What a planet needs to sustain life | Dave Brain

Translator: Velina Vateva Reviewer: Anton Hikov

I'm really glad to be here.

Много се радвам, че съм тук.

Радвам се, че вие сте тук,

I'm glad you're here,

because that would be a little weird.

понеже иначе щеше да е малко странно.

I'm glad we're all here.

Радвам се, че всички сме тук.

And by "here," I don't mean here.

И като казвам "тук", нямам предвид тук.

Or here.

Или тук.

But here.

А тук.

I mean Earth.

Имам предвид Земята.

And by "we," I don't mean those of us in this auditorium,

И като казвам "ние", нямам предвид нас в тази зала,

but life,

а живота,

всеки живот на Земята

all life on Earth --

(Laughter)

(Смях)

from complex to single-celled,

от сложния до едноклетъчния,

from mold to mushrooms

от мухъла до гъбите,

to flying bears.

до летящите мечки.

(Смях)

(Laughter)

The interesting thing is,

Интересното нещо е, че

Earth is the only place we know of that has life --

Земята е единственото място, на което знаем, че има живот,

8.7 million species.

8,7 милиона вида.

We've looked other places,

Търсили сме другаде,

maybe not as hard as we should or we could,

може би не така усърдно, както трябва или можем,

but we've looked and haven't found any;

но сме търсили и не сме открили.

Земята е единственото познато ни място с живот.

Earth is the only place we know of with life.

Is Earth special?

Изключителна ли е Земята?

This is a question I've wanted to know the answer to

Това е въпрос, чийто отговор искам да узная

откакто бях малък

since I was a small child,

and I suspect 80 percent of this auditorium

и подозирам, че 80% от хората в тази зала

has thought the same thing and also wanted to know the answer.

са мислели същото и също искат да научат отговора.

To understand whether there are any planets --

За да разберем дали има други планети,

в нашата Слънчева система или отвъд нея,

out there in our solar system or beyond --

that can support life,

където е възможно да има живот,

the first step is to understand what life here requires.

първата стъпка е да разберем какво изисква животът тук.

It turns out, of all of those 8.7 million species,

Оказва се, че за съществуването на всички тези 8,7 милиона вида

са необходими само три неща.

life only needs three things.

От една страна, всеки живот на Земята се нуждае от енергия.

On one side, all life on Earth needs energy.

Complex life like us derives our energy from the sun,

Сложни организми като нашите извличат енергия от слънцето,

но животът дълбоко под земята може да приема енергия

but life deep underground can get its energy

from things like chemical reactions.

от източници като химически реакции.

There are a number of different energy sources

Има редица различни енергийни източници,

available on all planets.

достъпни на всички планети.

On the other side,

От друга страна,

all life needs food or nourishment.

всеки организъм се нуждае от храна и прехрана.

And this seems like a tall order, especially if you want a succulent tomato.

И това изглежда огромно изискване, особено ако искате сочен домат.

(Laughter)

(Смях)

However, all life on Earth derives its nourishment

Обаче всички организми на Земята извличат енергия

от едва шест химически елемента

from only six chemical elements,

и тези елементи могат да бъдат открити на всяка планета

and these elements can be found on any planetary body

в нашата Слънчева система.

in our solar system.

So that leaves the thing in the middle as the tall pole,

Което прави нещото по средата най-трудно достижимото,

the thing that's hardest to achieve.

нещото най-трудно за постигане.

Not moose, but water.

Не лосът, а водата.

(Laughter)

(Смях)

Although moose would be pretty cool.

Макар че лосът също си го бива.

(Смях)

(Laughter)

And not frozen water, and not water in a gaseous state, but liquid water.

И не замръзнала вода, и не вода в газообразно състояние, а течаща вода.

This is what life needs to survive, all life.

От това има нужда животът, за да оцелее, всеки живот.

And many solar system bodies don't have liquid water,

И много от телата в Слънчевата система нямат течаща вода,

затова не търсим там.

and so we don't look there.

