Why Earth may someday look like Mars | Anjali Tripathi

Translator: Joseph Geni Reviewer: Joanna Pietrulewicz

번역: Jeongmin Kim 검토: Katherine Cho

So when you look out at the stars at night,

밤하늘을 바라보면 보이는 풍경은

it's amazing what you can see.

너무나 놀랍습니다.

It's beautiful.

정말 아름답죠.

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

하지만 더욱 놀라운 것은 보이지 않는 것들입니다.

because what we know now

왜냐하면 우리가 지금 알고 있다시피

is that around every star or almost every star,

거의 모든 별 주변에는

there's a planet,

행성이 몇 개 돌고 있죠.

or probably a few.

So what this picture isn't showing you

이 사진에 보이지는 않지만

are all the planets that we know about

우리가 알고 있는 수많은 행성들이

out there in space.

우주 저편에 존재합니다.

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

행성이라고 하면 보통 우리가 사는 곳과는 다른

that are very different from our own.

외계의 무언가를 떠올립니다.

But here we are on a planet,

하지만 우리도 행성에 살고 있고

and there are so many things that are amazing about Earth

지구는 행성으로서 놀라운 면모가 많기에

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

우리는 우주 어딘가 지구와 닮은 행성을 찾고 있습니다.

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

찾다 보면 놀라운 것들을 발견할 때가 있죠.

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

하지만 오늘 말하려는 것은 지구에 대한 놀라운 사실입니다.

And that is that every minute,

그것은 지구에서 1분마다

400 pounds of hydrogen

400파운드(180kg)의 수소와

and almost seven pounds of helium

7파운드(3kg)가량의 헬륨이

escape from Earth into space.

우주 밖으로 날아간다는 것이죠.

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

한번 날아간 기체는 돌아오지 않습니다.

So hydrogen, helium and many other things

수소와 헬륨, 그리고 많은 물질이

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

지구 대기를 조성하고 있습니다.

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

이 기체가 모인 얇은 푸른 선이

that's seen here from the International Space Station,

국제우주정거장에서 한 우주 비행사가 찍은

a photograph that some astronauts took.

대기의 모습입니다.

And this tenuous veneer around our planet

지구를 감싸는 이 얇은 층 덕분에

is what allows life to flourish.

생명이 번성할 수 있습니다.

It protects our planet from too many impacts,

유성 등 수많은 충돌로부터

from meteorites and the like.

우리를 보호해 주죠.

And it's such an amazing phenomenon

너무나도 대단한 현상이라서

that the fact that it's disappearing

조금씩 사라진다고 하니

should frighten you, at least a little bit.

약간 섬뜩하실 겁니다.

So this process is something that I study

제가 연구하는 이 현상은

and it's called atmospheric escape.

대기 탈출입니다.

So atmospheric escape is not specific to planet Earth.

대기 탈출은 지구에서만 일어나는 것은 아닙니다.

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

행성이 가진 운명 중 하나죠.

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

지구 뿐만 아니라 전 우주의 모든 행성에서

can undergo atmospheric escape.

대기 탈출이 발생합니다.

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

대기 탈출이 일어나는 과정은 우리에게 행성 자체에 대해 알려줍니다.

Because when you think about the solar system,

태양계라고 하면

you might think about this picture here.

이런 사진이 떠오르죠.

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

행성이 여덟 개 있고

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

섭섭하신 분들을 위해

I will add somebody for you.

하나를 더해 드릴게요.

(Laughter)

(웃음)

Courtesy of New Horizons, we're including Pluto.

뉴 호라이즌 호가 찍은 명왕성을 추가했습니다.

And the thing here is,

하나 짚고 넘어가자면

for the purposes of this talk and atmospheric escape,

대기 탈출이라는 주제에 관해서는

Pluto is a planet in my mind,

명왕성도

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

보이지 않는 별들 주위의 행성도 모두 같은 대상이라는 것입니다.

are also planets.

So fundamental characteristics of planets

행성의 기본적인 특성 중에는

include the fact that they are bodies

중력에 의해 결집된 물체라는 조건이 있죠.

that are bound together by gravity.

So it's a lot of material just stuck together

결국 이 끌어당기는 힘에 의해

with this attractive force.

여러 물질이 덩어리로 뭉쳐 있는 것입니다.

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

천체가 매우 크니까 중력도 크겠죠.

That's why they're round.

