What a planet needs to sustain life | Dave Brain

翻訳: Yasushi Aoki 校正: Claire Ghyselen

I'm really glad to be here.

ここにいられることを 嬉しく思います

皆さんが ここにいることも

I'm glad you're here,

because that would be a little weird.

だってそれは 少し変なことですから

I'm glad we're all here.

みんなが ここにいることを 嬉しく思います

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

「ここ」というのは この会場のことではなく

Or here.

この町のことでもなく

But here.

ここのこと

I mean Earth.

地球です

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

「みんな」というのは この会場にいる人ということではなく

but life,

地球上にいる

all life on Earth --

すべての生命

(Laughter)

(笑)

from complex to single-celled,

複雑なものから 単細胞まで

from mold to mushrooms

菌類や キノコから

to flying bears.

空飛ぶクマまで ということです

(Laughter)

(笑)

The interesting thing is,

興味深いのは

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

地球は我々の知る 唯一生命のいる場所ということです

8.7 million species.

870万種の生物がいます

We've looked other places,

他の場所も見てきて

maybe not as hard as we should or we could,

探し足りないのかも しれませんが

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

どこにも 見つかっていません

地球は我々の知る 唯一生命のいる場所なんです

Earth is the only place we know of with life.

Is Earth special?

地球は特別なのでしょうか？

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

これは私が小さな頃から

答えを知りたかった疑問で

since I was a small child,

and I suspect 80 percent of this auditorium

この会場にいる人の８割も

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

きっと同じ思いを 抱いていたのではと思います

To understand whether there are any planets --

太陽系内にせよ 太陽系外にせよ

out there in our solar system or beyond --

生命を宿しうる惑星が

that can support life,

存在するか知るには

the first step is to understand what life here requires.

まずここにいる生命が 何を必要とするのか知ることです

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

870万種の生物がいる中で

生命が必要とするものは たった３つです

life only needs three things.

左は 地球上の生命すべてが必要とする エネルギーです

On one side, all life on Earth needs energy.

Complex life like us derives our energy from the sun,

私たちのような複雑な生物は 太陽からエネルギーを得ていますが

but life deep underground can get its energy

地中深くに住む生き物は

化学反応などから エネルギーを得ているかもしれません

from things like chemical reactions.

There are a number of different energy sources

惑星で利用できる エネルギー源には

available on all planets.

いろいろなものがあります

On the other side,

右は すべての生命が必要とする

all life needs food or nourishment.

食べ物ないしは栄養です

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

これは難しい注文に見えます とくに瑞々しいトマトを食べたいという場合には

(Laughter)

(笑)

However, all life on Earth derives its nourishment

しかしながら 地球の生命はすべて

栄養をたった ６つの元素から得ていて

from only six chemical elements,

and these elements can be found on any planetary body

この６つの元素は

太陽系のどの惑星でも 見つかります

in our solar system.

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

そうすると 真ん中の

最も実現の難しい 条件が残ります

the thing that's hardest to achieve.

Not moose, but water.

ヘラジカじゃなくて 水のことです

(Laughter)

(笑)

Although moose would be pretty cool.

ヘラジカは素敵だと 思いますけど

(Laughter)

(笑)

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

凍った水でも 気体の水でもなく 液体の水です

This is what life needs to survive, all life.

これこそ すべての生命が 生きるために必要とするものです

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

そして太陽系の天体の多くは 液体としての水を持っていないので

and so we don't look there.

ここでは考えません

Other solar system bodies might have abundant liquid water,

中には 地球以上の 膨大な液体の水を

even more than Earth,

持っている天体も あるかもしれませんが

but it's trapped beneath an icy shell,

氷の殻の下に 閉じ込められていて

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

到達するのが難しく

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

生命がそこにいるのか 知るのは困難です

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

そうすると 残るのは ほんの一握りです

So let's make the problem simpler for ourselves.

問題を簡単にするため

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

液体の水が地表にある惑星だけを 考えることにしましょう

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

地表に液体の水というと

考えられる惑星は 太陽系内に３つしかなく

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

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

太陽から近い順に 金星 地球 火星です

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

水が液体であるために 大気が必要です

You have to be very careful with that atmosphere.

大気については 絶妙なバランスが必要です

大気があまりに濃く 暖かすぎると

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

because then you end up too hot like Venus,

金星のように 高温になって

液体の水が 存在できません

and you can't have liquid water.

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

一方で大気があまりに薄く 冷たすぎると

you end up like Mars, too cold.

火星のように 寒すぎになってしまいます

So Venus is too hot, Mars is too cold,

金星は暑すぎ 火星は寒すぎ

and Earth is just right.

地球はちょうどいい

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

後ろの映像を見ると

太陽系内で生命が生きられる場所は 自ずと明らかです

where life can survive in our solar system.

