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.
Ніхто не хоче помилятися. А я зробила колосальну помилку. Усвідомлення цієї помилки призвело до відкриття, яке повністю змінює наше уявлення про утворення Землі і Місяця.
I'm a planetary scientist, and my favorite thing to do is smash planets together.
Я вчений-планетолог і мені дуже подобається зіштовхувати планети.
(Laughter)
(Сміх)
In my lab, I can shoot at rocks using cannons like this one.
У своїй лабораторії я стріляю в кам'яні брили з таких гармат, як оця.
(Cannon shot)
(Гарматний постріл)
(Laughter)
(Сміх)
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.
У своїх експериментах я створюю екстремальні умови, за яких формуються планети. А за допомогою комп'ютерного моделювання я можу зіштовхнути між собою цілі планети, щоб змусити їх рости або зруйнувати.
(Laughter)
(Сміх)
I want to understand how to make the Earth and the Moon and why the Earth is so different from other planets.
Я хочу зрозуміти, як створити Землю і Місяць, і чому Земля дуже відрізняється від інших 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.
Провідна ідея походження Землі і Місяця називається «теорією ударного формування». За цією теорією, тіло, розміром з Марс, зіткнулося з новоутвореною Землею, і Місяць утворився з уламків, що літали навколо Землі у формі диска. Ця теорія може багато чого пояснити про Місяць, але в неї величезний недолік, адже вона стверджує, що Місяць здебільшого утворений з тої планети розміром з Марс, тобто Земля і Місяць утворені з різної речовини. Але це не так. Земля і Місяць – як близнюки. Генетичний код планет міститься в ізотопах їхніх елементів. Земля і Місяць мають ідентичні ізотопи. Це означає, що Земля і Місяць утворені з однакової речовини.
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.
Це дійсно дивно, що Земля і Місяць - близнюки. Усі планети утворені з особливих для них речовин, у них усіх різні ізотопи, індивідуальне генетичне кодування. Нема інших планет, що мають подібний генетичний зв'язок. Тільки Земля і Місяць є близнюками.
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.
Коли я починала досліджувати походження Місяця, деякі вчені заперечували саму теорію великого зіткнення. Вони не бачили, яким чином ця теорія може пояснити особливі відносини між Землею і Місяцем. Ми всі шукали нових ідей. Але тоді не знайшли кращих. Всі інші ідеї мали ще більше недоліків. Тому ми вирішили відновити теорію ударного формування.
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.
Молодий учений з моєї команди запропонував змінити швидкість обертів Землі при ударі. Можливо, якщо б Земля оберталася швидше, то змішалося б більше речовини, що б пояснило походження Місяця. Для зіткнення обрали тіло розміром з Марс, з якого, у результаті, утворився б Місяць, і визначили тривалість земної доби у той час. Людям подобалась ця модель. А якщо тоді впливали інші фактори на тривалість дня на Землі? Тоді було б набагато більше варіантів зіткнень, які утворили б Місяць. Мені стало цікаво, що станеться, і я спробувала змоделювати пришвидшене обертання під час удару, і виявила, що можливо утворити диск з такої ж суміші речовин, з якої складається Земля. Ми були у захваті. Можливо, саме так можна пояснити утворення Місяця.
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.
На жаль, ми також виявили, що це не дуже ймовірно. Зазвичай, диск і планета різні за складом, і можливість утворення Місяця в такий спосіб астрономічно мала. Нам було важко повірити, що особливий зв‘язок між Місяцем і Землею є випадковим. Теорія ударного формування все ще потребувала обґрунтування, і ми все ще намагалися з’ясувати, як створити Місяць.
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.
Нарешті я усвідомила свою помилку. Разом з моїм студентом ми аналізували результати цих ударів з прискореними обертами. Цього разу ми зосередилися не на Місяці, а на Землі. Земля перегрілася і частково випарувалася від сили удару. Але те, що утворилося, не було типовим для планети. Це виглядало дивно. Земля була дивно поєднана з цим диском. Я була така збуджена, як буває тоді, коли щось дуже погане одночасно є чимось дуже цікавим.
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.
В усіх моїх розрахунках я вважала, що маю справу з планетою і диском навколо неї. Ми перевіряли, чи може удар утворити Місяць із таким складом речовин у диску. Але це вже не виглядало так просто. Ми помилялися, вважаючи, що планета завжди має виглядає, як планета. Тоді я зрозуміла, що удар утворив щось зовсім нове.
