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.
誰も間違いをしたくはありません でも私は大きな過ちを犯しました 何を誤ったのかを調べることで 地球と月に対する考え方を 根本から変えてしまう発見に つながったのです
I'm a planetary scientist, and my favorite thing to do is smash planets together.
私は惑星科学者で 私のお気に入りの仕事は 惑星同士を衝突させることです
(Laughter)
(笑)
In my lab, I can shoot at rocks using cannons like this one.
私の研究室ではこのような大砲で 岩を撃ち出します
(Cannon shot)
(大砲の発射音)
(Laughter)
(笑)
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.
私の実験では 惑星の形成時に起きる― 極限状態を再現できます そしてコンピュータモデルでは 惑星をそのまま衝突させ 成長させたり 破壊したりできます
(Laughter)
(笑)
I want to understand how to make the Earth and the Moon and why the Earth is so different from other planets.
地球と月がどう作られたか そして なぜ地球が他の惑星とは 全く異なるのかを理解したいのです
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.
地球と月の起源についての有力な説は 「巨大衝突説」と呼ばれています その説では火星大の天体が 原始地球に衝突し 地球の周辺のデブリ円盤によって 月ができたとされています この学説は 月について 多くのことを説明できますが 重大な欠陥があります この説では 月のほとんどが 火星大の天体からできたとされており ならば地球と月は異なる構成物で できていることになります でも 観測では違います 地球と月は一卵性双生児なのです 惑星の遺伝子コードは 構成物の同位元素構成で表されます 地球と月は一致した 同位体元素を持っており つまり 地球と月は 同じ素材からできているのです
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.
地球と月が一卵性双生児であるのは 本当に奇妙です 惑星はそれぞれ異なる素材でできているので 異なる同位体元素を持っており いわば異なる遺伝子を持っているのです このような遺伝子的な関係を持つ天体は 他にはありません 地球と月だけが双子なのです
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.
私が月の起源について 研究を始めた頃 巨大衝突という発想そのものを 受け容れない科学者も多くいました この理論では この地球と月の関係が うまく説明がつかないためです 私たちはこぞって新しいアイデアを 考案しようとしました 問題はより優れたアイデアが なかったことです 他の説には もっと重大な欠陥があったのです ですので 巨大衝突説を 救おうと試みました
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.
私のグループの若い科学者が 巨大衝突の回転状態を 変えてみようと提案しました 地球の回転を速くすれば 素材がよく混ざり 月の説明がつくかもしれません 火星大の衝突物だろうとされたのは それ位なら 月を形成して さらに地球を今の自転周期に できるからです この論点が多くの人に 受け入れられました でも仮に何か別の要因が地球の1日の長さを 決めたとしたらどうでしょう それなら他にも月を形成しうる 巨大衝突が多く考えられます 何が起きうるかが とても気になって 速い回転の巨大衝突を 模擬計算したところ 惑星と同一素材の混合物の 円盤を形成できることが分かりました とてもワクワクしました これで月の成り立ちに 説明がつくかもしれないのです
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.
問題はこの現象が起こりそうもないと 分かったことです ほとんどの場合 円盤は惑星とは異なり この事象によって 月が形成されるのは 天文学的に確率の低い偶然であり 月の持つ地球との特別な関係が 偶然できたというアイデアを 誰もが受け容れることは困難でした 巨大衝突理論には まだ問題があり 私たちが月の成り立ちを 明らかにしようと試みる日々が続きました
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.
そして私が過ちに気づく時が来ました 高速回転状態での巨大衝突データを 私と学生で見ていました その日の考察対象は 月ではなく 惑星でした 衝突のエネルギーにより 惑星はとても高温になり 一部は気化します でもそのデータは 惑星らしくありませんでした とても奇妙だったのです 惑星は円盤と奇妙に つながっていました この時 私は 強烈なワクワク感を覚えました とんでもない誤りが とても興味深いものだと分かるあの感覚です
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.
それまでの計算では 惑星がそれと分離した円盤を持っていると 想定していました 衝突で月が生み出せるかを 調べながら 円盤に含まれるものを 計算していたんです もはや そんな単純には 思えなくなりました 私たちの犯していた過ちは 惑星は常に惑星たる形状のはずだと 考えていたことでした その日 私は分かったのです 巨大衝突によって まったく新しいものが生まれたのだと
I've had eureka moments. This was not one of them.
