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.
A nessuno piace fare errori. E io ne ho fatto uno gigantesco. Capire cosa avevo sbagliato mi ha portato verso una scoperta che cambia completamente il modo in cui pensiamo alla Terra e alla Luna.
I'm a planetary scientist, and my favorite thing to do is smash planets together.
Sono una planetologa, e la mia attività preferita è far scontrare i pianeti.
(Laughter)
(Risate)
In my lab, I can shoot at rocks using cannons like this one.
Nel mio laboratorio, posso sparare alle rocce con cannoni come questo.
(Cannon shot)
(Colpo di cannone)
(Laughter)
(Risate)
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.
Nei miei esperimenti, posso generare le condizioni estreme in cui si formano i pianeti. Con i modelli virtuali, posso far collidere interi pianeti e farli crescere, oppure distruggerli.
(Laughter)
(Risate)
I want to understand how to make the Earth and the Moon and why the Earth is so different from other planets.
Voglio capire come creare la Terra e la Luna e perché la Terra è così diversa dagli altri pianeti.
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.
L'idea prevalente sulle origini della Terra e della Luna è definita "teoria dell'impatto gigante". Secondo questa teoria, un corpo grande quanto Marte colpì la giovane Terra e la Luna si formò dal disco di detriti attorno al pianeta. La teoria può spiegare molte cose riguardo la Luna, ma ha un enorme difetto: prevede che la Luna sia fatta soprattutto del pianeta delle dimensioni di Marte, che la Terra e la Luna siano fatte di materiali differenti. Ma non è quello che vediamo. La Terra e la Luna sono, in realtà, una sorta di gemelle identiche. Il codice genetico dei pianeti è scritto negli isotopi degli elementi. La Terra e la Luna hanno isotopi identici. Ciò significa che la Terra e la Luna sono fatte degli stessi materiali.
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.
È davvero strano che la Terra e la Luna siano gemelle. Tutti i pianeti sono composti da materiali diversi, perciò hanno tutti isotopi diversi, hanno tutti il proprio codice genetico. Nessun altro corpo planetario ha la stessa relazione genetica. Solo la Terra e la Luna sono gemelle.
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.
Quando ho iniziato a lavorare sulle origini della Luna, c'erano scienziati che volevano rifiutare l'intera idea dell'impatto gigante. Non riuscivano a capire come questa teoria potesse spiegare la relazione speciale tra la Terra e la Luna. Stavamo tutti cercando di pensare a nuove idee. Il problema era che non c'erano idee migliori. Tutte le altre idee avevano difetti ancora più grandi. Così cercavamo di salvare la teoria dell'impatto gigante.
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 giovane scienziato del mio gruppo suggerì di provare a cambiare la rotazione dell'impatto gigante. Forse una rotazione più rapida della Terra avrebbe mescolato più materiale e avrebbe spiegato l'esistenza della Luna. Pensammo a un impatto con il pianeta grande quanto Marte perché avrebbe potuto creare la Luna e la durata del giorno terrestre. Alla gente piaceva molto quella parte del modello. Ma se fosse stato qualcos'altro a determinare la lunghezza del giorno? Ci sarebbero molti più impatti possibili che potrebbero aver creato la Luna. Ero curiosa di sapere cosa poteva accadere, così provai a simulare impatti giganti a rotazione più veloce, e scoprii che è possibile creare un disco composto dallo stesso miscuglio di materia del pianeta. Eravamo molto entusiasti. Forse era questa la spiegazione delle origini della Luna.
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.
Il problema è che scoprimmo anche che non è molto probabile. Il più delle volte, il disco è diverso dal pianeta, e sembrava che la creazione della Luna in questo modo sarebbe stata una coincidenza astronomica, ed era difficile per tutti accettare l'idea che la connessione speciale tra la Luna e la Terra fosse solo un caso. La teoria dell'impatto gigante era ancora in crisi, e stavamo ancora cercando di capire come creare la Luna.
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.
Poi arrivò il giorno in cui capii di aver sbagliato. Io e il mio studente stavamo guardando i dati degli impatti giganti a rotazione rapida. Quel giorno, in realtà, non stavamo pensando alla Luna, stavamo guardando il pianeta. Il pianeta diventa caldissimo e viene parzialmente vaporizzato dall'energia dell'impatto. Ma i dati non rimandavano a un pianeta. Sembrava davvero strano. Il pianeta era stranamente connesso al disco. Provai quella sensazione di enorme entusiasmo tipica di quando qualcosa di sbagliato potrebbe rivelarsi molto interessante.
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.
In tutti i miei calcoli, avevo dato per scontato che ci fosse un pianeta con un disco separato. Determinammo che cosa ci fosse nel disco per verificare se un impatto potesse creare la Luna. Ma non sembrava più così semplice. Stavamo facendo l'errore di pensare che un pianeta avrebbe sempre assomigliato a un pianeta. Quel giorno scoprii che un impatto gigante può creare qualcosa di nuovissimo.