이것이 행성이 둥근 이유입니다.

So when you look at all of these,

명왕성을 포함해서 이런 대상을 보면

including Pluto,

they're round.

모두 둥글고

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

중력이 작용하는 것을 알 수 있습니다.

But another fundamental characteristic about planets

행성의 또 다른 중요한 조건은

is what you don't see here,

아직 나타내지 않은

and that's the star, the Sun,

이 태양이라는 행성의 주변을

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

태양계의 모든 행성이 공전한다는 것입니다.

And that's fundamentally driving atmospheric escape.

그리고 이것이 대기 탈출을 일으킵니다.

The reason that fundamentally stars drive atmospheric escape from planets

항성이 행성 대기를 탈출시키는 이유는

is because stars offer planets particles and light and heat

항성이 발산하는 입자와 빛, 열이

that can cause the atmospheres to go away.

행성 대기에 닿기 때문입니다.

So if you think of a hot-air balloon,

열기구나

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

태국의 한 축제의 이 등불 사진을 예로 들면

you can see that hot air can propel gasses upward.

뜨거운 공기가 기체를 위로 향하게 한다는 걸 알 수 있습니다.

And if you have enough energy and heating,

열과 에너지가 충분히 주어지면

which our Sun does,

태양이 그리 하듯이

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

중력이 겨우 붙들고 있는 가벼운 기체는

it can escape into space.

우주로 날아가 버립니다.

And so this is what's actually causing atmospheric escape

이것이 지구와 다른 행성에서 대기 탈출이 일어나는 과정입니다.

here on Earth and also on other planets --

that interplay between heating from the star

항성에서 오는 열이

and overcoming the force of gravity on the planet.

행성의 중력보다 더 큰 힘을 발휘하는 것이죠.

So I've told you that it happens

아까 수소는 일 분에 400파운드(180kg)

at the rate of 400 pounds a minute for hydrogen

헬륨은 7파운드(3kg)라고

and almost seven pounds for helium.

말씀드렸는데

But what does that look like?

실제로는 어떻게 보일까요?

Well, even in the '80s,

무려 80년대에 NASA에서

we took pictures of the Earth

다이나믹 익스플로러 위성으로

in the ultraviolet

지구 대기의

using NASA's Dynamic Explorer spacecraft.

자외선 촬영을 하였습니다.

So these two images of the Earth

이 두 지구 사진이

show you what that glow of escaping hydrogen looks like,

탈출하는 수소가 내뿜는 빛을 붉은색으로 보여 줍니다.

shown in red.

And you can also see other features like oxygen and nitrogen

산소나 질소 같은 다른 것들도

in that white glimmer

희미한 흰 빛으로

in the circle showing you the auroras

극지의 오로라와

and also some wisps around the tropics.

열대 부분의 빛줄기를 보여 주지요.

So these are pictures that conclusively show us

이 사진으로부터 알 수 있는 것은

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

우리 대기가 지구에 딱 붙어 있지 않고

but it's actually reaching out far into space,

상당한 속도로 우주 밖으로

and at an alarming rate, I might add.

멀어져가고 있다는 것입니다.

But the Earth is not alone in undergoing atmospheric escape.

하지만 지구에서만 대기 탈출이 일어나는 것은 아니죠.

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

우리의 이웃 행성 화성은 지구보다 훨씬 작아서

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

대기를 붙들고 있을 중력이 더 작습니다.

And so even though Mars has an atmosphere,

화성에도 대기가 있긴 하지만

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

지구보다 훨씬 희박합니다.

Just look at the surface.

표면을 보면

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

대기가 충돌물을 막을 수 없어 수많은 충돌구로

that could stop those impacts.

울퉁불퉁해져 있죠.

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

또 화성이 '붉은 행성'인 데는

and atmospheric escape plays a role

대기 탈출도 한 몫 하고 있습니다.

in Mars being red.

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

과학자들은 화성이 이전에는 물이 더 있었지만

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

물이 에너지를 받아 수소와 산소로 분해되고

and hydrogen being so light, it escaped into space,

가벼운 수소가 우주로 탈출한 사이

and the oxygen that was left

남은 산소는

oxidized or rusted the ground,

땅을 산화시켜

making that familiar rusty red color that we see.

지금의 녹슨 붉은 표면을 만들었다고 생각합니다.

