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.
Senki sem szeret hibázni. Én pedig hatalmasat hibáztam. Miközben próbáltam rájönni, mit csináltam rosszul, olyan felfedezést tettem, amely teljesen megváltoztatja gondolkodásunkat a Földről és a Holdról.
I'm a planetary scientist, and my favorite thing to do is smash planets together.
Planetológus vagyok, és a kedvenc időtöltésem bolygók egymásnak ütköztetése.
(Laughter)
(Nevetés)
In my lab, I can shoot at rocks using cannons like this one.
Laboromban kövekre lövöldözhetek ilyen ágyúkkal.
(Cannon shot)
(Ágyúlövés)
(Laughter)
(Nevetés)
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.
Kísérleteim során megteremthetem a bolygók kialakulásakor jelen lévő extrém körülményeket. Számítógépes modellekkel egész bolygókat ütköztethetek egymásnak, hogy megnőjenek, vagy elpusztíthatom őket.
(Laughter)
(Nevetés)
I want to understand how to make the Earth and the Moon and why the Earth is so different from other planets.
Érteni szeretném, hogy lehet létrehozni a Földet és a Holdat, és miért különbözik a Föld annyira a többi bolygótól.
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.
A legnépszerűbb elmélet a Föld és Hold eredetéről a "gigászi ütközés elmélet" nevet viseli. E szerint a fiatal Földbe Mars méretű égitest ütközött, a Hold pedig a létrejött törmelékkorongból formálódott. Ez sok mindent megmagyaráz a Holdról, de van egy hatalmas szépséghibája: eszerint a Hold főleg a Mars méretű bolygóból keletkezett, tehát a Föld és a Hold más-más anyagokból áll. Mi viszont nem ezt látjuk. A kettő valójában olyan, mint az egypetéjű ikrek. A bolygók genetikai kódja az elemek izotópjaiba van írva. A Föld és a Hold izotópjai megegyeznek. Ez azt jelenti, hogy a kettő ugyanazokból az anyagokból áll.
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.
Nagyon különös, hogy a Föld és a Hold ikrek. Minden bolygó más-más anyagokból áll, így izotópjaik különböznek, mindnek sajátságos a genetikai kódja. Nincs másik égitesteknek ilyen genetikai kapcsolatuk. Csak a Föld és a Hold ikrek.
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.
Amikor a Hold eredetével kezdtem foglalkozni, néhány tudós elutasította a gigászi ütközés elméletet. Szerintük nem magyarázta a Föld és Hold közti speciális kapcsolatot. Új ötleteket próbáltunk kiagyalni. Csakhogy egyik sem volt jobb. Mindegyiknek még nagyobb hiányosságai voltak. Így inkább a gigászi ütközés elmélet megmentésére törekedtünk.
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.
Csapatomban egy fiatal tudós az ütközés forgásának megváltoztatását javasolta. Talán a Föld gyorsabb forgása több anyagot keverne össze, és megmagyarázná a Holdat. Azért gondoljuk Mars méretűnek a becsapódó égitestet, mert abból kialakulhatott a Hold és a földi napok hossza. A modell ezen része mindenkinek tetszett. De mi van, ha valami más határozta meg a napok hosszát? Akkor több másik gigászi ütközés is létrehozhatta a Holdat. Kíváncsi lettem, mi minden történhet, ezért gyorsabb forgású ütközéseket szimuláltam, és azt találtam, hogy lehetséges korongot csinálni a bolygó anyagaiból. Izgatottak lettünk. Talán ez lesz a magyarázat a Holdra.
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.
Csakhogy azt is felfedeztük, hogy nem túl valószínű. Általában a korong más, mint a bolygó, és úgy tűnt, csillagászati egybeesés kellene Holdunk ilyen módú kialakulásához, és nehezünkre esett elfogadni az ötletet, hogy véletlen műve lenne a Föld és Hold közti különleges kapcsolat. A gigászi ütközés elmélet még mindig bajban volt, és még kerestük a Hold keletkezésének magyarázatát.
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.
Aztán eljött a nap, amikor rájöttem a tévedésemre. Tanulómmal e gyors forgású ütközések adatait vizsgáltuk. Nem is gondoltunk akkor a Holddal, a bolygót figyeltük. A bolygó felforrósodik, s részben elporlik az ütközési energia hatására. De az adatok nem hasonlítottak bolygóra. Nagyon szokatlanul festett. A bolygó furcsán kötődött a koronghoz. Éreztem az izgalmat, ami a nagy tévedésben rejlő érdekes felfedezés lehetőségével jár.
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.
Számításaimban feltételeztem, hogy a bolygó körüli korong különálló. A korong összetételének kalkulálásával teszteltük, kialakíthatta-e ütközés a Holdat. Már nem tűnt ilyen egyszerűnek a kérdés. Elkövettük a hibát, hogy azt gondoltuk, a bolygó mindig bolygónak fog kinézni. E napon rájöttem, hogy a gigászi ütközés valami teljesen újat hozott létre.