Other solar system bodies might have abundant liquid water,

Други тела от Слънчевата система може да имат течаща вода в изобилие,

even more than Earth,

дори повече от Земята,

но тя е затворена под ледена шапка,

but it's trapped beneath an icy shell,

and so it's hard to access, it's hard to get to,

което я прави трудно достъпна,

it's hard to even find out if there's any life there.

трудно е дори да се установи дали там има някакъв живот.

So that leaves a few bodies that we should think about.

Което ни оставя няколко небесни тела, върху които да се спрем.

So let's make the problem simpler for ourselves.

Така че нека улесним този въпрос за себе си.

Let's think only about liquid water on the surface of a planet.

Нека помислим само за течащата вода на повърхността на една планета.

There are only three bodies to think about in our solar system,

Има само три тела в Слънчевата ни система, за които да мислим

with regard to liquid water on the surface of a planet,

във връзка с течаща вода на повърхността им

and in order of distance from the sun, it's: Venus, Earth and Mars.

и по отношение на отдалеченост от Слънцето, те са: Венера, Земята и Марс.

You want to have an atmosphere for water to be liquid.

Необходимо е да съществува атмосфера, така че водата да е течаща.

You have to be very careful with that atmosphere.

Трябва много да внимавате с атмосферата.

Тя не може да е твърде много, твърде гъста или твърде топла,

You can't have too much atmosphere, too thick or too warm an atmosphere,

because then you end up too hot like Venus,

понеже това ще превърне планетата в твърде горещата Венера

and you can't have liquid water.

и там няма да има течаща вода.

But if you have too little atmosphere and it's too thin and too cold,

Но ако има твърде малко атмосфера и тя е твърде фина и твърде студена,

планетата ще е като Марс, твърде студена.

you end up like Mars, too cold.

So Venus is too hot, Mars is too cold,

И ето че Венера е твърде гореща, Марс твърде студен,

and Earth is just right.

а Земята е златната среда.

You can look at these images behind me and you can see automatically

Ако разгледате снимките зад мен, веднага ще забележите

къде животът може да оцелее в нашата Слънчева система.

where life can survive in our solar system.

It's a Goldilocks-type problem,

Като в приказката за Златокоска,

and it's so simple that a child could understand it.

където проблемът е така прост, че дори дете ще го разбере.

However,

И все пак

I'd like to remind you of two things

искам да ви напомня две неща

from the Goldilocks story that we may not think about so often

от приказката, върху които може би не се замисляме така често,

but that I think are really relevant here.

но които смятам, че имат отношение в случая.

Първо:

Number one:

if Mama Bear's bowl is too cold

ако купичката на Мама Мечка е твърде студена,

when Goldilocks walks into the room,

когато Златокоска влиза в стаята,

does that mean it's always been too cold?

това значи ли, че винаги е била твърде студена?

Or could it have been just right at some other time?

Или може би е била съвсем добра по друго време?

When Goldilocks walks into the room determines the answer

Моментът на влизане на Златокоска в стаята определя отговора,

that we get in the story.

който приказката ни дава.

Същото важи и за планетите.

And the same is true with planets.

They're not static things. They change.

Те не са статични. Те се изменят.

They vary. They evolve.

Променят се. Развиват се.

And atmospheres do the same.

Същото е с атмосферите.

So let me give you an example.

Ще ви дам пример.

Here's one of my favorite pictures of Mars.

Това е една от любимите ми снимки на Марс.

It's not the highest resolution image, it's not the sexiest image,

Не е снимката с най-добра резолюция, не е най-секси снимката,

it's not the most recent image,

не е най-новата снимка,

but it's an image that shows riverbeds cut into the surface of the planet;

но е снимка, показваща речни корита, прорязващи повърхността на планетата;

riverbeds carved by flowing, liquid water;

речни корита, издълбани от течаща вода;

riverbeds that take hundreds or thousands or tens of thousands of years to form.

