Anjali Tripathi Защо Земята някога може да изглежда като Марс TED Talk Talk Субтитри и TED Transcript
Когато гледате звездите през нощта, невероятно е това, което можете да видите. Красиво е. Но още по-удивителното е това, което не можете да видите, защото това, което знаем сега е, че около всички звезди или почти всички от тях има планета или вероятно няколко.
И така, това, което тази снимка не показва, са всички планети, за които знаем, че съществуват в космоса. Но когато мислим за планети, сме склонни да мислим за далечни неща, които са много различни от нашата планета. Но ние сме на планета и има толкова много прекрасни неща на тази Земя, че навсякъде търсим неща, които приличат на тях. И когато търсим, откриваме удивителни неща. Бих искал да ви разкажа едно невероятно нещо, което се случи тук на Земята. А именно, че всяка минута около 180 кг водород и около 3 кг хелий се губят от Земята и достигат до космоса. Това е количество газ, което напуска и никога не се връща. Водородът, хелийът и много други елементи образуват това, което наричаме земна атмосфера. Атмосферата включва тези газове, които образуват тънка, синя линия, видима тук в Международната космическа станция, на снимка, направена от някои астронавти. И тази тънка ивица около нашата планета е това, което позволява на живота да процъфтява. Той предпазва нашата планета от твърде много въздействия, от метеорити и други небесни тела. И това е толкова невероятен феномен, че изчезването трябва да ви изплаши поне малко.
Този процес, който изучавам, се нарича атмосферни загуби. Атмосферните загуби не са специфични за Земята. Това е част от това, което означава планета, ако питате мен, защото планетите, не само тук на Земята, но и навсякъде във Вселената, могат да понесат атмосферни загуби. А начинът, по който се случва, всъщност ни дава подробности за планетите. Защото, когато мислите за Слънчевата система, може да се сетите за снимката тук. И бихте казали: "Е, има осем планети, може би девет." Така че за тези от вас, притеснени от това изображение, ще го попълня.
Благодарение на космическия кораб New Horizons включваме и Плутон. И тук споменавам, че по време на тази презентация за атмосферните загуби ще считам Плутон за планета, точно както планетите около други звезди, които не можем да видим, също са планети. Основните характеристики на планетите включват факта, че те са тела, които гравитацията държи заедно. Така че това е голяма амалгама от материя, подкрепена от тази сила на привличане. И тези тела са много големи и имат силна гравитация. Ето защо те са кръгли. Когато погледнете всичко това, включително Плутон, забелязвате, че те са кръгли.
Можете да видите гравитацията да се движи тук. Но друга основна характеристика на планетите е нещо, което тук не виждате, а именно звездата, Слънцето, около което орбитират всички планети в Слънчевата система. И това е, което по същество причинява атмосферни загуби. Причината, поради която звездите причиняват атмосферни загуби от планетите, е, че звездите осигуряват на планетите частици, светлина и топлина, които могат да причинят атмосферни загуби. Ако мислите за балон с горещ въздух или погледнете това изображение с фенери от фестивал в Тайланд, можете да видите, че горещият въздух задвижва газовете нагоре. И ако има достатъчно енергия и топлина, това, което има нашето Слънце, този газ, който е толкова лек и се поддържа само от гравитацията, може да се загуби в космоса. Ето защо това е, което причинява атмосферни загуби тук на Земята и на други планети: това взаимодействие между топлината, излъчвана от звездата, и превишаването на гравитационната сила на планетата.
Казах ви, че скоростта, с която се случва, е около 180 кг на минута за водород и почти 3 кг за хелий. Но как изглежда това? Е, дори през 80-те снимах Земята в ултравиолетова светлина с помощта на Dynamic Explorer, космическия кораб на НАСА. И така, тези две изображения на Земята илюстрират как изглежда това светещо водородно сияние, подчертано в червено. Можете да видите други компоненти като кислород и азот в това бяло сияние в кръга, който ви показва сиянията и в лентите около тропиците. Тези изображения ни показват категорично, че нашата атмосфера е не само тясно свързана с нас, тук на Земята, но всъщност достига далеч в космоса и това с тревожна скорост, бих добавил.
Но Земята не е единствената планета, която страда от атмосферни загуби. Марс, най-близкият съсед, е много по-малък от Земята, така че има по-малка гравитационна сила, за да задържи атмосферата си. Така че, въпреки че Марс има атмосфера, можем да видим, че тя е много по-тънка от тази на Земята. Погледнете повърхността. Виждате кратери, които предполагат, че няма атмосфера, която да блокира тези въздействия. Виждаме също, че това е „червената планета“ и атмосферните загуби играят роля в нейния цвят. Вярваме, че това е така, защото в миналото Марс е имал повече вода и когато водата е имала достатъчно енергия, тя се разлага на водород и кислород, а водородът, тъй като е толкова лек, достига космоса, а останалият кислород корозира почвата, което поражда това познати цветове на ръждиво червено.