これは おとぎ話の 『3びきのくま』のような問題で

It's a Goldilocks-type problem,

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

子供でも分かる 簡単な話です

However,

しかしながら

『3びきのくま』の話には

I'd like to remind you of two things

みんなあまり 注意することのない

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

重要な点が ２つあると思います

but that I think are really relevant here.

第１に

Number one:

if Mama Bear's bowl is too cold

ゴルディロックスが来た時には

母さんグマの器は 冷たすぎましたが

when Goldilocks walks into the room,

does that mean it's always been too cold?

それは ずっと冷たかった ということなのか

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

それとも いつかの時点では ちょうどよい温度だったのか？

When Goldilocks walks into the room determines the answer

ゴルディロックスが 部屋に入った時間によって

答えは変わってくるのです

that we get in the story.

同じことが 惑星についても言えます

And the same is true with planets.

They're not static things. They change.

惑星は不変ではなく 変化します

They vary. They evolve.

進化していきます

And atmospheres do the same.

大気だってそうです

So let me give you an example.

例を挙げましょう

Here's one of my favorite pictures of Mars.

これは私の好きな 火星の写真です

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

最も高精細でも 最も美的でもなく

it's not the most recent image,

最新の写真という わけでもありませんが

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

火星表面を刻む 河床の存在を示しています

riverbeds carved by flowing, liquid water;

河床は流れる液体の水で 削られてできたものです

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

河床は何百 何千 何万年もかけて 形成されます

This can't happen on Mars today.

今の火星では 起きえないことです

The atmosphere of Mars today is too thin and too cold

今の火星の大気は 薄すぎ 寒すぎて

for water to be stable as a liquid.

液体の水が安定して 存在できません

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

この１枚の画像が 火星の大気は変化したこと

それも大きく変わったことを 示しています

and it changed in big ways.

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

そして その変化の前には 居住可能な状態があったのです

because the three requirements for life were present long ago.

その昔には 生命の３つの条件が 充たされていたからです

地表に液体の水が存在できる ようにしていた大気は

Where did that atmosphere go

that allowed water to be liquid at the surface?

どこへ行って しまったのでしょう？

Well, one idea is it escaped away to space.

１つの考えは 宇宙に逃げて しまったというものです

Atmospheric particles got enough energy to break free

大気の粒子が

火星の重力を振り切るのに 十分なエネルギーを得て

from the gravity of the planet,

escaping away to space, never to return.

宇宙に飛散し 再び戻ってくることがなかった

And this happens with all bodies with atmospheres.

これは大気のある どの天体にも起きることです

Comets have tails

彗星の尾は

that are incredibly visible reminders of atmospheric escape.

大気の散逸を 目に見える形で示すものです

But Venus also has an atmosphere that escapes with time,

しかし金星や地球や 火星の大気もまた

時と共に散逸していきます

and Mars and Earth as well.

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

単に度合いやスケールが 違っているだけです

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

この大気の変化を 説明するため

so we can explain this transition.

大気がどの程度 散逸しているのかを知りたいのです

How do atmospheres get their energy for escape?

大気の粒子は 逃げ出すためのエネルギーを

How do particles get enough energy to escape?

どこから得るのでしょう？

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

話を少し簡単にすると ２つの方法があります

Number one, sunlight.

１つは太陽光です

Light emitted from the sun can be absorbed by atmospheric particles

太陽からの光が

大気の粒子に吸収されて 粒子を温めます

and warm the particles.

Yes, I'm dancing, but they --

なんか踊っているみたいですが

(Laughter)

(笑)

Oh my God, not even at my wedding.

なんてことだ 結婚式でも踊らなかったというのに

(Laughter)

(笑)

They get enough energy to escape and break free

温められることによって

重力から抜け出すのに 十分なエネルギーを得るわけです

from the gravity of the planet just by warming.

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

もう１つの方法は太陽風から エネルギーを得るというものです

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

太陽の表面から 吐き出される粒子が

400km/秒という猛スピードで

and they go screaming through the solar system

太陽系を駆け抜けます

at 400 kilometers per second,

sometimes faster during solar storms,

太陽嵐の時には さらに速くなります

and they go hurtling through interplanetary space

そして惑星間空間を抜けて

towards planets and their atmospheres,

惑星とその大気に到達し

大気の粒子が 逃げ出すための

and they may provide energy

for atmospheric particles to escape as well.

エネルギーを与えることも 考えられます

This is something that I'm interested in,

これが私の 興味を持っていることで

because it relates to habitability.

居住可能性に かかわる話です

I mentioned that there were two things about the Goldilocks story

『3びきのくま』の話には

注意して欲しい点が ２つあると言いましたが

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

and the second one is a little bit more subtle.