I've had eureka moments. This was not one of them.
Volt már Heuréka-pillanatom. Ez nem az volt.
(Laughter)
(Nevetés)
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?
Tényleg nem tudtam, mi történik. Előttem volt e különös, új objektum és a kihívás, hogy megértsem. Mit teszünk az ismeretlennel találkozva? Egyáltalán hol kezdjük?
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.
Mindent megkérdőjeleztünk: Mi a bolygó? Mikor nem bolygó többé a bolygó? Új ötletekkel játszadoztunk. Meg kellett szabadulnunk régi gondolkodásmódunktól, és játékból kidobálhattam az adatokat, a való világ szabályait, és felszabadítottam elmém a felfedezéshez. Helyet csinálva a lehetetlen ötleteknek, aztán a való világban tesztelve őket képes voltam tanulni. Rengeteget tanultunk a játékkal. Laborkísérleteimet kombináltam számítógépes modellekkel és felfedeztem, hogy a legtöbb gigászi ütközés után a Föld olyan forró, hogy nincs felszíne. Csak egy vastag gázréteg, amely lefelé egyre sűrűbb. A Jupiterhez hasonlíthatott. Nincs min állni. Ez csak része volt a problémának. Én az egészet meg akartam érteni. Rá akartam jönni, mi történik valójában a gigászi ütközések során. Majdnem két évbe telt, a régi ötleteket kidobáltuk, az újakat építgettük, mire megértettük az adatokat, és hogy mit jelentenek a Holdra nézve.
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.
Új csillagászati objektumot fedeztem fel. Nem bolygó. Bolygókból keletkezik. A bolygó olyan test, amelynek saját gravitációja elég erős a gömbforma kialakításához. Az egész együtt forog. Forrósítsuk fel és gyorsítsuk a forgást, az egyenlítő egyre nagyobb lesz, míg eléri a határt. Azt átlépve az egyenlítőnél az anyag koronggá lapul. A bolygók minden szabályát megszegte. Nem tud többé együtt forogni, alakja folyamatosan változik, ahogy egyre nagyobb lesz; a bolygóból valami új lett.
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.
Felfedezésünknek nevet adtunk: szinesztia. Hesztia görög istennő után neveztük el, aki a családi tűzhely védőistennője, mert szerintünk a Föld is azzá vált. Az előtag azt jelenti, "együtt", hogy az anyagok közti kapcsolatot hangsúlyozzuk. A bolygóból szinesztia lesz, amikor a hő és a forgás szétfeszíti a gömbszerű forma határait.
Would you like to see a synestia?
Akarják látni?
(Cheers)
(Éljenzés)
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.
E képi szimulációban az ifjú Föld gyorsan forog egy korábbi gigászi ütközés után. Deformálódott, de felismerhető lenne a felszíni vízről. Az ütközés energiája porrá zúzza a felszínt, a vizet, a légkört, és pár óra alatt összekeveri a gázokat. Felfedeztük, hogy sok gigászi ütközés hoz létre szinesztiát, de e tüzes, ragyogó objektumok nem élnek soká. Lehűlnek, összezsugorodnak és visszaváltoznak bolygókká. A Földhöz hasonló kőzetbolygók kialakulásuk során valószínűleg többször is szinesztiává váltak.
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?
Eme elmélet új megoldást jelent a Hold eredetének megfejtésére. Felvetésünk, hogy a Hold ilyen hatalmas, légnemű szinesztiában született. Abból a magmaesőből keletkezett, amely lecsapódott a kőzetpárából. A Hold különleges kapcsolata a Földdel onnan ered, hogy a Föld belsejében formálódott, amikor a Föld szinesztia volt. Évekig keringhetett a szinesztiában, rejtve a szem elől. A Hold jelenlétét a pályája közepén lehűlő és összezsugorodó szinesztia fedte fel. A szinesztia még több száz évig hűl, mire Föld lesz belőle. Új elméletünk szerint a gigászi ütközés szinesztiát hoz létre, amely két új testté válik szét, létrehozva azonos izotópiájú Földünket és Holdunkat. Az egész univerzumban keletkeznek ilyen szinesztiák. Erre csak úgy jöttünk rá, hogy képesek voltunk elképzelni. Mi mást nem tudok még a világról? Mi mindent rejtenek még előlem saját feltételezéseim?
The next time you look at the Moon, remember: the things you think you know may be the opportunity to discover something truly amazing.
Mikor legközelebb felnéznek a Holdra, jusson eszükbe: a dolgok, amelyeket tudni vélnek, talán valami igazán lenyűgöző felfedezés lehetőségét rejtik.
(Applause)
(Taps)