Добре е да погледнете снимки на Марс и да кажете, че вероятно е имало атмосферни загуби, но в момента НАСА има сонда на Марс, наречена спътник MAVEN, чиято задача е да изследва атмосферните загуби. Това е космическият кораб Mars Atmosphere и Volatile Evolution. Получените резултати вече ни показаха изображения, много подобни на това, което видяхме тук на Земята. Дълго знаехме, че Марс губи атмосферата си, но имаме невероятни изображения. Тук например можете да видите червения кръг, показващ размера на Марс, а в синьо можете да видите как се губи водородът. Така той се разпространява върху площ, която е над 10 пъти по-голяма от планетата, достатъчно далеч, че вече не е свързана с планетата. Той се губи в космоса. И това ни помага да потвърдим идеи, като например защо Марс е червен, поради загубен водород. Но водородът не е единственият изгубен газ. Споменахме хелий на Земята и много кислород и азот, а благодарение на MAVEN можем да видим и загубата на кислород от Марс. И можете да видите как, тъй като кислородът е по-тежък, той не достига чак до водорода, но все пак се губи от планетата. Не всичко е ограничено до този червен кръг.
Фактът, че атмосферните загуби са видими не само на нашата планета, но можем да я проучим другаде и да изпратим космически кораби, ни позволява да научим за миналото на планетите, но и за планетите като цяло и бъдещето на Земята. Един от начините да научим повече за бъдещето са такива далечни планети, които не можем да видим. Трябва да спомена обаче, че преди да продължа, няма да ви показвам подобни изображения с Плутон, които може да ви разочароват, но все още нямаме такива. В момента мисията New Horizons изучава как на планетата възникват атмосферни загуби. Така че останете с нас и изчакайте новини. Планетите, за които исках да говоря, са известни като екзопланети в транзит.
Всяка планета, която обикаля около звезда, различна от нашето Слънце, се нарича екзопланета или екстрасоларна планета. И тези така наречени "транзитни" планети имат специално свойство, така че ако погледнете в средата на звездата, ще видите, че тя всъщност трепти. И причината да мига е, че има планети, които винаги минават пред нея и че специалната ориентация, при която планетите блокират светлината, излъчвана от звездата, ни позволява да видим как светлината трепти. И наблюдавайки звездите на нощното небе, за да видим трептенето, ние откриваме планети. По този начин бихме могли да открием над 5000 планети в Млечния път и знаем, че има много повече там, както казах.
Когато погледнем светлината от тези звезди, това, което виждаме, както казах, не е самата планета, но всъщност виждате намаление на светлината, което можем да запишем с течение на времето. Така че светлината намалява, докато планетата се спуска пред звездата и това е трептенето, което току-що сте видели. Не само откриваме планети, но можем да изучаваме тази светлина на различни дължини на вълните. Споменах изследването на Земята и Марс в ултравиолетова светлина. Ако разгледаме екзопланетите в транзит през космическия телескоп Хъбъл, откриваме, че при ултравиолетовите лъчи виждаме много по-интензивно сияние, много по-малко светлина от звездата, когато планетата минава отпред. И ние смятаме, че това е така, защото около планетата има разширена водородна атмосфера, която изглежда по-подута, като по този начин блокира повече от светлината, която виждате.
Използвайки тази техника, успяхме да открием няколко планети в транзит, които страдат от атмосферни загуби. И тези планети могат да се нарекат горещи Юпитери, като някои, които съм открил. И това е така, защото има газови планети като Юпитер, но те също са близо до своята звезда, почти 100 пъти по-близо от Юпитер. И тъй като е налице целият този лек газ, който ще бъде изгубен и цялата тази топлина от звездата, скоростта на атмосферните загуби е катастрофална. В сравнение с приблизително 180 кг водород, изгубени на минута на Земята, около 590 000 кг водород се губят на тези планети всяка минута.
Може да си помислите: „Добре, но това кара ли планетата да си отиде?“ Това е въпрос, който хората са си задавали, когато са гледали нашата Слънчева система, защото най-близките до Слънцето планети са твърди, а най-отдалечените са по-големи и газообразни. Можеше ли да започне с нещо като Юпитер, който беше по-близо до Слънцето, освобождавайки газта вътре? Ние вярваме, че ако започнем от нещо като горещ Юпитер, планета като Меркурий или Земята не може да доведе до това. Но ако беше малко по-малък в началото, възможно е да се загуби достатъчно газ, което би имало значително въздействие и би довело до нещо съвсем различно от това, което беше в началото.
Всичко това звучи малко общо и може да ни накара да мислим за Слънчевата система, но какво общо има с нас тук на Земята? Е, в далечното бъдеще Слънцето ще стане по-ярко. Когато това се случи, топлината от Слънцето ще стане много интензивна. Точно както виждате газ, който излиза от атмосферата на горещ Юпитер, той ще излезе от Земята. Така че можем да очакваме или поне да се подготвим за това, че в далечното бъдеще Земята ще прилича повече на Марс. Нашият водород в разлагащата се вода ще се загуби в космоса по-бързо и ще останем с тази суха, червеникава планета.
Не се страхувайте, ще отнеме няколко милиарда години, така че имаме малко време да се подготвим.