２つ目はもう少し 微妙なことです

If Papa Bear's bowl is too hot,

父さんグマの器は 熱すぎ

and Mama Bear's bowl is too cold,

母さんグマの器は 冷たすぎたなら

shouldn't Baby Bear's bowl be even colder

傾向から言って 赤ちゃんグマの器は

さらに冷たいはずでは ないでしょうか？

if we're following the trend?

This thing that you've accepted your entire life,

ずっとそう思い込んでいたことでも よくよく考えてみると

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

話はそう単純では ないかもしれません

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

もちろん惑星の太陽からの距離が 温度を決め

This has to play into habitability.

これは居住可能性に かかわることです

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

しかし他にも考えるべきことが あるかもしれません

Maybe it's the bowls themselves

もしかすると 器そのものが

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

何がちょうどいいのか という物語の結末に

what is just right.

影響を及ぼしている かもしれません

I could talk to you about a lot of different characteristics

この３つの惑星には

居住可能性に影響しうる

of these three planets

that may influence habitability,

様々な違いがありますが

but for selfish reasons related to my own research

私自身の研究に関係するという 利己的な理由と

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

ここでリモコンを握っているのは私であって 皆さんじゃないという事実により —

(Laughter)

(笑)

I would like to talk for just a minute or two

磁場について

about magnetic fields.

少しお話ししたいと思います

Earth has one; Venus and Mars do not.

地球には磁場があり 金星や火星にはありません

Magnetic fields are generated in the deep interior of a planet

地球の奥深くにある

by electrically conducting churning fluid material

流動する液状の 導電性物質が

that creates this big old magnetic field that surrounds Earth.

地球を覆う大きな磁場を 作り出していて

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

コンパスを持っていれば どちらが北かわかります

金星や火星には 磁場はなく

Venus and Mars don't have that.

If you have a compass on Venus and Mars,

コンパスを持っていたって

congratulations, you're lost.

迷子になるのは必至です

(Laughter)

(笑)

Does this influence habitability?

これは居住可能性に 影響するのでしょうか？

どう影響しうるのか？

Well, how might it?

Many scientists think that a magnetic field of a planet

多くの科学者は

磁場は 大気を守る盾のように 機能すると考えています

serves as a shield for the atmosphere,

deflecting solar wind particles around the planet

太陽風の粒子を 惑星からそらすのです

in a bit of a force field-type effect

荷電粒子に対する

having to do with electric charge of those particles.

フォースフィールド みたいなものとして

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

私はむしろサラダバーの くしゃみカバーみたいに思っていますが

(Laughter)

(笑)

And yes, my colleagues who watch this later will realize

後でこれを見た 同僚たちは

この分野の歴史上初めて

this is the first time in the history of our community

太陽風が鼻水と同一視されているのに 気付くことでしょう

that the solar wind has been equated with mucus.

(Laughter)

(笑)

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

だから地球は

何十億年もの間

for billions of years,

磁場に守られていて

because we've had a magnetic field.

Atmosphere hasn't been able to escape.

大気が逃げなかったの かもしれません

Mars, on the other hand, has been unprotected

火星の方は

because of its lack of magnetic field,

磁場がなく

その間守られずにいたので

and over billions of years,

maybe enough atmosphere has been stripped away

大気の多くが はぎ取られてしまい

to account for a transition from a habitable planet

居住可能な惑星から

to the planet that we see today.

今日の姿に 変わったのかもしれません

一方で 磁場は帆船の帆のように 働くかもしれないと

Other scientists think that magnetic fields

may act more like the sails on a ship,

考える科学者もいます

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

惑星本体だけの場合よりも 多くのエネルギーが

太陽風から取り込まれる ようにしていると

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

The sails may gather energy from the solar wind.

この磁場の帆は

The magnetic field may gather energy from the solar wind

太陽風からの エネルギーを集め

that allows even more atmospheric escape to happen.

より多くの大気が逃げ出す結果に なっているのかも

It's an idea that has to be tested,

検証を必要とする 考えですが

but the effect and how it works

その効果や働きは

seems apparent.

確かめるまでもありません

That's because we know

というのも

energy from the solar wind is being deposited into our atmosphere

太陽風のエネルギーが 地球大気に取り込まれていることは

よく知られているからです

here on Earth.

That energy is conducted along magnetic field lines

エネルギーは

磁場にそって極地へと流れ

down into the polar regions,

resulting in incredibly beautiful aurora.

実に美しいオーロラを 作り出します

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

体験すると 実に壮観なものです

We know the energy is getting in.

エネルギーが流れ込んでいるのは 分かっています

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

どれほどの粒子が 飛び出していて

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

それに磁場が影響しているのかどうか 測定を試みています

So I've posed a problem for you here,

問題を提示しましたが

答えはまだ分かっていません

but I don't have a solution yet.