I've had eureka moments. This was not one of them.
У мене бували моменти прозріння. Та це не один з них.
(Laughter)
(Сміх)
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?
Тоді я не розуміла, що відбувається. Переді мною був цей дивний новий об'єкт, який потребував складних досліджень. Що ви робите, коли стикаєтеся з невідомим? Чи знаєте, з чого почати?
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.
Ми поставили все під сумнів: Що таке планета? Коли планета перестає бути планетою? Ми придумували нові ідеї, Треба було позбутися старого способу мислення. У процесі я відмежувалася від усієї відомої інформації, усіх існуючих правил, І звільнила свій розум для нових досліджень. Створивши ментальний простір для сміливих ідей, які потім можна перевірити на практиці, я отримала можливість навчатися. В процесі ми багато чого з'ясували. Я поєднала лабораторні експерименти з комп'ютерними моделями і виявила, що після більшості ударів Земля так гріється, що в неї немає твердої поверхні. Її поверхня – це лише газ, який на глибині стає щільнішим. Земля була б схожа на Юпітер. Твердої поверхні не було б. І це був тільки початок. Я хотіла зрозуміти проблему в цілому. Це був для мене виклик, — з'ясувати, що насправді відбувається при гігантському ударі. Майже два роки пішло на те, щоб відмовитись від застарілих ідей і започаткувати нові, щоб проаналізувати дані та з’ясувати їхнє значення для Місяця.
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 виявила новий тип астрономічного об'єкта. Це не планета, але об'єкт утворений з планет. Планета – це тіло, гравітація якого настільки сильна, що надає йому округлої форми. Цей об'єкт обертається, як одне ціле. Якщо його нагріти та збільшити швидкість обертів, його екватор розшириться до критичної точки. Після цієї критичної точки речовина на екваторі проникатиме у диск. Тепер, за всіми правилами, це вже не планета. Цей об'єкт вже не обертається цілісно, його форма продовжує змінюватися, він продовжує збільшуватися. Планета стає чимось іншим.
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.
Ми назвали наше відкриття синестією. Ми дали цю назву на честь богині Гестії, грецької покровительки домашнього вогнища, тому що cаме такою стала Земля. Префікс «син» означає «разом» і підкреслює зв'язок між речовинами. Синестія – це те, чим стає планета, коли нагрівання та обертання виштовхують її за межі сфероїдальної форми.
Would you like to see a synestia?
Хочете побачити синестію?
(Cheers)
(Схвальні вигуки)
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.
У цій візуалізації одної з моїх моделей молода Земля швидко обертається після удару. ЇЇ форма змінена, але нашу планету ще можна впізнати за наявністю води на її поверхні. Енергія удару випаровує з поверхні воду, атмосферу, змішує всі гази за декілька годин. Ми виявили, що результатом багатьох гігантських ударів є синестії, але ці палаючі, яскраві об‘єкти недовговічні. Вони охолоджуються, стискаються і знову стають планетами. Під час зростання таких планет як Земля, вони, ймовірно, перетворювалися на синестію один або кілька разів.
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?
Синестія дає нам нове пояснення теорії походження Місяця. Ми припускаємо, що Місяць утворився всередині величезної парової синестії. Місяць зростав від магматичного дощу, що конденсувався з парової породи. Особливий зв'язок Місяця з Землею пояснюється тим, що Місяць утворився всередині Землі, коли Земля ще була синестією. Місяць міг обертатися всередині синестії протягом багатьох років, залишаючись непоміченим. Місяць з'являється завдяки охолодженню і стисненню синестії всередині своєї орбіти. Синестія перетворюється на планету Земля тільки після охолодження протягом сотень років. За нашою новою теорією, гігантський удар утворив синестію, яка розділилася на два небесних тіла, створюючі наші ізотопно ідентичні Землю і Місяць. Синестії утворювалися у всьому Всесвіті. І ми тільки-но зрозуміли це. Що ще я не помічаю у світі навколо мене? Що приховано від мого погляду через мої упередження?
The next time you look at the Moon, remember: the things you think you know may be the opportunity to discover something truly amazing.
Наступного разу, коли ви подивитеся на Місяць, згадайте, що речі, які здаються вам знайомими, можуть мати дивовижні можливості.
(Applause)
(Оплески)