「ユリーカ」の経験は 何度もありますが そこらのユリーカとは違います
(Laughter)
(笑)
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?
何が起ころうとしているのか 分かりませんでした 眼前にあったのは この奇妙で新しい研究対象と それを解明しようとする挑戦でした 未知と対峙した時に あなたならどうしますか? どこから手を付けますか?
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.
私たちはすべてに疑問を投げかけました 惑星とは? 惑星が惑星でなくなるのは どういう状態なのか? 新しい発想をいろいろ試しました これまでの古い考え方を 払拭する必要があり 試すことにより 古いデータすべてを投げ棄て 現実世界のすべての法則を捨てて 探求のために心を解き放ちました そのような精神世界を生み出すことで とんでもないアイデアを試しては その結果を現実世界に 持ち帰って検証することができ こうして 学べました 試すことが 大きな学びにつながったのです コンピュータ上のモデルに 研究室での実験を組み合わせて 巨大衝突後に 地球は極めて高熱となり 地表がないことが発見できたのです 深さが増すにつれて密度が高まるような 厚いガス層があるだけです 地球は木星のようだったかもしれません 足で踏める固体はありません それは問題の ほんの一部にすぎませんでした 問題全体を理解したいと 私は思いました 巨大衝突で何が起きたのかを 調べる挑戦を 他人任せにはできませんでした およそ2年がかりでした 古いアイデアを捨て去り 新しいアイデアを構築したことで データの意味を理解し それが月に対して どういう意味を持つかが分かりました
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.
新しい種類の天体を発見したのです 惑星ではありません 惑星からできたものです 惑星は自らの重力が十分に強力で その形を球体にできる天体です すべての物質が揃って回転します 温度を上昇させ 回転を速めると 赤道部が転換点に達するまで どんどん大きくなります 転換点を越えると 赤道部の素材は円盤状になります この時点で 定義の上では 惑星ではなくなっています 回転は同期しなくなり 大きくなるにつれ 形状は変化し続け 惑星はすでに 何か別のものになっています
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.
私たちの発見に名前を付けました 「シネスティア」です ギリシャ神話のヘスティア 炉とかまどの女神にちなんだのは この時に1つの地球として 成り立ったと考えたからです 接頭辞は「すべて一緒」を意味し すべての素材同士をつなげる意味を 持たせています シネスティアは熱と自転が 回転楕円体を維持できる限界を 超えた惑星の姿です
Would you like to see a synestia?
シネスティアを見たいですか?
(Cheers)
(喝采)
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.
シミュレーションの1つを 映像化したものですが それより前の巨大衝突により すでに原始の地球は高速で回転しています 形状は変形していますが 表面に海洋があることから 地球と認識できます 衝突時のエネルギーが表面を蒸発させ 水や大気 そしてすべての気体が 数時間の内に混ぜ合わされます 多くの巨大衝突でシネスティアが 発生することを発見しましたが このように明るく燃焼している時間は それほど長くはなく やがて冷やされ 凝集し惑星に戻ります 地球のように岩でできた惑星の 成長過程では おそらくは1度あるいは複数回 シネスティアになったと考えられます
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?
シネスティアは月の起源の問題を解き明かす 新しい方法をもたらしました 月は巨大な気体となったシネスティアから 形成されたのだと私たちは提唱します 気化した岩石が凝縮した― マグマの雨を受けて 月は成長したのです 月と地球との特別なつながりは 地球がシネスティアであった時に 地球の内側で作られたからに 他なりません 月はシネスティア内の軌道を 数年間 回っており 見えなかったのかもしれません 月がその姿を現したのは シネスティアが月の軌道において 冷却され凝集された時です シネスティアが地球という惑星に 落ち着いたのは 何百年にもおよぶ冷却の後です 私たちの新しい理論では 巨大衝突によって シネスティアが生まれ シネスティアが 2つの天体に分割して 同位体元素の組成が等しい 地球と月が生まれたと考えます シネスティアは宇宙の至る所で 作られています 私たちは想像を働かせることで そのことに気付きました 私の周りの世界で 他に何を見落としているのでしょう? 自分自身の想定のせいで 何が見えていないのでしょう?
The next time you look at the Moon, remember: the things you think you know may be the opportunity to discover something truly amazing.
次に月を見る時には 思い出して下さい あなたが知っていると思うことが とても素晴らしい発見につながる 機会になるかもしれないのです
(Applause)
(拍手)