речни корита, за чието формиране трябват стотици, хиляди, десетки хиляди години.

Това няма как да се случи на Марс днес.

This can't happen on Mars today.

Днес атмосферата на Марс е твърде фина и студена,

The atmosphere of Mars today is too thin and too cold

for water to be stable as a liquid.

за да може водата да бъде в устойчиво течно състояние.

This one image tells you that the atmosphere of Mars changed,

Тази снимка ви показва, че атмосферата на Марс се е променила

и се е променила драстично.

and it changed in big ways.

And it changed from a state that we would define as habitable,

Променила се е от състояние, което бихме определили като обитаемо,

because the three requirements for life were present long ago.

понеже трите изисквания за съществуване на живот са били на лице преди много време.

Къде е отишла тази атмосфера,

Where did that atmosphere go

която е позволявала на водата да бъде течна на повърхността?

that allowed water to be liquid at the surface?

Well, one idea is it escaped away to space.

Едно от предположенията е, че е изтекла в космоса.

Атмосферните частици сдобили достатъчно енергия, за да се отделят

Atmospheric particles got enough energy to break free

от гравитацията на планетата,

from the gravity of the planet,

escaping away to space, never to return.

изтекли в космоса, така че никога да не се завърнат.

And this happens with all bodies with atmospheres.

Това се случва с всички небесни тела с атмосфера.

Кометите имат опашки,

Comets have tails

that are incredibly visible reminders of atmospheric escape.

които са изумително ярко напомняне за изтичане на атмосфера.

But Venus also has an atmosphere that escapes with time,

Но Венера също има атмосфера, която изтича с времето,

същото е с Марс и Земята.

and Mars and Earth as well.

It's just a matter of degree and a matter of scale.

Това е въпрос на степен и мащаб.

Бихме искали да определим каква част е изтекла с времето,

So we'd like to figure out how much escaped over time

so we can explain this transition.

така че да можем да обясним този преход.

How do atmospheres get their energy for escape?

Как атмосферите се сдобиват с енергия, така че да изтекат?

How do particles get enough energy to escape?

Как частиците приемат енергия, за да избягат?

There are two ways, if we're going to reduce things a little bit.

Два са начините, ако леко опростим нещата.

Number one, sunlight.

Първо, слънчева светлина.

Излъчвана от слънцето светлина може да се приема от атмосферни частици

Light emitted from the sun can be absorbed by atmospheric particles

and warm the particles.

и да ги затопля.

Yes, I'm dancing, but they --

Да, аз танцувам, но те

(Laughter)

(Смях)

Oh my God, not even at my wedding.

Боже мой, не дори и на сватбата ми.

(Laughter)

(Смях)

Те получават достатъчно енергия, за да избягат и да излязат

They get enough energy to escape and break free

извън гравитацията на планетата едва чрез затопляне.

from the gravity of the planet just by warming.

A second way they can get energy is from the solar wind.

Вторият начин за приемане на енергия е чрез слънчевия вятър.

These are particles, mass, material, spit out from the surface of the sun,

Той представлява частици, маса, материал, изхвърлени от слънчевата повърхност

and they go screaming through the solar system

и те прелитат с писък през Слънчевата система,

at 400 kilometers per second,

със скорост 400 км в секунда,

понякога и по-бързо, по време на слънчеви бури,

sometimes faster during solar storms,

and they go hurtling through interplanetary space

и те прелитат през междупланетното пространство

towards planets and their atmospheres,

по посока на планети и техните атмосфери

и могат да доставят енергия

and they may provide energy

for atmospheric particles to escape as well.

на атмосферни частици, които също да избягат.

This is something that I'm interested in,

Това е нещо, което ме интересува,

понеже има връзка с обитаемостта.

because it relates to habitability.

I mentioned that there were two things about the Goldilocks story

Споменах, че има две неща в историята за Златокоска,

that I wanted to bring to your attention and remind you about,

на които искам да ви обърна внимание и да ви напомня

and the second one is a little bit more subtle.

