The galactic recipe for a living planet | Karin Öberg

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

Translator: Blagovesta Todorova Reviewer: Anton Hikov

So I'm pretty sure that I'm not the only one in this room

Сигурна съм, че не съм единствената в тази стая,

who at some point have found myself, you know, looking up towards the stars,

на която някога се е случвало да погледне към звездите

and wondered, you know, "Are we it,

и да се зачуди: „Това ли е всичко?“

or are there other living planets out there such as our own?"

„Или има и други обитаеми планети като нашата някъде там?“

I guess it is possible that I'm then the only person

Навярно обаче съм единствената,

who has obsessed enough about that question

заинтригувана толкова много от този въпрос,

to make it my career.

че да го превърне в своя кариера.

But moving on.

Но нека преминем нататък.

How do we get to this question?

Как да стигнем до отговора на въпроса?

Well, I would argue the first thing to do

Смея да твърдя, че преди всичко трябва

is to turn our eyes back down from the sky to our own planet, the Earth.

да свалим очи от небето и да погледнем нашата планета, Земята.

And think about just how lucky did the Earth have to be

Нека си помислим какъв късмет трябва да е имала Земята,

to be the living planet it is.

за да бъде обитаема.

Well, it had to be at least somewhat lucky.

Трябвал ѝ е поне малко късмет.

Had we been sitting closer to the Sun

Ако сме били по-близо до Слънцето

or a bit further away,

или пък малко по-далеч от него,

any water that we have had would have boiled off or frozen over.

всичката ни вода е щяла да се изпари или да замръзне.

And I mean, it's not a given that a planet has water on it.

Всъщност, не е казано даже, че на една планета трябва да има вода.

So had we been a dry planet,

Ако сме били суха планета,

there would not have been a lot of life on it.

нямаше да е особено възможно да развием живот.

And even if we had had all the water that we have today,

Дори и да сме имали водата, която имаме днес,

if that water had not been accompanied

ако тя не е била придружена

by the right kind of chemicals to get life going,

от правилните вещества, които да дадат начало на живота,

we would have a wet planet, but just as dead.

планетата ни щеше да е водна, ала все така мъртва.

So it's so many things that can go wrong,

Има толкова много неща, които могат да се объркат.

what are the chances that they go right?

Какъв е шансът да не се?

What are the chances that the planet forms

Какъв е шансът една планета да бъде формирана

with at least the basic ingredients needed

поне с най-основните съставки, необходими,

to have an origins of life happening?

за да може да се зароди живот?

Well, let's explore that together.

Нека разгледаме това заедно.

So if you're going to have a living planet,

Ако искаме да имаме обитаема планета,

the first thing you're going to need

първото нещо, което ще ни трябва,

is a planet.

е една планета.

(Laughter)

(Смях)

But not any planet will do.

Но не всяка планета върши работа.

You're probably going to need a rather specific and earthlike planet.

Вероятно ще ни трябва по-специфична, по-земеподобна планета.

A planet that is rocky,

Планета, която е скалиста,

so you can have both oceans and land,

за да можем да имаме и океани, и суша.

and it's sitting neither too close nor too far away from its star,

Такава, която не е твърде близо или твърде далече от звездата си,

but at the just-right temperature.

а има тъкмо подходяща температура.

And it's just right for liquid water, that is.

Тъкмо подходяща, за да имаме поне вода в течно състояние.

So how many of these planets do we have in our galaxy?

Колко ли такива планети има в нашата галактика?

Well, one of the great discoveries of the past decades

Едно от най-големите открития на последните няколко десетилетия е,

is that planets are incredibly common.

че планетите са невероятно често срещани.

Almost every star has a planet around them.

Почти всяка звезда има планета около себе си.

Some have many.

Някои имат и много.

And among these planets,

От всички тези планети

on the order of a few percent are earthlike enough

поне няколко процента са достатъчно земеподобни,

that we would consider them potentially living planets.

за да предположим, че са потенциално обитаеми.

So having the right kind of planet is actually not that difficult

Така че откриването на правилния вид планета всъщност не е толкова трудно,

when we consider that there's about 100 billion stars in our galaxy.

имайки предвид, че има над 100 милиарда звезди в галактиката ни.

