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.
Không ai thích mắc lỗi cả. Nhưng tôi đã mắc một lỗi lớn. Và tìm ra lỗi sai của mình khiến tôi phát hiện ra một điều đã thay đổi hoàn toàn suy nghĩ của chúng ta về Trái Đất và Mặt Trăng.
I'm a planetary scientist, and my favorite thing to do is smash planets together.
Tôi là nhà khoa học hành tinh, và điều tôi thích nhất là va chạm giữa các hành tinh.
(Laughter)
(Tiếng cười)
In my lab, I can shoot at rocks using cannons like this one.
Ở phòng thí nghiệm, tôi có thể dùng những khẩu súng thế này để bắn đá.
(Cannon shot)
(Tiếng bắn súng)
(Laughter)
(Tiếng cười)
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.
Trong các thí nghiệm, tôi có thể tạo ra các điều kiện tuyệt đối khi hình thành các hành tinh. Và với mô hình máy tính, tôi có thể ghép các hành tinh lại với nhau để chúng có kích thước lớn, tôi cũng có thể phá huỷ chúng.
(Laughter)
(Tiếng cười)
I want to understand how to make the Earth and the Moon and why the Earth is so different from other planets.
Tôi muốn biết Trái Đất và Mặt Trăng được hình thành như thế nào và lý do Trái Đất khác biệt so với những hành tinh khác.
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.
Ý tưởng chủ đạo về nguồn gốc của Trái Đất và Mặt Trăng được gọi là "thuyết va chạm lớn." Trong đó, một thực thể cỡ sao Hỏa va vào Trái Đất nguyên sơ, còn Mặt Trăng được hình thành từ đĩa các mảnh vỡ xung quanh nó. Thuyết này giải thích được nhiều điều về Mặt Trăng, nhưng lại có một lỗ hổng lớn: nó cho rằng Mặt Trăng được tạo thành bởi hành tinh có kích cỡ như sao Hỏa, rằng Trái Đất và Mặt Trăng được tạo thành từ các chất liệu khác nhau. Nhưng điều đó không phải vậy. Trái Đất và Mặt Trăng giống như anh em sinh đôi. Yếu tố gen của các hành tinh được biểu thị ở các nguyên tố đồng vị. Trái Đất và Mặt Trăng có các chất đồng vị như nhau. Có nghĩa là Trái Đất và Mặt Trăng được tạo thành từ cùng một chất liệu.
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.
Thật lạ lùng khu Trái Đất và Mặt Trăng lại là anh em sinh đôi. Các hành tinh được tạo nên từ các chất liệu khác nhau, nên chúng có các chất đồng vị khác nhau, và có các yếu tố gen riêng biệt. Không một hành tinh nào khác lại có cùng cấu tạo gen, chỉ duy nhất Trái Đất và Mặt Trăng.
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.
Khi tôi bắt đầu nghiên cứu về nguồn gốc của Mặt Trăng, có những nhà khoa học đã muốn phủ nhận ý tưởng về vụ va chạm lớn. Họ không nghĩ rằng giả thuyết đó có thể giải thích cho mối liên hệ đặc biệt giữa Trái Đất và Mặt Trăng. Chúng tôi đều cố gắng nghĩ tới các ý tưởng mới. Vấn đề ở chỗ, không có ý tưởng nào thuyết phục hơn. Các ý tưởng khác đều có những bất cập đáng ngại hơn. Nên chúng tôi quyết định tìm hiểu thuyết vụ va chạm lớn.
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.
Một nhà khoa học trẻ tuổi gợi ý về việc thay đổi tốc độ quay của vụ va chạm lớn. Có thể việc Trái Đất quay nhanh hơn sẽ tạo ra nhiều nguyên liệu hơn và giải thích về Mặt Trăng. Vụ va chạm với thiên thạch cỡ sao Hỏa được lựa chọn bởi vì nó tạo ra Mặt Trăng và độ dài của ngày trên Trái Đất. Mọi người thực sự thích ý tưởng đó. Nhưng nếu độ dài của ngày trên Trái Đất được xác đinh nhờ yếu tố khác? Như vậy cũng có thể có rất nhiều vụ va chạm lớn đã tạo ra Mặt Trăng. Tôi tò mò về những gì có thể đã xảy ra, nên tôi đã tái tạo các vụ va chạm với tốc độ quay lớn, và tôi nhận ra rằng có thể tạo ra chiếc đĩa từ các chất liệu giống như hành tinh. Chúng tôi rất hào hứng. Có lẽ đây là lời giải thích về Mặt Trăng.
