Why Earth may someday look like Mars | Anjali Tripathi

Translator: Joseph Geni Reviewer: Joanna Pietrulewicz

翻訳: Reiko Bovee 校正: Masaki Yanagishita

So when you look out at the stars at night,

夜空を見上げ星を見ると

it's amazing what you can see.

その数に驚かされます

It's beautiful.

美しいですね

But what's more amazing is what you can't see,

しかし そこには 目には見えない星が もっとあるのです

because what we know now

なぜなら

ほとんどの恒星には それぞれ

is that around every star or almost every star,

周回している惑星が １つや２つはあると

there's a planet,

or probably a few.

分かっているからです

So what this picture isn't showing you

ですからこの写真には

are all the planets that we know about

今まで発見された系外惑星全ては

out there in space.

写っていないのです

But when we think about planets, we tend to think of faraway things

惑星というと 私たちは遥か彼方にある

地球とは全く異なる天体を 想像しがちですが

that are very different from our own.

But here we are on a planet,

私たちが暮らしている地球も惑星です

and there are so many things that are amazing about Earth

地球に関する多くの 驚くべき現象があります

that we're searching far and wide to find things that are like that.

そのようなことを探し求め 幅広く宇宙を探索する中

And when we're searching, we're finding amazing things.

驚くことが分かって来ています

But I want to tell you about an amazing thing here on Earth.

その中の地球に関するあることを お話ししたいと思います

And that is that every minute,

それは 毎分

400 pounds of hydrogen

約180kgの水素と

and almost seven pounds of helium

3kg近くのヘリウムが

escape from Earth into space.

地球から宇宙空間へと散逸しており

And this is gas that is going off and never coming back.

二度と戻って来るものではない ということです

So hydrogen, helium and many other things

水素やヘリウムその他多くの気体で

make up what's known as the Earth's atmosphere.

組成されている地球の大気は

The atmosphere is just these gases that form a thin blue line

宇宙飛行士が ISSから撮ったこの写真に

that's seen here from the International Space Station,

青い線となって写し出される

a photograph that some astronauts took.

様々な気体の集まりにすぎません

And this tenuous veneer around our planet

しかし 私たちの惑星を包む この薄い層のお陰で

is what allows life to flourish.

地球では生命が繁栄し

It protects our planet from too many impacts,

隕石その他多くの衝撃から

from meteorites and the like.

地球が守られているというのは

And it's such an amazing phenomenon

驚愕の現象です

that the fact that it's disappearing

それだからこそ この構成部分が 失われているということは

should frighten you, at least a little bit.

それ程でないにしても 恐るべき話です

So this process is something that I study

私は この現象を研究しています

and it's called atmospheric escape.

これは「大気の散逸」と呼ばれ

So atmospheric escape is not specific to planet Earth.

地球に限って起きていることではなく

It's part of what it means to be a planet, if you ask me,

むしろ惑星である証拠だと 言ってもいいでしょう

because planets, not just here on Earth but throughout the universe,

地球だけでなく どの惑星にも

can undergo atmospheric escape.

起きている大気の散逸は

And the way it happens actually tells us about planets themselves.

その惑星自体を 知る手がかりとなります

Because when you think about the solar system,

太陽系というと

you might think about this picture here.

この絵を思い浮かべるでしょう

And you would say, well, there are eight planets, maybe nine.

惑星が８個ありますが ９個だと言う人もいるでしょうから

So for those of you who are stressed by this picture,

この絵に苛立つ そんなあなたの為に

I will add somebody for you.

もう１つ加えましょう

(Laughter)

（笑）

Courtesy of New Horizons, we're including Pluto.

探査機「ニュー・ホライズン」の写真も あるので冥王星も並べましょう

And the thing here is,

実は ここでは

for the purposes of this talk and atmospheric escape,

大気散逸に関する このトークの目的のため

Pluto is a planet in my mind,

冥王星も

他の見えない恒星を 周回する惑星と同じように

in the same way that planets around other stars that we can't see

私の中では惑星なのです

are also planets.