So that gives you about a billion potential living planets.

Излиза, че имаме около милиард потенциално обитаеми планети.

But it's not enough to just be at the right temperature

Но не са ни достатъчни само точната температура

или подходяща цялостна композиция.

or have the right overall composition.

You also need the right chemicals.

Трябват ни също и подходящите вещества.

And what the second and important ingredient to make a living planet is --

Втората и най-важна съставка за една обитаема планета...

I think it's pretty intuitive --

Мисля, че е доста интуитивно.

it's water.

Това е водата.

After all, we did define our planet as being potentially living

В края на краищата, определихме планетата ни като потенциално обитаема,

if it had the right temperature to keep water liquid.

тъй като температурата ѝ позволява да имаме течна вода.

And I mean, here on Earth, life is water-based.

Искам да кажа, че тук, на Земята, животът се базира на водата.

But more generally,

Но в общи линии,

water is just really good as a meeting place for chemicals.

водата просто е доста добра пресечна точка за веществата.

It is a very special liquid.

Тя е една много специална течност.

So this is our second basic ingredient.

Това беше втората ни основна съставка.

Now the third ingredient, I think,

Третата, мисля,

is probably a little bit more surprising.

е малко по-изненадваща.

I mean, we are going to need some organics in there,

Ще се нуждаем и от малко органични вещества,

since we are thinking about organic life.

след като все пак говорим за органичен живот.

But the organic molecule

Но органичната молекула,

that seems to be at the center of the chemical networks

която изглежда стои в центъра на химичните съединения,

that can produce biomolecules is hydrogen cyanide.

можещи да изграждат биомолекули, е циановодородът.

So for those of you who know what this molecule is like,

Тези от вас, които имат идея какво представлява тази молекула,

you know it's something that it's a good idea to stay away from.

знаете, че е нещо, от което е добра идея да стоим далеч.

But it turns out

Но се оказва,

that what's really, really bad for advanced life forms,

че онова, което е много вредно за напредналите форми на живот

such as yourselves,

като вас самите,

is really, really good to get the chemistry started,

пък е особено полезно за стартиране на химичните реакции.

the right kind of chemistry that can lead to origins of life.

Реакции, които могат да доведат до зараждане на живот.

So now we have our three ingredients that we need,

Вече имаме трите съставки, от които се нуждаем:

you know, the temperate planet,

умерена планета,

water and hydrogen cyanide.

вода и циановодород.

So how often do these three come together?

Колко ли често трите се откриват на едно място?

How many temperate planets are there out there

Колко ли са умерените планети,

that have water and hydrogen cyanide?

които имат и вода, и циановодород?

Well, in an ideal world,

В един идеален свят

we would now turn one of our telescopes towards one of these temperate planets

сега бихме насочили един от телескопите си към някоя от тези умерени планети

and check for ourselves.

и щяхме да разберем сами.

Just, "Do these planets have water and cyanides on them?"

Просто имат ли вода и цианиди.

Unfortunately, we don't yet have large enough telescopes to do this.

За съжаление, все още нямаме достатъчно големи телескопи, за да сторим това.

We can detect molecules in the atmospheres of some planets.

Можем да доловим присъствието на молекули в атмосферите на някои планети.

But these are large planets

Но те са огромни

sitting often pretty close to their star,

и често са твърде близо до звездите си.

nothing like these, you know, just-right planets

Нямат нищо общо с тези тъкмо идеални планети,

that we're talking about here,

за които си говорим

which are much smaller and further away.

и които са много по-малки и много по-далеч.

So we have to come up with another way.

Ето защо ни трябва друг метод.

And the other way that we have conceived of and then followed

Този друг метод, до който сме стигнали и който следваме,

is to instead of looking for these molecules

е вместо да търсим такива молекули

in the planets when they exist,

във вече съществуващи планети,

is to look for them in the material that's forming new planets.

ние ги търсим в материала, от който се формират новите планети.

So planets form in discs of dust and gas around young stars.

Планетите се образуват от дискове от прах и газ около млади звезди.

And these discs get their material from the interstellar medium.

Дисковете пък черпят този материал от междузвездното пространство.