I've had eureka moments. This was not one of them.
Avevo avuto dei momenti d'illuminazione. Ma questo non era uno di quelli.
(Laughter)
(Risate)
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?
Non sapevo davvero cosa stesse accadendo. Avevo di fronte a me questo strano nuovo oggetto e la sfida di provare a comprenderlo. Cosa fate quando vi trovate di fronte all'ignoto? Da dove iniziate?
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.
Mettemmo in dubbio tutto: Cos'è un pianeta? Quand'è che un pianeta non è più un pianeta? Giocammo con nuove idee. Dovemmo sbarazzarci del nostro vecchio modo di pensare, e giocando, mi liberai di tutti i dati, di tutte le regole del mondo reale, e lasciai che la mia mente fosse libera di esplorare. Creando uno spazio mentale dove potevo sperimentare idee stravaganti e riportarle nel mondo reale per testarle, potevo imparare. Giocando, imparammo molto. Combinai i miei esperimenti di laboratorio con i modelli digitali e scoprii che dopo la maggior parte degli impatti giganti, la Terra è caldissima, non ha superficie. C'è solo uno spesso strato di gas che diventa più denso in profondità. La Terra sarebbe stata come Giove, dove non c'è niente su cui stare in piedi. E questa era solo una parte del problema. Volevo comprendere l'intero problema. Non potevo abbandonare la sfida di capire cosa stesse realmente succedendo negli impatti giganti. Ci sono voluti quasi due anni, passati a scartare vecchie idee e a costruirne di nuove, per comprendere i dati e capire quale fosse l'origine della Luna.
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.
Scoprii un nuovo tipo di oggetto astronomico. Non è un pianeta. È costituito da pianeti. Un pianeta è un corpo la cui gravità è abbastanza forte da conferirgli una forma arrotondata. Orbita tutto insieme. Scaldandolo e girandolo più velocemente, l'equatore cresce finché non raggiunge un punto critico. Oltrepassato il punto critico, il materiale all'equatore si estende in un disco. Ora ha infranto tutte le regole dell'essere un pianeta. Non può più orbitare, continua a cambiare forma diventando sempre più grande; il pianeta è diventato qualcosa di nuovo.
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.
Abbiamo chiamato così la nostra scoperta: sinestia. Questo nome deriva da quello di Hestia, la dea greca del focolare e della casa, perché pensiamo che la Terra lo sia diventata. Il prefisso significa "insieme", per enfatizzare la connessione tra tutti i materiali. Una sinestia è ciò che un pianeta diventa quando calore e rotazione lo spingono oltre il limite della forma sferoidale.
Would you like to see a synestia?
Vi piacerebbe vedere una sinestia?
(Cheers)
(Acclamazioni)
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.
In questa rappresentazione di una delle mie simulazioni, la giovane Terra sta già ruotando velocemente a causa del precedente impatto gigante. È deformata, ma il nostro pianeta sarebbe riconoscibile dall'acqua sulla sua superficie. L'energia dell'impatto vaporizza la superficie, l'acqua, l'atmosfera, e mescola tutti i gas in pochissime ore. Abbiamo scoperto che molti impatti giganti creano sinestie, ma questi oggetti ardenti e luminosi non vivono a lungo. Si raffreddano, si restringono e ritornano pianeti. Quando i pianeti rocciosi come la Terra stavano crescendo, probabilmente sono diventati sinestie una o più volte.
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?
La sinestia ci offre un nuovo modo di risolvere il problema delle origini della Luna. Pensiamo che la Luna si sia formata dentro un'enorme, vaporosa sinestia. La Luna si è sviluppata dalla pioggia di magma che si è condensata dal vapore roccioso. La connessione speciale della Luna con la Terra esiste perché la Luna si è formata all'interno della Terra quando la Terra era una sinestia. La Luna potrebbe aver orbitato dentro la sinestesia per anni, nascosta alla vista. La Luna è apparsa con il raffreddamento e il restringimento della sinestia nella sua orbita. La sinestia si trasforma nel pianeta Terra solo dopo essersi raffreddata per migliaia di anni. Nella nostra nuova teoria, l'impatto gigante crea una sinestia, la sinestia si divide in due nuovi corpi, creando le nostre Terra e Luna, isotopicamente identiche. Le sinestie sono ovunque nell'universo. E ce ne siamo accorti solo trovandole nella nostra immaginazione: Cos'altro mi sfugge nel mondo intorno a me? Cosa è nascosto alla mia vista dalle mie stesse supposizioni?
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 prossima volta che guarderete la Luna, ricordate: le cose che credete di conoscere potrebbero essere un'opportunità per scoprire qualcosa di davvero incredibile.
(Applause)
(Applausi)