So fundamental characteristics of planets

惑星の基本的な性質の定義に

include the fact that they are bodies

自己重力で１つに結合した天体

というのが含まれています

that are bound together by gravity.

So it's a lot of material just stuck together

つまり色々なものが

引力で引きつけられ結合しており

with this attractive force.

And these bodies are so big and have so much gravity.

質量も重力も大きいので

That's why they're round.

丸いのです

So when you look at all of these,

冥王星を含む これら全ての惑星を見ると

including Pluto,

they're round.

みんな丸いでしょう

So you can see that gravity is really at play here.

重力の働きが分かりますね

But another fundamental characteristic about planets

惑星のもう１つの基本的性質は

is what you don't see here,

これでは見えない

and that's the star, the Sun,

恒星である太陽との関係にあります

that all of the planets in the solar system are orbiting around.

太陽系にある惑星は全て 太陽を周回していますが

And that's fundamentally driving atmospheric escape.

それが基本的に大気の散逸を 引き起こしているのです

The reason that fundamentally stars drive atmospheric escape from planets

恒星が惑星に大気散逸を 起こさせている根本的な原因は

is because stars offer planets particles and light and heat

恒星から惑星に放射される 粒子や光や熱が

that can cause the atmospheres to go away.

惑星の大気を 流出させているからです

So if you think of a hot-air balloon,

熱気球を考えても

or you look at this picture of lanterns in Thailand at a festival,

また この写真で見られるタイの 「コムローイ祭り」の提灯を見ても

you can see that hot air can propel gasses upward.

熱風は気体を上昇させる力を 生み出すのが分かります

And if you have enough energy and heating,

太陽が持つ十分なエネルギーと熱で

which our Sun does,

that gas, which is so light and only bound by gravity,

重力に拘束されているだけの 非常に軽い気体は

it can escape into space.

宇宙空間へと拡散しています

And so this is what's actually causing atmospheric escape

こうして

地球や他の惑星の大気が

here on Earth and also on other planets --

恒星から熱を受け 自己重力に逆らいながら

that interplay between heating from the star

その双方の影響を受け 大気散逸が起きています

and overcoming the force of gravity on the planet.

So I've told you that it happens

先程お話ししたように

at the rate of 400 pounds a minute for hydrogen

その割合は 毎分 水素が約180kg

and almost seven pounds for helium.

ヘリウムが３kg近くです

But what does that look like?

では その様子は？

Well, even in the '80s,

すでに1980年代に

we took pictures of the Earth

NASAの「ダイナミックエクスプローラー」

in the ultraviolet

探査衛星が

using NASA's Dynamic Explorer spacecraft.

地球の紫外線写真を撮っています

So these two images of the Earth

この地球の写真では

show you what that glow of escaping hydrogen looks like,

散逸している水素が

赤く表示されています

shown in red.

And you can also see other features like oxygen and nitrogen

酸素や窒素の他の気体は

in that white glimmer

白くキラキラと極圏に

in the circle showing you the auroras

オーロラの環になり

and also some wisps around the tropics.

熱帯地方付近にも所々現れています

So these are pictures that conclusively show us

この写真が決定的に証明しているのは

that our atmosphere isn't just tightly bound to us here on Earth

地球の大気は 地球上の私たちを しっかりと包んでいるだけでなく

but it's actually reaching out far into space,

宇宙の彼方まで 流出しているということです

and at an alarming rate, I might add.

それも驚異的ペースで 起きているのです

But the Earth is not alone in undergoing atmospheric escape.

しかし地球だけが大気の散逸を 起こしているのではありません

Mars, our nearest neighbor, is much smaller than Earth,

お隣の火星は 地球よりずっと小さいので

so it has much less gravity with which to hold on to its atmosphere.