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.
Vấn đề là, chúng tôi cũng nhận ra điều đó không hoàn toàn đúng. Chiếc đĩa đa phần không giống với các hành tinh, và nếu Mặt Trăng được tạo ra theo cách này thì đây sẽ chỉ là một sự trùng hợp ngẫu nhiên trong thiên văn, và thật khó để mọi người chấp nhận ý tưởng rằng mối liên hệ giữa Mặt Trăng và Trái Đất chỉ là tình cờ. Lí thuyết vụ va chạm lớn vẫn còn nhiều bất cập, và chúng tôi vẫn đang giải mã điều gì đã tạo nên Mặt Trăng.
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.
Đến một ngày tôi nhận ra lỗi sai của mình. Tôi và các học sinh đang quan sát dữ liệu về các vụ va chạm lớn có tốc độ nhanh. Hôm đó, chúng tôi không thực sự đang nghĩ đến Mặt Trăng, chúng tôi đang nhìn vào hành tinh. Nó trở nên vô cùng nóng và một phần đã bị bốc hơi từ năng lượng của vụ nổ. Dữ liệu không giống với một hành tinh. Nó trông rất khác lạ. Hành tinh có kết nối một cách kì lạ với chiếc đĩa. Tôi cảm thấy cực kì phấn khích khi một lỗi sai lại trở thành một điều gì đó thú vị.
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.
Trong tính toán của tôi, Tôi đã cho rằng có một hành tinh tách biệt với chiếc đĩa quanh nó. Tính toán về những gì trong chiếc đĩa khi kiểm tra liệu một vụ va chạm có thể tạo nên Mặt Trăng. Nhưng không chỉ đơn giản như thế. Chúng tôi đã mắc lỗi khi nghĩ rằng một hành tinh sẽ luôn có hình dạng của một hành tinh. Vào ngày đó, tôi biết rằng vụ va chạm lớn đã tạo nên một điều gì đó khác biệt.
I've had eureka moments. This was not one of them.
Tôi đã có những khoảng khắc phát hiện ra điều mới lạ. Tất nhiên không phải là khi đó.
(Laughter)
(Tiếng cười)
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?
Tôi không thể biết điều gì đang diễn ra. Một vật thể mới tinh và xa lạ ở trước mắt tôi và tôi phải tìm ra nó là cái gì. Bạn sẽ làm gì khi đối mặt với điều không biết? Bạn sẽ bắt đầu bằng cách nào?
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.
Chúng ta chất vấn mọi thứ: Thế nào là một hành tinh? Khi nào thì nó không còn là một hành tinh nữa? Chúng ta dạo chơi với những ý tưởng mới. Ta phải thoát khỏi suy nghĩ truyền thống. với việc dạo chơi, tôi có thể không màng đến tất cả dữ liệu, bỏ mặc quy định của thế giới thực, và để tâm trí được tự do khám phá. Với một khoảng trống trong não bộ nơi tôi có thể thử nghiệm những ý tưởng gàn dở và mang chúng trở lại thế giới thực để kiểm tra, tôi có thể học hỏi. Và bằng việc dạo chơi, chúng ta có thể học hỏi nhiều điều. Tôi kết hợp các thí nghiệm với các mô hình máy tính Và nhận ra sau mỗi vụ va chạm lớn, Nhiệt độ Trái Đất rất cao, không hề có bề mặt, chỉ có một lớp khí càng dày thêm theo độ sâu. Trái Đất có thể trông giống như sao Mộc. Không thể đứng trên đó. Và đó mới chỉ là một phần. Tôi muốn hiểu rõ toàn bộ vấn đề. Tôi không thể làm ngơ ý tưởng được biết rõ những gì đã diễn ra trong suốt các vụ va chạm lớn. Phải mất gần hai năm bỏ qua những ý tưởng truyền thống và gây dựng các ý tưởng mới chúng tôi mới hiểu được các dữ liệu và biết được nguồn gốc của Mặt Trăng.