и вторият пункт е малко по-щекотлив.

If Papa Bear's bowl is too hot,

Ако купичката на Татко Мечок е твърде гореща,

and Mama Bear's bowl is too cold,

а тази на Мама Мечка - твърде студена,

не би ли следвало, логически, купичката на Бебето Мече

shouldn't Baby Bear's bowl be even colder

да е още по-студена?

if we're following the trend?

This thing that you've accepted your entire life,

Това нещо, което сте приемали за факт цял живот,

when you think about it a little bit more, may not be so simple.

може да се окаже по-сложно, ако се замислите малко повече.

And of course, distance of a planet from the sun determines its temperature.

И разбира се, разстоянието от една планета до Слънцето определя температурата й.

This has to play into habitability.

Това трябва да има връзка с обитаемостта.

But maybe there are other things we should be thinking about.

Но може би има други неща, върху които трябва да се замислим.

Maybe it's the bowls themselves

Може би самите купички

that are also helping to determine the outcome in the story,

помагат за определяне на изхода от историята,

what is just right.

което е в реда на нещата.

I could talk to you about a lot of different characteristics

Мога да ви говоря много за различните характеристики

of these three planets

на тези три планети,

that may influence habitability,

които може би влияят върху обитаемостта,

but for selfish reasons related to my own research

но поради егоистични причини, свързани с изследването ми

и поради факта, че аз стоя тук с дистанционното, а не вие,

and the fact that I'm standing up here holding the clicker and you're not --

(Laughter)

(Смях)

I would like to talk for just a minute or two

бих искал да поговоря само минута-две

about magnetic fields.

за магнитните полета.

Earth has one; Venus and Mars do not.

Земята има такова поле; Венера и Марс нямат.

Magnetic fields are generated in the deep interior of a planet

Магнитните полета се образуват във вътрешността на планетата

by electrically conducting churning fluid material

чрез кипящ течен материал, предаван по електронен път,

that creates this big old magnetic field that surrounds Earth.

който създава това прадавно обширно магнитно поле около Земята.

If you have a compass, you know which way north is.

Ако имате компас, знаете накъде е Север.

На Венера и Марс това го няма.

Venus and Mars don't have that.

If you have a compass on Venus and Mars,

Ако имате компас на Венера или Марс,

congratulations, you're lost.

честито, изгубили сте се.

(Laughter)

(Смях)

Does this influence habitability?

Това влияе ли върху обитаемостта?

Ами как би могло?

Well, how might it?

Много учени смятат, че магнитното поле на една планета

Many scientists think that a magnetic field of a planet

serves as a shield for the atmosphere,

служи като щит за атмосферата,

отклонявайки слънчевите вятърни частици около планетата,

deflecting solar wind particles around the planet

in a bit of a force field-type effect

малко като при ефекта на силовото поле

having to do with electric charge of those particles.

и има връзка с електрическия заряд на тези частици.

I like to think of it instead as a salad bar sneeze guard for planets.

На мен ми харесва да мисля за него като за предпазния капак на салатния бар.

(Смях)

(Laughter)

And yes, my colleagues who watch this later will realize

И да, колегите ми, които ще гледат това по-късно, ще осъзнаят,

this is the first time in the history of our community

че това е първият случай в историята на общността ни,

that the solar wind has been equated with mucus.

когато слънчевият вятър е бил сведен до слуз.

(Laughter)

(Смях)

OK, so the effect, then, is that Earth may have been protected

Добре, от това следва, че Земята може би е била предпазвана

for billions of years,

милиарди години,

because we've had a magnetic field.

понеже разполагаме с магнитно поле.

Atmosphere hasn't been able to escape.

Атмосферата не е можела да изтече.

Mars, on the other hand, has been unprotected

Марс, от друга страна, е бил незащитен

because of its lack of magnetic field,

поради липсата на магнитно поле

and over billions of years,

и в течение на милиарди години

maybe enough atmosphere has been stripped away

може би е изтекла толкова енергия, достатъчна

to account for a transition from a habitable planet

за превръщането на една обитаема планета

to the planet that we see today.