大気を保持する重力は 遥かに小さく

And so even though Mars has an atmosphere,

大気はあるのですが

we can see it's much thinner than the Earth's.

地球とは比較にならない程希薄です

Just look at the surface.

地表を見て下さい

You see craters indicating that it didn't have an atmosphere

大気が薄く天体衝突の衝撃を 和らげられなかったことを示す

that could stop those impacts.

複数のクレーターが見えます

Also, we see that it's the "red planet,"

また「赤い惑星」と呼ばれるように

and atmospheric escape plays a role

火星が赤くなったのには

in Mars being red.

大気散逸が関わっているのです

That's because we think Mars used to have a wetter past,

火星は過去 水があり

and when water had enough energy, it broke up into hydrogen and oxygen,

水に十分なエネルギーが加わり 水素と酸素に分解して

and hydrogen being so light, it escaped into space,

軽い水素が宇宙空間に散逸し

and the oxygen that was left

残る酸素が

oxidized or rusted the ground,

地表を酸化させ錆びつかせ

making that familiar rusty red color that we see.

現在の錆色となったと 思われています

So it's fine to look at pictures of Mars

火星の写真を見て

and say that atmospheric escape probably happened,

多分 大気散逸が起こったのだろうと 言うのは構わないのですが

but NASA has a probe that's currently at Mars called the MAVEN satellite,

NASAは火星の周回軌道に 探査衛星「メイヴン」を送り

and its actual job is to study atmospheric escape.

火星の大気散逸を調べています

It's the Mars Atmosphere and Volatile Evolution spacecraft.

火星探査機メイヴンは

地球上の景色にとても似た映像を

And results from it have already shown pictures very similar

送って来ています

to what you've seen here on Earth.

火星が大気を失いつつあるとは 随分前から分かっていましたが

We've long known that Mars was losing its atmosphere,

but we have some stunning pictures.

それを示す素晴らしい写真があります

Here, for example, you can see in the red circle

赤い円が見えますね

is the size of Mars,

火星の輪郭です

and in blue you can see the hydrogen escaping away from the planet.

青い色が 火星から散逸している水素を示しています

So it's reaching out more than 10 times the size of the planet,

火星のサイズの10倍以上 その範囲は広がっています

far enough away that it's no longer bound to that planet.

散逸した水素は もはや火星の大気圏にはなく

It's escaping off into space.

宇宙空間にあります

And this helps us confirm ideas,

このことによって 水素が無くなったので

like why Mars is red, from that lost hydrogen.

火星が赤くなったという 理論が裏付けられます

But hydrogen isn't the only gas that's lost.

火星が失っているのは 水素だけではありません

I mentioned helium on Earth and some oxygen and nitrogen,

地球の大気からヘリウムだけでなく 酸素や窒素も散逸していますが

and from MAVEN we can also look at the oxygen being lost from Mars.

火星からも酸素が失われているのが メイヴンからの記録で見て取れます

And you can see that because oxygen is heavier,

酸素は重いので

it can't get as far as the hydrogen,

水素程 遠くへは行きませんが

but it's still escaping away from the planet.

それでも火星から拡散しており

You don't see it all confined into that red circle.

赤い枠内に閉じ込められている わけではないのが分かります

So the fact that we not only see atmospheric escape on our own planet

大気の散逸は地球にだけ 見られる現象ではなく

but we can study it elsewhere and send spacecraft

どの惑星でも起きており 探査機を送り大気散逸を調べると

allows us to learn about the past of planets

その惑星の歴史が分かり

but also about planets in general

また惑星一般についても

and Earth's future.

地球の未来についても 知ることができます

So one way we actually can learn about the future

それで地球の未来を予測するには

is by planets so far away that we can't see.

遠くの見えない惑星を知る というのが１つの方法です

And I should just note though, before I go on to that,

その前に一言

冥王星では このような写真は お見せできません

I'm not going to show you photos like this of Pluto,

which might be disappointing,

がっかりでしょうが

but that's because we don't have them yet.

