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.
Никто не любит ошибаться. А я совершила колоссальную ошибку и, пытаясь её исправить, сделала открытие, которое полностью меняет наше представление о Земле и Луне.
I'm a planetary scientist, and my favorite thing to do is smash planets together.
Я учёный-планетолог, и моё любимое занятие — сталкивать планеты друг с другом.
(Laughter)
(Смех)
In my lab, I can shoot at rocks using cannons like this one.
В своей лаборатории я могу стрелять по камням с помощью вот таких пушек.
(Cannon shot)
(Пушечный выстрел)
(Laughter)
(Смех)
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.
В своих опытах я создаю экстремальные условия, возникающие при формировании планет. С помощью компьютерных моделей я сталкиваю планеты друг с другом, чтобы сделать их больше или, наоборот, разрушить.
(Laughter)
(Смех)
I want to understand how to make the Earth and the Moon and why the Earth is so different from other planets.
Я хочу понять, как создать Землю и Луну и почему Земля так сильно отличается от других планет.
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.
Главная идея происхождения Земли и Луны — теория гигантского столкновения. Согласно теории, некое небесное тело размером с Марс столкнулось с только что сформировавшейся Землёй, и из их обломков рядом с нашей планетой образовалась Луна. Эта теория объясняет многое о Луне, но у неё есть существенный недостаток: она гласит, что Луна в основном состоит из вещества той планеты размером с Марс, что Земля и Луна состоят из разных пород. Но мы наблюдаем нечто совсем другое. Земля и Луна фактически очень похожи друг на друга. Генетический код планет записан в изотопах элементов. Для Луны и Земли характерны идентичные изотопы. Это значит, что они состоят из одинаковых материалов.
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.
Действительно, довольно странно, что Земля и Луна — близнецы. Состав всех планет различен, поэтому у них у всех разные изотопы и у каждой свой собственный генетический код. Ни у каких других небесных тел нет одинаковых генетических связей. Похожи только Земля и Луна.
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.
Начав изучать происхождение Луны, я столкнулась с учёными, которые полностью отрицали теорию гигантского столкновения. Они не видели, каким образом данная теория может объяснить взаимосвязь между Землёй и Луной. Мы все пытались придумать новые теории. Но проблема в том, что лучше существующей мы так и не создали. У всех других идей было ещё больше слабых мест, поэтому за теорию гигантского столкновения мы стояли горой.
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.
Один молодой учёный из моей группы предложил изменить характеристики гигантского столкновения. Возможно, заставив Землю вращаться быстрее, можно смешать больше веществ и тем самым объяснить появление Луны. В качестве источника её возникновения мы выбрали небесное тело размером с Марс, потому что оно могло создать Луну и предопределить продолжительность земных суток. Людям понравилась эта идея. А что, если ещё что-то повлияло на продолжительность наших суток? Тогда должно было бы быть намного больше гигантских столкновений, которые привели бы к появлению Луны. Мне не терпелось выяснить, что же могло произойти, поэтому я попыталась воссоздать столкновения с большей частотой вращения и обнаружила, что возможно создать газопылевой диск из тех же самых веществ, из которых состоит планета. Мы были очень взволнованы. Может, этим и объяснялось происхождение Луны.
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.
Однако вместе с этим мы обнаружили, что это маловероятно. В большинстве случаев диск отличается от планеты, и появление Луны подобным образом было бы астрономическим совпадением, но для всех было очень сложно согласиться с мыслью, что связь Луны с Землёй абсолютна случайна. Теория гигантского столкновения всё ещё не подтверждалась, и мы продолжали пытаться выяснить, как создать Луну,
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.
а потом я наконец поняла, где совершила ошибку, Я со своим студентом анализировала данные этих ускоренных столкновений. В тот день мы практически не занимались Луной, а наблюдали за планетой. Из-за высвободившейся от столкновения энергии она сильно разогрелась и частично испарилась. Но получившееся в итоге не было похоже на планету и выглядело крайне странно. Планета была непонятным образом соединена с диском. У меня появилось то самое предчувствие, когда то, что кажется ошибкой, может оказаться чем-то очень интересным.
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.
Все мои расчёты указывали на то, что вокруг планеты образовался отдельный от неё газопылевой диск. Определение состава диска и было попыткой понять, могла ли в результате столкновения возникнуть Луна. Но теперь это не казалось таким простым. Мы допустили ошибку, думая, что планета всегда должна выглядеть как планета. Но в тот день я поняла, что в результате столкновения
I've had eureka moments.