Turns out that the empty space you see between stars

Оказва се, че празното място, което виждате между звездите,

when you are looking up towards them, asking existential questions,

когато се вглеждате в тях, задавайки си екзистенциални въпроси,

is not as empty as it seems,

не е толкова празно колкото изглежда,

but actually full of gas and dust,

а всъщност е изпълнено с газове и прах,

which can, you know, come together in clouds,

които могат да сформират облаци

then collapses to form these discs, stars and planets.

и да колабират, образувайки дискове, звезди и планети.

And one of the things we always see when we do look at these clouds

Едничкото нещо, което винаги виждаме, когато се вгледаме в тези облаци,

is water.

е вода.

You know, I think we have a tendency to think about water

Мисля, че сме склонни да гледаме на водата

as something that's, you know, special to us.

като на нещо специално.

Water is one of the most abundant molecules in the universe,

Водата е от най-изобилните молекули във Вселената.

including in these clouds,

Включително в тези облаци,

these star- and planet-forming clouds.

от които се образуват звездите и планетите.

And not only that --

И това не е всичко.

water is also a pretty robust molecule:

Водата е доста устойчива молекула.

it's actually not that easy to destroy.

Всъщност не се разпада така лесно.

So a lot of this water that is in interstellar medium

Ето защо доста голяма част от водата в междузвездното пространство

will survive the rather dangerous, collapsed journey from clouds

оцелява този крайно опасен разрушителен преход от облаци,

to disc, to planet.

през диск, та до планета.

So water is alright.

Водата е подсигурена.

That second ingredient is not going to be a problem.

Ето че и втората съставка няма да бъде проблем.

Most planets are going to form with some access to water.

Повечето планети се формират с известен воден резерв.

So what about hydrogen cyanide?

Тогава какво остава за циановодорода?

Well, we also see cyanides and other similar organic molecules

Цианидите и други подобни органични молекули също се срещат

in these interstellar clouds.

в тези междузвездни облаци.

But here, we're less certain about the molecules surviving,

Тук обаче не сме толкова сигурни кои молекули оцеляват

going from the cloud to the disc.

прехода от облак към диск.

They're just a bit more delicate, a bit more fragile.

Просто са малко по-деликатни, малко по-крехки.

So if we're going to know that this hydrogen cyanide

Ако ни е известно, че има циановодород

is sitting in the vicinity of new planets forming,

в близост до новообразуващи се планети,

we'd really need to see it in the disc itself,

би трябвало да го видим и в самия диск.

in these planet-forming discs.

В протопланетарния диск.

So about a decade ago,

Преди около десетилетие

I started a program to look for this hydrogen cyanide

започнах проект, който трябваше да търси циановодород

and other molecules in these planet-forming discs.

и други молекули в тези протопланетарни дискове.

And this is what we found.

Ето какво открихме.

So good news, in these six images,

Добри новини. На тези шест изображения

those bright pixels represent emissions originating from hydrogen cyanide

ярките пиксели представляват емисии от циановодород

in planet-forming discs hundreds of light-years away

в протопланетарни дискове на стотици светлинни години разстояние,

that have made it to our telescope,

които са стигнали до телескопа и

onto the detector,

до детектора ни,

allowing us to see it like this.

позволявайки ни да ги наблюдаваме.

So the very good news

Добрата новина е,

is that these discs do indeed have hydrogen cyanide in them.

че в протопланетарните дискове действително има циановодород.

That last, more elusive ingredient.

Тази последна, малко по-недоловима съставка.

Now the bad news is that we don't know where in the disc it is.

Лошите новини са, че обаче не знаем къде в диска се намира.

If we look at these,

Ако погледнем...

I mean, no one can say they are beautiful images,

Никой не може да отрече, че са хубави снимки,

even at the time when we got them.

даже и по времето, когато ги заснехме.

You see the pixel size is pretty big

Виждате, че пикселите са доста големи,

and it's actually bigger than these discs themselves.

всъщност даже са по-големи от самите дискове.

So each pixel here

Всеки пиксел тук

represents something that's much bigger than our solar system.

представлява нещо много по-голямо от Слънчевата система.

And that means

Това означава,

that we don't know where in the disc the hydrogen cyanide is coming from.

че не знаем от къде в диска идва циановодородът.