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.
Tôi tìm ra một dạng vật thể thiên văn mới. Không phải là một hành tinh. Nó tạo nên nhờ các hành tinh. Hành tinh là nơi mà trọng lực trên đó đủ lớn để tạo nên dạng tròn cho chính hành tinh đó. Và tự xoay quanh chính nó. Khiến hành tinh nóng lên và quay nhanh hơn, Xích đạo sẽ ngày càng rộng ra khi nó đạt đến điểm nhất định. Vượt qua điểm cố định đó, vật chất tại xích đạo lan ra tạo thành chiếc đĩa. Điều này đã phá hủy mọi quy luật của một hành tinh. Nó không thể xoay tròn được nữa, hình dạng của nó tiếp tục thay đổi theo hướng to lớn hơn; Hành tinh này trở thành một vật thể mới.
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.
Chúng tôi đặt tên cho phát hiện này: synestia. Theo tên của nữ thần Hestia. Nữ thần Hy Lạp đại diện cho sức khỏe và nhà cửa, vì chúng tôi nghĩ Trái Đất là một trong số đó. Tiền tố có nghĩa "cùng với nhau" nhằm nhấn mạnh mối liên kết giữa các chất liệu. Synestia là trạng thái mà hành tinh đạt đến khi sức nóng và độ quay khiến nó thoát khỏi dạng hình cầu.
Would you like to see a synestia?
Bạn có muốn chiêm ngưỡng một synestia?
(Cheers)
(Đồng ý)
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.
Đây là một trong số những hình ảnh mô phỏng, Trái Đất thuở sơ khai quay khá nhanh từ một vụ va chạm lớn trước đó. Hình dạng của nó bị bóp méo nhưng vẫn có thể nhận ra nhờ nước trên bề mặt. Năng lượng từ vụ va chạm làm bốc hơi bề mặt hành tinh, nước, khí quyển, và sự trộn lẫn các loại khí chỉ trong một vài giờ. Chúng tôi khám phá ra các vụ va chạm tạo ra rất nhiều synestia, nhưng các vật thể nóng cháy sáng này không tồn tại được lâu. Chúng nguội dần, biến mất và trở lại thành các hành tinh. Khi những hành tinh bằng đá như Trái Đất phát triển, chúng có thể biến thành các synestia một hay nhiều lần nữa.
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?
Synestia mang đến cho chúng ta cách tiếp cận mới về nguồn gốc của Mặt Trăng. Chúng tôi cho rằng Mặt Trăng hình thành trong một synestia hơi nước lớn. Mặt Trăng phát triển từ mưa mắc-ma đông đặc lại từ đá bốc hơi. Mối liên kết đặc biệt của Mặt Trăng và Trái Đất là bởi vì Mặt Trăng được hình thành từ bên trong Trái Đất khi Trái Đất là một synestia. Mặt Trăng có lẽ đã xoay quanh quỹ đạo trong synestia trong nhiều năm, và không thể thấy được. Mặt Trăng chỉ lộ diện khi synestia nguội dần và biến mất vào trong quỹ đạo quay của nó. Synestia trở thành Trái Đất sau hàng trăm năm nguội dần. Trong lí thuyết mới này, vụ va chạm lớn tạo nên một synestia, và synestia đó phân đôi thành hai phần mới, tạo thành Trái Đất và Mặt Trăng đồng vị. Synestia được tạo nên trên khắp vũ trụ. Và chúng ta chỉ nhận ra điều đó trong trí tưởng tượng: Tôi còn bỏ lỡ điều gì trong thế giới này? Điều gì vẫn lẩn khuất bởi chính những suy đoán của tôi?
The next time you look at the Moon, remember: the things you think you know may be the opportunity to discover something truly amazing.
Lần tới khi bạn nhìn vào Mặt Trăng, hãy nhớ rằng: những gì bạn nghĩ rằng bạn biết có thể là cơ hội để khám phá ra điều gì đó thực sự tuyệt vời.
(Applause)
(Vỗ tay)