в планетата, позната ни днес.

Други учени смятат, че магнитните полета

Other scientists think that magnetic fields

може би са по-скоро като платната на кораб,

may act more like the sails on a ship,

enabling the planet to interact with more energy from the solar wind

спомагащи планетата да си взаимодейства с повече енергия от слънчевия вятър,

отколкото би било възможно за нея, ако би била сама по себе си.

than the planet would have been able to interact with by itself.

The sails may gather energy from the solar wind.

Платната може би събират енергия от слънчевия вятър.

The magnetic field may gather energy from the solar wind

Магнитното поле може би събира енергия от слънчевия вятър,

that allows even more atmospheric escape to happen.

което позволява изтичането на още повече атмосфера.

It's an idea that has to be tested,

Тази идея подлежи на тестване,

но резултатът и начинът, по който работи,

but the effect and how it works

seems apparent.

изглеждат очевидни.

Така е, понеже знаем,

That's because we know

energy from the solar wind is being deposited into our atmosphere

че енергия от слънчевия вятър се отлага в нашата атмосфера,

here on Earth.

тук на Земята.

Тази енергия е насочвана заедно с линиите на магнитни полета

That energy is conducted along magnetic field lines

надолу към полюсите,

down into the polar regions,

resulting in incredibly beautiful aurora.

което води до невероятно красиви сияния.

If you've ever experienced them, it's magnificent.

Ако някога сте ги виждали, то знаете, че са великолепни.

We know the energy is getting in.

Знаем, че енергията се приема.

We're trying to measure how many particles are getting out

Опитваме се да изчислим колко частици излизат

and if the magnetic field is influencing this in any way.

и дали магнитното поле влияе върху този процес по някакъв начин.

So I've posed a problem for you here,

Ето че поставих пред вас проблем,

на който все още нямам решение.

but I don't have a solution yet.

We don't have a solution.

Ние нямаме решение.

But we're working on it. How are we working on it?

Обаче работим върху него. Как работим върху него?

Изпратили сме космически кораби до трите планети.

Well, we've sent spacecraft to all three planets.

Some of them are orbiting now,

Някои от тях са там в момента,

including the MAVEN spacecraft which is currently orbiting Mars,

включително космическия кораб МАВЕН, който обикаля около Марс,

с чийто проект съм свързан и който се провежда тук,

which I'm involved with and which is led here,

out of the University of Colorado.

от Университета в Колорадо.

It's designed to measure atmospheric escape.

Създаден е за измерване на изтичане на атмосфера.

Имаме сходни изчисления относно Венера и Земята.

We have similar measurements from Venus and Earth.

Once we have all our measurements,

Щом съберем всички изчисления,

we can combine all these together, and we can understand

можем да ги обединим и можем да разберем

how all three planets interact with their space environment,

по какъв начин трите планети си взаимодействат със средата, в която са,

with the surroundings.

със заобикалящото ги.

И тогава можем да определим дали магнитните полета са важни за обитаемостта

And we can decide whether magnetic fields are important for habitability

or not.

или не.

Once we have that answer, why should you care?

Щом имаме отговора, какво да ви е грижа?

I mean, I care deeply ...

Искам да кажа, мен ме е грижа...

Грижа ме е и финансово, но дълбоко.

And financially as well, but deeply.

(Смях)

(Laughter)

First of all, an answer to this question

Отговор на този въпрос преди всичко

will teach us more about these three planets,

ще ни научи повече за тези три планети,

Venus, Earth and Mars,

Венера, Земята и Марс,

не само за това как си взаимодействат със своята среда днес,

not only about how they interact with their environment today,

but how they were billions of years ago,

но как е било преди милиарди години,

whether they were habitable long ago or not.

дали са били обитаеми преди време или не.