So it's fine to look at pictures of Mars

화성 사진만 보고도

and say that atmospheric escape probably happened,

대기 탈출이 일어난 것을 추측할 수 있지만

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

NASA는 MAVEN 위성을 현재 화성에 직접 보내

and its actual job is to study atmospheric escape.

대기 탈출 연구 임무를 수행시기고 있습니다.

It's the Mars Atmosphere and Volatile Evolution spacecraft.

머릿글자는 '화성 대기 휘발성 진행' 에서 왔습니다.

And results from it have already shown pictures very similar

탐사 결과는 지구에서 본 것과 매우 비슷한 모습을

to what you've seen here on Earth.

나타내고 있습니다.

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

화성의 대기 손실은 오랫동안 알고 있었지만

but we have some stunning pictures.

몇몇 놀라운 사진들이 있습니다.

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

여기를 보면 붉은 원으로 표시한 부분이

is the size of Mars,

화성 영역이고

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

푸른색은 행성을 탈출하는 수소입니다.

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

행성 크기의 열 배 이상 벗어났으니

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

더 이상 붙잡혀 있지 않다고 보아도 되겠죠.

It's escaping off into space.

우주로 탈출하는 겁니다.

And this helps us confirm ideas,

이 사진으로 화성이 붉은 이유를

like why Mars is red, from that lost hydrogen.

수소 탈출 때문이라고 설명할 수 있습니다.

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

하지만 수소만 탈출하는 것은 아니죠.

I mentioned helium on Earth and some oxygen and nitrogen,

지구에서처럼 헬륨과 약간의 산소, 질소도

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

행성을 벗어나는 것을 MAVEN 사진으로 확인 가능합니다.

And you can see that because oxygen is heavier,

산소는 더 무겁기 때문에

it can't get as far as the hydrogen,

수소만큼 멀리 가지는 않지만

but it's still escaping away from the planet.

여전히 탈출을 하고 있습니다.

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

붉은 원 밖에 기체가 존재하지요.

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

우리가 지구의 대기 탈출을 연구하는 것에 더해서

but we can study it elsewhere and send spacecraft

다른 행성에 우주선을 보내 연구할 수 있는 사실은

allows us to learn about the past of planets

행성의 과거뿐만 아니라

but also about planets in general

행성의 전반적인 모습, 그리고

and Earth's future.

지구의 미래도 알 수 있게 해줍니다.

So one way we actually can learn about the future

우리의 미래를 알 수 있는 표본이

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

보이지 않는 먼 행성에 있다는 것이죠.

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

그 이야기를 하기 전에 실망스럽지만

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

명왕성 사진은 보여 드리지 않을 것이라는 것을

which might be disappointing,

말해 두려 합니다.

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

아직 찍지 못했으니까요.

But the New Horizons mission is currently studying atmospheric escape

뉴 호라이즌 호의 임무가 명왕성에서의 대기 탈출을

being lost from the planet.

조사하는 것이니

So stay tuned and look out for that.

계속 관심을 기울여 주세요.

But the planets that I did want to talk about

대신 제가 다루려는 행성은

are known as transiting exoplanets.

통과 외행성이라는 것입니다.

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

태양이 아닌 별 주위를 공전하는 행성은

is called an exoplanet, or extrasolar planet.

모두 외계 행성 또는 태양계 외 행성입니다.

And these planets that we call transiting

그리고 통과한다는 말은

have the special feature

궤도의 특성인데

that if you look at that star in the middle,

중앙에 별을 보면

you'll see that actually it's blinking.

반짝이는 것이 보이시죠.

And the reason that it's blinking

반짝이는 이유는

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

행성이 때로 그곳을 지나가면서

and it's that special orientation

궤도가 특별한 위치에 있어

where the planets are blocking the light from the star

행성이 항성의 빛을 막아

that allows us to see that light blinking.

우리에게 반짝이게 보이는 것입니다.

And by surveying the stars in the night sky

밤하늘의 별들을 보며

for this blinking motion,

이 반짝임을 조사하면

we are able to find planets.

행성을 찾을 수 있습니다.

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

이렇게 해서 우리 은하에서 5000개 이상의

in our own Milky Way,

행성을 찾아내었습니다.

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

더 수많은 행성이 존재하지만요.

So when we look at the light from these stars,

이 행성에서 오는 빛을 보았을 때

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

주시하는 것은 빛 자체가 아니라

but you actually see a dimming of the light

일정 시간 동안 밝기가

that we can record in time.