We don't have a solution.

まだ答えは 持ち合わせていませんが

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

取り組んでいます どう取り組んでいるのかというと —

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

３つの惑星すべてに 探査機を送っています

Some of them are orbiting now,

今も軌道を 回っているものもあり

including the MAVEN spacecraft which is currently orbiting Mars,

MAVEN は火星軌道を回っています

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

これには私自身 かかわっていて

ここコロラド大学から 指揮されています

out of the University of Colorado.

It's designed to measure atmospheric escape.

大気流出を測定できるよう 設計されています

We have similar measurements from Venus and Earth.

地球と金星についても 同様のデータを取っています

Once we have all our measurements,

すべてのデータが揃ったら

we can combine all these together, and we can understand

それを突き合わせて

３つの惑星が 周囲の宇宙環境と

how all three planets interact with their space environment,

どのように相互作用して いるのかが分かり

with the surroundings.

And we can decide whether magnetic fields are important for habitability

磁場が居住可能性に対し

重要な意味を持つかどうかも 分かるでしょう

or not.

Once we have that answer, why should you care?

なぜこんなことに 関心を持つべきなのか？

I mean, I care deeply ...

私はとても 関心を持っています

And financially as well, but deeply.

経済的にもですが —

(Laughter)

(笑)

First of all, an answer to this question

第１に この疑問への答えは

will teach us more about these three planets,

この３つの惑星について

Venus, Earth and Mars,

多くのことを 教えてくれるでしょう

not only about how they interact with their environment today,

今日周囲の環境と どう相互作用しているのかだけでなく

but how they were billions of years ago,

数十億年前にはどうで

whether they were habitable long ago or not.

昔は居住可能だったのかどうかも

It will teach us about atmospheres

それで私たちの 身近な大気について

that surround us and that are close.

分かるようになるでしょう

But moreover, what we learn from these planets

それだけでなく ３つの惑星から学んだ知識は

can be applied to atmospheres everywhere,

よその惑星の大気にも 適用できます

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

今や観測できるようになった 他の恒星系の惑星も含めて

For example, the Kepler spacecraft,

たとえばケプラー探査機は

which is built and controlled here in Boulder,

ここボルダーで製造と制御が 行われていますが

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

空にある切手ほどの 大きさの領域を

for a couple years now,

この２年ほど観測していて

and it's found thousands of planets --

何千という惑星を 発見しています

in one postage stamp-sized region of the sky

空の他の部分と 何も違わない

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

切手ほどの大きさの 領域の中でです

We've gone, in 20 years,

この20年の間に

from knowing of zero planets outside of our solar system,

太陽系外の惑星を １つも知らないところから

to now having so many,

あまりにたくさんあって

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

どれから調べ始めたらいいか 分からないというところまで来ました

Any lever will help.

どんなことでも助けになります

In fact, based on observations that Kepler's taken

事実 ケプラーの観測結果や

and other similar observations,

その他のデータから

we now believe that,

この銀河系だけで 二千億の恒星があり

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

平均すると恒星１つにつき

on average, every star has at least one planet.

少なくとも１つ惑星があると 考えられています

In addition to that,

それだけでなく

estimates suggest there are somewhere between 40 billion and 100 billion

その惑星のうちの 400億から1000億個は

of those planets that we would define as habitable

居住可能だろうと 見積もられています

我々の銀河だけでです

in just our galaxy.

We have the observations of those planets,

我々はそれらの惑星を 観測していますが

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

どれが実際居住可能かは まだ分かっていません

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

それはまるでステージ上に 囚われているようで

(Laughter)

(笑)

on a stage

外には

and knowing that there are other worlds out there

他の世界があることが 分かっていて

是非知りたいと 思っています

and desperately wanting to know more about them,

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

問いただしてみたら １つか２つ

自分のようなものが あるのではないかと

are a little bit like you.

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

しかし行くことは まだできません

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

だから身近な 金星 地球 火星に対して

for Venus, Earth and Mars,

開発した道具を使って

and you have to apply them to these other situations,

他の状況に適用してみて

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

データから 合理的な推論をすれば

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

居住可能な惑星の 最有力候補がどれか

for habitable planets, and those that are not.

分かるようになるでしょう

In the end, and for now, at least,

少なくとも 今のところは

this is our red spot, right here.

これが私たちのステージです

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

居住可能だと確かに分かっている 唯一の惑星です

although very soon we may come to know of more.

じきにもっと 見つかるかもしれませんが

But for now, this is the only habitable planet,

しかし今のところは これが唯一の居住可能な惑星であり

and this is our red spot.

私たちのステージです

I'm really glad we're here.

私たちがここにいることを 本当に嬉しく思います

Thanks.

どうもありがとう

(Applause)

(拍手)