その写真が まだないのです

But the New Horizons mission is currently studying atmospheric escape

探査機「ニュー・ホライズン」が

冥王星の大気散逸について調査中なので

being lost from the planet.

So stay tuned and look out for that.

楽しみに しばらくお待ち下さい

But the planets that I did want to talk about

しかし ここでお話したい惑星は

are known as transiting exoplanets.

「トランジット系外惑星」 として知られている

So any planet orbiting a star that's not our Sun

太陽系外の恒星を 周回する惑星です

is called an exoplanet, or extrasolar planet.

「系外惑星」または 「太陽系外惑星」と呼ばれる

And these planets that we call transiting

トランジット系外惑星には

have the special feature

ある特質があります

that if you look at that star in the middle,

中央にある星をよく見ると

you'll see that actually it's blinking.

瞬いているでしょう

And the reason that it's blinking

その瞬きの理由は

is because there are planets that are going past it all the time,

常にその恒星を周回している 複数の惑星があるからです

and it's that special orientation

そして それが特有な効果を生み出し

where the planets are blocking the light from the star

それらの惑星が恒星の光を遮るとき

that allows us to see that light blinking.

瞬いて見えるのです

And by surveying the stars in the night sky

夜空の星の

for this blinking motion,

瞬きを調べて

we are able to find planets.

惑星を探し出すことが出来ます

This is how we've now been able to detect over 5,000 planets

この方法で５千個以上もの惑星が

天の川銀河内で発見されています

in our own Milky Way,

and we know there are many more out there, like I mentioned.

前にも言いましたが もっとあると思っています

So when we look at the light from these stars,

私たちが見ている星の瞬きは

what we see, like I said, is not the planet itself,

惑星そのものからのものではなく

but you actually see a dimming of the light

記録可能な

恒星の周期的な輝度の変化です

that we can record in time.

So the light drops as the planet decreases in front of the star,

恒星を周回する惑星が 恒星からの光を遮り

and that's that blinking that you saw before.

それで私たちには 瞬いているように見えるのです

So not only do we detect the planets

これから惑星を発見できるだけでなく

but we can look at this light in different wavelengths.

波長の異なる光をも検知できます

So I mentioned looking at the Earth and Mars in ultraviolet light.

地球や火星を 紫外線で見ると言いましたが

If we look at transiting exoplanets with the Hubble Space Telescope,

ハッブル宇宙望遠鏡で トランジット系外惑星の

we find that in the ultraviolet,

紫外線観測をすると

you see much bigger blinking, much less light from the star,

惑星が恒星の前を通るとき 紫外線はずっと弱くなり

when the planet is passing in front.

瞬きが ずっと大きくみえます

And we think this is because you have an extended atmosphere of hydrogen

それは拡散した水素を含む大気が

惑星を囲んでいるので

all around the planet

that's making it look puffier

惑星は 膨らんで見え

and thus blocking more of the light that you see.

より多くの光が遮られることになるからだと 考えています

So using this technique, we've actually been able to discover

この手法を使い 大気散逸をしている

a few transiting exoplanets that are undergoing atmospheric escape.

数個のトランジット系外惑星を 発見することが出来ました

私たちが発見した惑星の中の 幾つかは

And these planets can be called hot Jupiters,

for some of the ones we've found.

「ホット・ジュピター」とでも 呼びたいものです

And that's because they're gas planets like Jupiter,

この名前の由来は 木星のように 主に気体でできた惑星だからです

but they're so close to their star,

ホット・ジュピターは 恒星にとても近く

about a hundred times closer than Jupiter.

その距離は太陽と木星間の 百分の１程しかありません

And because there's all this lightweight gas that's ready to escape,

ホット・ジュピターにはたくさんの 今にも散逸しそうな軽い気体と

and all this heating from the star,

恒星から放射される強い熱があり

you have completely catastrophic rates of atmospheric escape.