было создано что-то совершенно новое.
This was not one of them.
У меня случались моменты озарения, но не в этот раз.
(Laughter)
(Смех)
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?
Я правда не понимала, что происходит. Передо мной был странный новый объект, и я была просто обязана попытаться выяснить, что это. Что делать, когда сталкиваешься с неизвестностью? С чего начать?
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.
У нас появилась куча вопросов. Что такое планета? Когда планета перестаёт быть планетой? Мы высказывали новые гипотезы. Нам нужно было поменять ход наших мыслей, и для этого временно я могла отказаться от всех данных, от всех правил реального мира и освободить свой разум для исследования. Освободив пространство в своём разуме, я получила возможность обдумать невероятные гипотезы, а затем проверить их в реальности. Я могла учиться новому. В ходе этой умственной игры мы узнали много интересного. Я объединила результаты лабораторных экспериментов с компьютерными моделями и обнаружила, что после большинства гигантских столкновений Земля настолько разогревается, что не остаётся твёрдой поверхности, а только толстый слой газа, который уплотняется с увеличением его глубины. Земля стала бы похожа на Юпитер, на ней невозможно было бы стоять. И это только одна сторона проблемы, а я хотела решить её всю целиком и не собиралась отказываться от возможности выяснить, что же на самом деле происходило во время гигантских столкновений. Мы потратили почти два года, отметая старые теории и придумывая новые, когда наконец поняли значения данных и что они могли означать для Луны.
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.
Я обнаружила новый тип астрономического объекта. Это не планета. Он состоит из планет. Планета — это небесное тело, у которого собственная гравитация достаточно сильна для придания ей округлой формы. Она вращается вокруг своей оси. Если разогреть её и заставить вращаться быстрее, экватор начнёт расширяться, пока не достигнет предельного размера. Это переломный момент, по достижении которого материя на экваторе принимает форму диска. Теперь это уже не планета. Объект больше не может вращаться вокруг своей оси, форма продолжает меняться и постепенно увеличиваться, и планета превращается в нечто новое.
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.
Мы назвали наше открытие «синестия» в честь Гестии, греческой богини домашнего очага — его, как мы считаем, и олицетворяет собой Земля. Приставка «син-» значит «вместе», указывая на взаимосвязь между материями. Синестия — это то, во что превращается планета, когда высокая температура и вращение изменяют её сферическую форму.
Would you like to see a synestia?
Хотите посмотреть на синестию?
(Cheers)
(Возгласы)
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.
Эта визуализация одной из моих имитаций показывает, как недавно сформировавшаяся Земля быстро раскручивается в результате гигантского столкновения. Она деформирована, но всё равно мы узнаём в ней нашу планету по водному ландшафту на её поверхности. Энергия от столкновения испаряет её поверхность, воду, атмосферу и смешивает все газы всего лишь за несколько часов. Мы обнаружили, что множество гигантских столкновений создают синестии, но век этих горячих, ярких небесных тел недолог. Они охлаждаются, сжимаются и превращаются обратно в планеты. В процессе формирования такие твёрдые планеты, как Земля, вероятно, прошли путь от синестий до планет и обратно несколько раз.
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?
Синестия даёт нам новый вариант решения проблемы происхождения Луны. Мы предполагаем, что Луна зародилась внутри огромной парообразной синестии. Луна сформировалась в результате дождя из магмы, который конденсировался из паров твёрдой материи. Её особая взаимосвязь с Землёй объясняется тем, что Луна формировалась внутри Земли, когда Земля была синестией. Луна могла вращаться на орбите внутри синестии долгие годы таким образом, что была бы не заметна со стороны. Её можно было бы увидеть, когда синестия охладилась и сжалась внутри своей орбиты. Синестия превратилась в планету Земля после сотен лет охлаждения. Согласно нашей новой теории гигантское столкновение формирует синестию, которая разделяется на два небесных тела, идентичных в своих изотопных соединениях — Землю и Луну. Синестии формируются повсюду во Вселенной. Мы обнаружили их благодаря воображению и лишь теперь стали задаваться вопросами: «Что ещё мы упускаем в окружающем нас мире?», «Что скрыто от нашего взора из-за наших собственных домыслов?»
The next time you look at the Moon, remember: the things you think you know may be the opportunity to discover something truly amazing.
В следующий раз, когда вы посмо́трите на Луну, подумайте о том, что ваши знания могут привести к открытию чего-то поистине удивительного.
(Applause)
(Аплодисменты)