And that's a problem,

И това е проблем,

because these temperate planets,

защото тези умерени планети

they can't access hydrogen cyanide just anywhere,

не могат да достигнат до циановодорода от всяка точка.

but it must be fairly close to where they assemble

Той трябва да бъде в относителна близост до тях,

for them to have access to it.

за да могат да го стигнат.

So to bring this home, let's think about an analogous example,

Нека се върнем обратно вкъщи и да помислим за една аналогия.

that is, of cypress growing in the United States.

За един кипарис, растящ в Съединените щати.

So let's say, hypothetically,

Нека хипотетично предположим,

that you've returned from Europe

че се връщате от Европа,

where you have seen beautiful Italian cypresses,

където сте видели красиви италиански кипариси

and you want to understand, you know,

и искате да разберете

does it make sense to import them to the United States.

има ли смисъл да си донесете някой от тях в Щатите.

Could you grow them here?

Можете ли да ги отглеждате тук?

So you talk to the cypress experts,

Разговаряте с експерти по кипарисите,

they tell you that there is indeed

които ви казват, че действително

a band of not-too-hot, not-too-cold across the United States

в Съединените щати има ивица, нито твърде топла, нито твърде студена,

where you could grow them.

където могат да виреят.

And if you have a nice, high-resolution map or image like this,

И ако имате подобна карта или изображение с висока резолюция като това,

it's quite easy to see that this cypress strip

доста лесно ще видите, че благоприятната за кипарисите ивица

overlaps with a lot of green fertile land pixels.

се припокрива с доста от зелените, плодородни пиксели.

Even if I start degrading this map quite a bit,

Дори ако започна да влошавам качеството на тази карта,

making it lower and lower resolution,

намалявайки резолюцията,

it's still possible to tell

все още може да се види,

that there's going to be some fertile land overlapping with this strip.

че част от плодородната земя се припокрива с ивицата.

But what about if the whole United States

Обаче какво се случва, ако целите Съединени щати

is incorporated into a single pixel?

бяха побрани в един-единствен пиксел?

If the resolution is that low.

Ако резолюцията беше толкова ниска?

What do you do now,

Какво можем да направим?

how do you now tell whether you can grow cypresses in the United States?

Как да кажем дали кипарисите виреят в Съединените щати?

Well the answer is you can't.

Отговорът е, че не можем.

I mean, there's definitely some fertile land there,

Искам да кажа, определено има плодородна земя там.

or you wouldn't have that green tint to the pixel,

Иначе пикселите нямаше да имат такъв зелен отенък.

but there's just no way of telling

Но просто не можем да кажем

whether any of that green is in the right place.

дали тази зеленина е на подходящото място.

And that is exactly the problem we were facing

Точно пред този проблем ни изправят

with our single-pixel images of these discs

еднопикселовите ни изображения на тези дискове,

with hydrogen cyanide.

съдържащи циановодород.

So what we need is something analogous,

Затова се нуждаем поне от нещо сходно

at least those low-resolution maps that I just showed you,

с онези нискокатечствени карти, които ви показах,

to be able to tell whether there's overlap between where the hydrogen cyanide is

за да можем да кажем дали циановодородът се намира там,

and where these planets can access it as they are forming.

където може да бъде достигнат от новообразуващите се планети.

So coming to the rescue, a few years ago,

Преди няколко години на помощ се притече

is this new, amazing, beautiful telescope ALMA,

един нов, невероятен и красив телескоп, наречен ALMA

the Atacama Large Millimeter and submillimeter Array

или още Atacama Large Millimeter and submillimeter Array,

in northern Chile.

разположен в Северно Чили.

So, ALMA is amazing in many different ways,

ALMA е невероятна по множество начини,

but the one that I'm going to focus on

но това, на което искам да обърна внимание е,

is that, as you can see, I call this one telescope,

както забелязвате, говоря за един телескоп,

но на тази снимка виждате множество сателитни чинии.

but you can there are actually many dishes in this image.

And this is a telescope that consists of 66 individual dishes

Телескопът се състои от 66 отделни чинии,

that all work in unison.

всички от които работят заедно.