壊滅的ペースで 大気散逸が起きています

So unlike our 400 pounds per minute of hydrogen being lost on Earth,

毎分180kgの水素を 失っている地球とは雲泥の差で

for these planets,

ホット・ジュピターは

you're losing 1.3 billion pounds of hydrogen every minute.

毎分約60万トンもの水素を 失っているのです

So you might think, well, does this make the planet cease to exist?

これでは そんな惑星は 無くなってしまうのではと

And this is a question that people wondered

誰もが私たちの太陽系を見て

when they looked at our solar system,

投げかけてきた疑問です

because planets closer to the Sun are rocky,

なぜなら太陽に近い惑星は 岩石惑星で

and planets further away are bigger and more gaseous.

太陽から遠い惑星は もっと大きく主に気体だからです

Could you have started with something like Jupiter

最初は木星のような惑星だったのに 太陽が近いので

that was actually close to the Sun,

ガスが全部なくなったということが

and get rid of all the gas in it?

あり得るのでしょうか

We now think that if you start with something like a hot Jupiter,

惑星の始まりが ホット・ジュピターみたいな状態だったら

you actually can't end up with Mercury or the Earth.

水星や地球のような惑星には ならないだろうと考えています

But if you started with something smaller,

しかし 小さい惑星で始まるなら

it's possible that enough gas would have gotten away

大量の気体が放出され

that it would have significantly impacted it

それが大きく影響して

and left you with something very different than what you started with.

最初の状態とは随分違う惑星に なった可能性はあります

So all of this sounds sort of general,

これは 一般的なことのようで

and we might think about the solar system,

太陽系では どうなのかと お考えのことかもしれません

but what does this have to do with us here on Earth?

これが地球の私たちと どんな関係があるのでしょう

Well, in the far future,

遠い未来

the Sun is going to get brighter.

太陽の光度が増し

And as that happens,

the heating that we find from the Sun is going to become very intense.

太陽から放射される熱が 非常に強烈になるとしたなら

In the same way that you see gas streaming off from a hot Jupiter,

今 ホット・ジュピターから 気体が流出しているように

gas is going to stream off from the Earth.

地球からも気体が 急速に流出して行きます

And so what we can look forward to,

それで 私たちが予期するのは

or at least prepare for,

少なくとも 心の準備をしているのは

is the fact that in the far future,

遠い未来に

the Earth is going to look more like Mars.

地球は火星のようになる と言う現実があるからなのです

Our hydrogen, from water that is broken down,

地球の水から分離した水素は

is going to escape into space more rapidly,

宇宙空間により速く 放出され

and we're going to be left with this dry, reddish planet.

乾燥した赤い惑星だけが残るでしょう

So don't fear, it's not for a few billion years,

でも 怖がらないで下さい 数十億年後の話ですから

so there's some time to prepare.

十分準備の時間はあります

(Laughter)

（笑）

But I wanted you to be aware of what's going on,

未来に何が起きるのか

not just in the future,

というだけでなく

but atmospheric escape is happening as we speak.

大気散逸が こうしている間も 起きていることに気付いて欲しかったのです

So there's a lot of amazing science that you hear about happening in space

宇宙で起きていることや 遥か彼方の惑星について知らせてくれる

and planets that are far away,

多くの素晴らしい技術が 今はあります

and we are studying these planets to learn about these worlds.

私たちは そんな世界を知ろうと これらの惑星を研究しています

But as we learn about Mars or exoplanets like hot Jupiters,

こうして火星や ホット・ジュピターのような 系外惑星を調べる過程で

we find things like atmospheric escape

大気散逸の様な現象を発見し

that tell us a lot more about our planet here on Earth.

地球のことが さらに解明されます

So consider that the next time you think that space is far away.

次に宇宙とは どこか遠いことのように 感じられる時 この私の話を思い出して下さい

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

（拍手）