voulaient rejeter l'idée de l'impact géant. Ils ne voyaient pas comment la théorie pouvait expliquer la relation spéciale entre la Terre et la Lune. On essayait tous de trouver de nouvelles idées. Le problème, c'est qu'il n'y avait aucune meilleure idée. Toutes les autres idées avaient encore plus de défauts. On essayait donc de sauver la théorie de l'impact géant.
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.
Un jeune scientifique de mon groupe a suggéré de modifier la rotation de l'impact géant. Faire tourner la Terre plus vite aurait pu mélanger plus de matériaux et ainsi expliquer la Lune. Nous avions choisi un corps de la taille de Mars parce qu'il pouvait produire la Lune et engendrer la durée du jour de la Terre. Les gens appréciaient cette partie du modèle. Mais si quelque chose d'autre déterminait la durée du jour sur Terre ? Alors, bien plus d'impacts géants auraient pu engendrer la Lune. J'étais curieuse de savoir ce qui pourrait arriver, alors j'ai essayé de simuler des impacts géants qui tournent plus vite et j'ai découvert qu'il est possible de créer un disque à partir du mélange de matériaux de la planète. On était plutôt enthousiastes. C'était peut-être ce qui expliquait la Lune.
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.
Le problème, c'est qu'on a aussi trouvé que c'était très peu probable. La plupart du temps, le disque est différent de la planète et avoir notre Lune créée de cette façon serait une coïncidence astronomique et il était difficile pour tout le monde d'accepter l'idée que le lien spécial entre la Lune et la Terre était un accident. La théorie de l'impact géant était encore menacée et on essayait encore de comprendre comment fabriquer la Lune.
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.
Puis vint le jour où j'ai réalisé mon erreur. Mon élève et moi regardions les données de ces impacts géants à rotation rapide. Ce jour-là, nous ne pensions pas à la Lune, nous observions la planète. La planète chauffe et est partiellement vaporisée à cause de l'énergie de l'impact. Mais cela ne ressemblait pas à une planète. C'était vraiment étrange. La planète était bizarrement connectée au disque. J'ai ressenti cette surexcitation, quand quelque chose qui ne va vraiment pas pourrait être vraiment intéressant.
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.
Dans tous mes calculs, je supposais qu'il y avait une planète entourée d'un disque à part. Nous calculions ce qu'il y avait dans le disque pour tester si un impact pouvait créer la lune. Mais cela n'avait plus l'air aussi simple. Nous faisions l'erreur de penser qu'une planète a toujours ressemblé à une planète. Ce jour-là, j'ai su qu'un impact géant créait une chose complètement nouvelle.
I've had eureka moments. This was not one of them.
J'ai souvent crié « Euréka ! » Mais pas cette fois.
(Laughter)
(Rires)
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?
Je ne comprenais vraiment pas ce qu'il se passait. J'avais ce nouvel objet étrange devant moi et le défi était d'essayer de le comprendre. Que faire lorsqu'on fait face à l'inconnu ? Comment commencer ?
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.
Nous avons tout remis en question : Qu'est-ce qu'une planète ? Quand une planète n'est-elle plus une planète ? Nous avons joué avec de nouvelles idées. Nos anciennes mentalités devaient disparaître et en jouant, je pouvais jeter toutes les données, toutes les règles du monde réel et libérer mon esprit pour explorer. En créant un espace mental où je pouvais mettre en place des idées extravagantes et ensuite les apporter dans le monde réel pour les tester, je pouvais apprendre. En jouant, nous avons tellement appris. J'ai combiné mes expériences pratiques avec des modèles informatiques et découvert qu'après la plupart des impacts géants, la Terre est si chaude qu'elle n'a pas de surface. Il y a juste une large couche de gaz qui se densifie en profondeur. La Terre aurait été comme Jupiter. Elle n'aurait pas eu de surface solide. Et ce n'était qu'une partie du problème. Je voulais comprendre l'ensemble du problème. Je ne pouvais pas abandonner et ne pas savoir ce qu'il se passe vraiment lors des impacts géants. Nous avons passé près de deux ans à rejeter de vieilles idées et à en construire des nouvelles pour finalement comprendre les données et en déduire l'origine de la Lune.
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.
J'ai découvert un nouveau type d'objet astronomique. Ce n'est pas une planète. C'est fait à partir de planètes. Une planète est un corps dont l'auto-gravité est assez forte pour lui donner une forme arrondie. Tout tourne ensemble. Chauffez-la et faites-la tourner plus vite : l'équateur s'élargit de plus en plus jusqu'à un point critique. Dépassez le point critique et la matière à l'équateur se répand dans un disque. Les règles concernant les planètes sont désormais brisées. Elle ne tourne plus de manière homogène, la forme évolue sans cesse à mesure qu'elle grandit ; la planète devient quelque chose de nouveau.
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.
Nous avons donné un nom à notre découverte : la synestie. Nous l'avons nommée d'après Hestia, la déesse grecque du foyer et de la maison, car nous pensons que la Terre en est devenue une. Le préfixe signifie « ensemble » pour mettre l'accent sur le lien entre tous les matériaux. Une synestie est ce qu'une planète devient quand la chaleur et la rotation dépassent les limites de la forme sphéroïde.
Would you like to see a synestia?
Aimeriez-vous voir une synestie ?
(Cheers)
(Enthousiasme)
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.
Dans cette représentation d'une de mes simulations, la jeune Terre tourne déjà rapidement à cause d'un précédent impact géant. Elle est déformée, mais notre planète est reconnaissable grâce à l'eau à sa surface. L'énergie de l'impact vaporise la surface, l'eau, l'atmosphère et mélange tous les gaz ensemble en quelques heures. Nous avons découvert que beaucoup d'impacts géants forment des synesties mais ces objets enflammés et brillants ne vivent pas longtemps. Ils se refroidissent, rétrécissent et redeviennent des planètes. Les planètes rocheuses comme la Terre, en grandissant, ont probablement été des synesties une ou plusieurs fois.
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?
Un synestie offre une nouvelle façon de déterminer l'origine de la Lune. Nous suggérons que la Lune se soit formée au sein d'une énorme synestie vaporeuse. La Lune a été engendrée par la pluie de magma condensée par la roche gazeuse. Le lien particulier entre la Lune et la Terre est dû à la formation de la Lune à l'intérieur de la Terre alors que la Terre était une synestie. La Lune a pu être en orbite dans la synestie pendant des années, sans être visible. La Lune est révélée par le refroidissement et le rétrécissement interne de la synestie au sein de son orbite. La synestie se transforme en planète Terre seulement après avoir refroidi pendant des centaines d'années. Dans notre nouvelle théorie, l'impact géant crée une synestie et la synestie se divise en deux nouveaux corps, ce qui fait naître la Terre et la Lune et les rend isotopiquement identiques. Des synesties ont été formées partout dans l'univers. Et nous venons de réaliser cela en les trouvant dans notre imagination. Qu'est-ce qui m'échappe dans le monde qui m'entoure ? Qu'est-ce que m'empêchent de voir mes propres suppositions ?
The next time you look at the Moon, remember: the things you think you know may be the opportunity to discover something truly amazing.
La prochaine fois que vous regarderez la Lune, souvenez-vous de ceci : les choses que vous pensez savoir pourraient vous permettre de découvrir quelque chose de vraiment incroyable.
(Applause)
(Applaudissements)