And that means that you have a telescope

Което е все едно да имаме телескоп

that is the size of the largest distance that you can put these dishes

с размер най-голямото разстояние, на което могат да бъдат отдалечени чиниите

away from one another.

една от друга.

Which in ALMA's case are a few miles.

В случая на ALMA това са няколко мили.

So you have a more than mile-sized telescope.

Така получаваме един километричен телескоп.

С подобен голям телескоп

And when you have such a big telescope,

you can zoom in on really small things,

можем да увеличим доста дребни обекти,

including making maps of hydrogen cyanide in these planet-forming discs.

включително и да съставим карти на циановодорода в протопланетарните дискове.

So when ALMA came online a few years ago,

Затова, когато преди няколко години ALMA стана достъпна онлайн,

that was one of the first things that I proposed that we use it for.

това беше от първите неща, за които предложих да я използваме.

Но как изглежда една карта на циановодород в диск?

And what does a map of hydrogen cyanide look like in a disc?

Is the hydrogen cyanide at the right place?

Циановодородът на правилното място ли е?

And the answer is that it is.

Отговорът е да.

So this is the map.

Ето я картата.

You see the hydrogen cyanide emission being spread out across the disc.

Можете да видите емисиите от циановодород, разпръснати в диска.

First of all, it's almost everywhere,

Първо, почти навсякъде е,

which is very good news.

което е много добра новина.

But you have a lot of extra bright emission

Но имаме и доста ярки емисии

coming from close to the star towards the center of the disc.

край звездата, към центъра на диска.

And this is exactly where we want to see it.

Именно там ги искаме.

This is close to where these planets are forming.

Близо до мястото, където се формират планетите.

And this is not what we see just towards one disc --

Наблюдаваме това не при един диск.

here are three more examples.

Ето още три примера.

И трите показват едно и също нещо -

You can see they all show the same thing --

lots of bright hydrogen cyanide emission

доста ярки емисии на циановодород

coming from close to the center of the star.

край центъра на звездата.

For full disclosure, we don't always see this.

За да съм честна, не винаги виждаме това.

There are discs where we see the opposite,

Има дискове, при които наблюдаваме противоположното.

where there's actually a hole in the emission towards the center.

Където отсъстват емисии към центъра.

So this is the opposite of what we want to see, right?

Напълно противно на онова, което искаме да видим, нали?

This is not places where we could research

Не можем да проучим тези места.

if there is any hydrogen cyanide around where these planets are forming.

Няма наличие на циановодород, където се формират планетите.

But in most cases,

Но в повечето случаи,

we just don't detect hydrogen cyanide,

просто не виждаме циановодород,

but we detect it in the right place.

но пък го засичаме там, където трябва.

So what does all this mean?

Какво означава всичко това?

Well, I told you in the beginning

Както ви казах в началото,

that we have lots of these temperate planets,

има много такива умерени планети -

maybe a billion or so of them,

може би около милиард,

that could have life develop on them

които могат да развият живот,

if they have the right ingredients.

ако разполагат с правилните съставки.

And I've also shown

Също така ви показах как

that we think a lot of the time, the right ingredients are there --

в повечето случаи правилните съставки са налични.

Имаме ли вода и циановодород,

we have water, we have hydrogen cyanide,

there will be other organic molecules as well

ще имаме и други органични молекули

coming with the cyanides.

като цианидите.

This means that planets with the most basic ingredients for life

Това означава, че планетите с най-основните съставки за живот

вероятно са изключително често срещани в галактиката ни.

are likely to be incredibly common in our galaxy.

And if all it takes for life to develop

И ако всичко необходимо за развитието на живот

is to have these basic ingredients available,

е наличието на тези основни съставки,

there should be a lot of living planets out there.

то някъде там трябва да има множество обитаеми планети.

But that is of course a big if.

Това, разбира се, е едно огромно „ако“.

And I would say the challenge of the next decades,

Смятам, че предизвикателството в следващите няколко десетилетия

for both astronomy and chemistry,

и за астрономията, и за химията,

is to figure out just how often

ще бъде да разберем колко често

we go from having a potentially living planet

се случва една потенциално обитаема планета

to having an actually living one.

да стане реално обитавана.

Thank you.

Благодаря ви.

(Applause)

(Аплодисменти)