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.
Niemand houdt van fouten maken. En ik maakte er een kolossale. Uitzoeken wat ik fout deed, leidde tot een ontdekking die de manier waarop we denken over Aarde en Maan volledig veranderde.
I'm a planetary scientist, and my favorite thing to do is smash planets together.
Ik ben een planetaire wetenschapper en wat ik het leukste vind, is planeten tegen elkaar laten knallen.
(Laughter)
(Gelach)
In my lab, I can shoot at rocks using cannons like this one.
In mijn lab kan ik op stenen schieten met dit soort kanonnen.
(Cannon shot)
(Kanonschot)
(Laughter)
(Gelach)
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.
In mijn experimenten kan ik de extreme omstandigheden genereren die optreden tijdens planeetvorming. Met computermodellen kan ik hele planeten op elkaar laten inslaan om ze te groter te maken, of ik kan ze vernietigen.
(Laughter)
(Gelach)
I want to understand how to make the Earth and the Moon and why the Earth is so different from other planets.
Ik wil begrijpen hoe de Aarde en de Maan ontstonden en waarom de Aarde zo anders is dan andere planeten.
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.
De leidende gedachte over de oorsprong van de Aarde en de Maan heet de ‘grote-inslagtheorie’. Die theorie stelt dat een ding zo groot als Mars op de jonge Aarde insloeg en de Maan zich vormde uit de puinschijf rond de planeet. De theorie kan zo veel dingen over de Maan verklaren, maar heeft een enorm zwak punt: ze voorspelt dat de Maan voornamelijk is gemaakt van de Mars-achtige planeet, dat dus de Aarde en de Maan gemaakt zijn van verschillende materialen. Maar dat is niet wat we zien. De Aarde en de Maan zijn eigenlijk een soort identieke tweeling. De genetische code van de planeten staat geschreven in de isotopen van de elementen. De Aarde en de Maan hebben identieke isotopen. Dat betekent dat de Aarde en de Maan gemaakt zijn van dezelfde materialen.
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.
Het is echt vreemd dat de Aarde en de Maan een tweeling zijn. Alle planeten zijn gemaakt van verschillende materialen, dus hebben ze allemaal verschillende isotopen, ze hebben allemaal hun eigen genetische code. Geen andere planetaire lichamen hebben dezelfde genetische verwantschap. Alleen de Aarde en de Maan zijn tweelingen.
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.
Toen ik begon te werken aan de oorsprong van de Maan, waren er wetenschappers die het hele idee van de grote inslag wilden verwerpen. Ze zagen geen enkele manier waarop deze theorie de bijzondere relatie tussen de Aarde en de Maan kon verklaren. We waren allemaal op zoek naar nieuwe ideeën. Het probleem was dat er geen betere ideeën waren. Alle andere ideeën hadden nog grotere gebreken. Dus probeerden we de grote-inslagtheorie te redden.
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.
Een jonge wetenschapper in mijn groep stelde voor de draaisnelheid van de grote inslag te wijzigen. Misschien zou het sneller laten draaien de Aarde meer materiaal kunnen mengen en de Maan verklaren. De Mars-achtige inslagplaneet werd geselecteerd omdat hij zowel de Maan als de lengte van de Aardedag zou verklaren. Mensen waren zeer gecharmeerd van dat deel van het model. Maar wat als er iets anders de lengte van de Aardedag bepaalde? Dan zouden er veel meer grote inslagen zijn die de Maan hadden kunnen maken. Ik was nieuwsgierig naar wat er kon gebeuren, dus probeerde ik sneller draaiende grote inslagen te simuleren en ik vond dat het mogelijk is een schijf te maken van hetzelfde materiaalmengsel als de planeet. We waren zeer enthousiast. Misschien kon dit de Maan verklaren.
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.
Het probleem was dat we vonden dat het ook niet erg waarschijnlijk was. Meestal is de schijf anders dan de planeet en het tot stand komen van onze Maan op deze manier zou een astronomisch toeval zijn. En het was voor iedereen moeilijk om het idee te accepteren dat de speciale band tussen Aarde en Maan toeval was. De grote-inslagtheorie gaf nog steeds problemen en we waren nog steeds bezig om erachter te komen hoe de Maan te maken.
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.
Toen kwam de dag dat ik mijn fout realiseerde. Mijn student en ik waren de gegevens aan het bekijken van deze snel draaiende grote inslagen. We waren niet echt aan het nadenken over de Maan, we keken naar de planeet. De planeet wordt superheet en verdampt gedeeltelijk door de energie van de inslag. Maar de data zagen er niet uit als die van een planeet. Het zag er echt vreemd uit. De planeet was vreemd verbonden met de schijf. Ik kreeg dat super-enthousiaste gevoel wanneer iets echt fouts heel interessant kan zijn.
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 al mijn berekeningen had ik aangenomen dat er een planeet was met een aparte schijf eromheen. Door te berekenen wat er in de schijf zat, testten we of een inslag de Maan kon maken. Maar zo eenvoudig zag het er niet meer uit. We maakten de fout te denken dat een planeet er altijd zou gaan uitzien als een planeet. Op die dag wist ik dat een grote inslag iets compleet nieuws maakte.