It will teach us about atmospheres

Ще ни даде познание за атмосфери,

that surround us and that are close.

които ни заобикалят и са наблизо.

Но още повече, това, което ще научим от тези планети,

But moreover, what we learn from these planets

може да бъде приложено за атмосферите където и да е,

can be applied to atmospheres everywhere,

including planets that we're now observing around other stars.

включително на планети, които сега наблюдаваме около други звезди.

For example, the Kepler spacecraft,

Например телескопът Кеплер,

which is built and controlled here in Boulder,

конструиран и управляван оттук, от Боулдър,

has been observing a postage stamp-sized region of the sky

който в продължение на няколко години наблюдава небесен отрязък

for a couple years now,

с размера на пощенска марка

и е открил хиляди планети

and it's found thousands of planets --

in one postage stamp-sized region of the sky

в небесен отрязък, голям колкото пощенска марка,

that we don't think is any different from any other part of the sky.

за който не смятаме, че се различава от който и да е друг небесен къс.

We've gone, in 20 years,

За 20 години сме стигнали

from knowing of zero planets outside of our solar system,

от това да не знаем нищо за планетите отвъд нашата Слънчева система

to now having so many,

до това да знаем толкова много,

that we don't know which ones to investigate first.

че да не знаем откъде да започнем да изследваме.

Any lever will help.

Всяка помощ е добре дошла.

In fact, based on observations that Kepler's taken

Всъщност, на базата на наблюдения, направени от Кеплер

и други сходни наблюдения,

and other similar observations,

we now believe that,

днес считаме, че

of the 200 billion stars in the Milky Way galaxy alone,

от 200 милиарда звезди отделно в Млечния път

on average, every star has at least one planet.

средно на всяка звезда се пада поне по една планета.

In addition to that,

В допълнение към това,

estimates suggest there are somewhere between 40 billion and 100 billion

съществуват изчисления според които има някъде между 40 и 100 милиарда

планети, които бихме определили като обитаеми,

of those planets that we would define as habitable

в нашата галактика отделно.

in just our galaxy.

We have the observations of those planets,

Имаме наблюдения върху тези планети,

but we just don't know which ones are habitable yet.

само че все още не знаем кои са обитаеми.

Нещо като това да си в клопката на един червен пункт

It's a little bit like being trapped on a red spot --

(Laughter)

(Смях)

on a stage

на сцена

и да знаеш, че някъде там отвъд съществуват други светове

and knowing that there are other worlds out there

и отчаяно искаш да научиш повече за тях,

and desperately wanting to know more about them,

искаш да ги разпиташ и да откриеш дали може би един или два от тях

wanting to interrogate them and find out if maybe just one or two of them

не са поне донякъде като теб.

are a little bit like you.

Не можеш да направиш това. Не можеш да отидеш там, все още.

You can't do that. You can't go there, not yet.

And so you have to use the tools that you've developed around you

Затова трябва да си служиш с уредите, които си създал около себе си

for Venus, Earth and Mars,

за Венера, Земята и Марс

и трябва да ги използваш в тези други ситуации

and you have to apply them to these other situations,

и да се надяваш, че изводите ти са логични

and hope that you're making reasonable inferences from the data,

and that you're going to be able to determine the best candidates

и че ще съумееш да определиш най-добрите кандидати

for habitable planets, and those that are not.

за обитаеми планети, както и тези, които не са.

На последно място, поне засега,

In the end, and for now, at least,

this is our red spot, right here.

това е нашият червен пункт, точно тук.

This is the only planet that we know of that's habitable,

Това е единствената планета, за която знаем, че е обитаема,

although very soon we may come to know of more.

макар че може би съвсем скоро ще знаем много повече от това.

But for now, this is the only habitable planet,

Но засега това е единствената планета с живот

and this is our red spot.

и това е нашият червен пункт.

I'm really glad we're here.

Наистина се радвам, че сме тук.

Thanks.

Благодаря ви.

(Applause)

(Аплодисменти)