I've had eureka moments. This was not one of them.
Ik heb eureka-momenten gehad. Dit was er geen.
(Laughter)
(Gelach)
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?
Ik wist echt niet wat er gaande was. Ik had dit vreemde, nieuwe object voor me en de uitdaging om het uit te vogelen. Wat als je geconfronteerd wordt met het onbekende? Hoe begin je er zelfs aan?
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.
Wij stelden alles in vraag. Wat is een planeet? Wanneer is een planeet niet langer een planeet? We speelden met nieuwe ideeën. We moesten ons ontdoen van onze oude manier van denken, en al spelende, kon ik alle gegevens, alle regels van de echte wereld overboord gooien, en mijn geest vrij maken om te verkennen. Door het maken van een gedachtenruimte waar ik van de pot gerukte ideeën kon uitproberen om ze vervolgens in de echte wereld uit te testen, kon ik leren. En door te spelen, leerden we zo veel. Ik combineerde mijn labexperimenten met computermodellen en ontdekte dat na een grote inslag de Aarde zo heet is dat er geen oppervlak is. Het is een diepe laag gas die met de diepte dichter en dichter wordt. De Aarde zou als Jupiter zijn geweest. Er was niets om op te staan. En dat was slechts een deel van het probleem. Ik wilde het hele probleem begrijpen. Ik kon de uitdaging niet weerstaan om erachter te komen wat er werkelijk aan de hand was bij grote inslagen. Het duurde bijna twee jaar om de oude ideeën weg te gooien en er nieuwe op te bouwen, zodat we de gegevens begrepen en wisten wat het betekende voor de Maan.
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.
Ik ontdekte een nieuw type van astronomisch object. Het is geen planeet. Het is gemaakt van planeten. Een planeet is een ding waarvan de eigen zwaartekracht sterk genoeg is om het zijn ronde vorm te geven. Het draait allemaal samen rond. Maak het heter en laat het sneller draaien, en de evenaar wordt groter en groter totdat het een omslagpunt bereikt. Voorbij dat omslagpunt spreidt het materiaal bij de evenaar zich uit tot een schijf. Het heeft nu alle regels om een planeet te zijn verbroken. Het kan niet meer samen ronddraaien, zijn vorm blijft veranderen als het groter en groter wordt; de planeet is iets nieuws geworden.
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.
We gaven onze ontdekking zijn naam: synestia. We noemden het naar de godin Hestia, de Griekse godin van huis en haard, omdat we denken dat de Aarde dat werd. Het voorvoegsel betekent ‘allemaal samen’, om de band tussen al het materiaal te benadrukken. Een synestia is wat een planeet wordt wanneer hitte en rotatie hem over de grenzen van een bolvormige vorm duwen.
Would you like to see a synestia?
Willen jullie een synestia zien?
(Cheers)
(Gejuich)
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 deze visualisatie van een van mijn simulaties draait de jonge Aarde reeds snel door een eerdere grote inslag. Ze is vervormd, maar onze planeet zou herkenbaar zijn door het water op het oppervlak. De energie van de inslag verdampt het oppervlak, het water, de atmosfeer, en mengt alle gassen in slechts een paar uur door elkaar. We ontdekten dat veel grote inslagen synestias maken, maar deze vurige, heldere objecten leven niet erg lang. Ze koelen af, krimpen en worden weer planeten. Terwijl rotsachtige planeten zoals de Aarde aangroeiden, veranderden ze waarschijnlijk één of meerdere keren in synestias.
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?
Een synestia geeft ons een nieuwe manier om het probleem van de oorsprong van de Maan op te lossen. Wij stellen voor dat de Maan gevormd werd in een grote, wazige synestia. The Maan groeide door magmaregen die condenseerde uit steendamp. De speciale band van de Maan met de Aarde is omdat de Maan zich binnen de Aarde vormde toen de Aarde een synestia was. De Maan kon jaren in de synestia hebben rondgedraaid, onttrokken aan het zicht. De Maan wordt onthuld als de synestia koelt en krimpt tot binnen zijn baan. De synestia verandert pas in de planeet Aarde na honderden jaren langer afkoelen. In onze nieuwe theorie maakt de grote inslag een synestia en de synestia splitst dan in twee nieuwe hemellichamen en creëert zo onze isotopisch identieke Aarde en Maan. Synestias worden in het hele universum gecreëerd. En door ze te vinden in onze verbeelding, kwam nog maar pas de gedachte bij ons op: wat mis ik nog in de wereld om me heen? Wat houden mijn eigen aannames nog voor me verborgen?
The next time you look at the Moon, remember: the things you think you know may be the opportunity to discover something truly amazing.
De volgende keer dat je naar de Maan kijkt, bedenk dan: de dingen die je denkt te weten kunnen een kans zijn om iets echt geweldigs te ontdekken.
(Applause)
(Applaus)