희미해지는 것입니다.

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

행성이 별 앞을 진행하면서 밝기가 줄어들고

and that's that blinking that you saw before.

이것이 아까 관찰한 깜빡임입니다.

So not only do we detect the planets

단순히 행성을 찾을 뿐만 아니라

but we can look at this light in different wavelengths.

파장별로 빛을 관찰할 수도 있습니다.

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

전에 보신 사진 중에 지구와 화성의 자외선 사진이 있었죠.

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

통과 외행성을 허블 우주 망원경으로 관측하면

we find that in the ultraviolet,

자외선 영역에서

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

행성이 앞을 지나갈 때 훨씬 크게

when the planet is passing in front.

밝기가 변합니다.

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

과학자들은 이것이 멀리 뻗은 수소 대기층이 행성을 감싸면서

all around the planet

that's making it look puffier

구름 같은 역할로

and thus blocking more of the light that you see.

더 많은 빛을 막기 때문이라 추측합니다.

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

이 기법을 사용하여 우리는 통과 외행성에서의

a few transiting exoplanets that are undergoing atmospheric escape.

대기 탈출을 몇 번 관측할 수 있었습니다.

And these planets can be called hot Jupiters,

우리가 발견한 이런 종류의 행성을

for some of the ones we've found.

뜨거운 목성이라고 합니다.

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

목성처럼 기체로 이루어진 행성이고

but they're so close to their star,

항성에 매우 가깝기 때문이죠.

about a hundred times closer than Jupiter.

실제 목성보다 백 배 정도요.

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

탈출하기 쉬운 가벼운 기체가

and all this heating from the star,

항성의 열을 만나

you have completely catastrophic rates of atmospheric escape.

무서운 속도로 대기 탈출이 일어납니다.

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

지구의 분당 400파운드(180kg)와는

for these planets,

비교도 안 되는

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

분당 13억 파운드(59만 톤)의 수소가 행성을 떠나죠.

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

그러다 행성 자체가 다 소진될까 하는 생각을 할 수 있고

And this is a question that people wondered

이것은 태양계를 바라보면서

when they looked at our solar system,

사람들이 궁금해한 질문이죠.

because planets closer to the Sun are rocky,

태양에 가까운 행성은 바위로 이루어졌고

and planets further away are bigger and more gaseous.

멀리 있는 행성은 더 크고 기체로 이루어져 있으니까요.

Could you have started with something like Jupiter

원래는 목성 같은 행성이었는데

that was actually close to the Sun,

태양 가까이 있다 보니

and get rid of all the gas in it?

기체가 다 날아간 것일까요?

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

현대 이론에 따르면 뜨거운 목성에서

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

수성이나 지구 같은 것이 만들어질 수는 없습니다.

But if you started with something smaller,

하지만 더 작은 크기로 시작하면

it's possible that enough gas would have gotten away

행성의 모습을 바꿀 만큼

that it would have significantly impacted it

대량의 대기 탈출이

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

일어났을 가능성도 있습니다.

So all of this sounds sort of general,

이 모든 것은 일반론인데요.

and we might think about the solar system,

태양계로 좁혀 생각하면

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

지구에는 무슨 일이 일어날까요?

Well, in the far future,

먼 미래에 태양은 더 밝아질 것입니다.

the Sun is going to get brighter.

And as that happens,

그럴수록

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

태양의 열기는 더 강렬해지고

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

뜨거운 목성에서 보는 것이

gas is going to stream off from the Earth.

지구의 기체 탈출로 일어날 것입니다.

And so what we can look forward to,

우리가 예상하고

or at least prepare for,

준비할 수 있는 것은

is the fact that in the far future,

먼 미래에 지구는

the Earth is going to look more like Mars.

화성처럼 보일 것이라는 사실입니다.

Our hydrogen, from water that is broken down,

물에서 분리된 수소가

is going to escape into space more rapidly,

빠르게 우주로 탈출하고

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

지구에는 붉고 메마른 표면을 남기겠죠.

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

앞으로 몇십억 년 동안은 일어나지 않을 일이니

so there's some time to prepare.

대비할 시간은 충분합니다.

(Laughter)

(웃음)

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

하지만 이렇게 말하는 순간에도

not just in the future,

대기 탈출이

but atmospheric escape is happening as we speak.

조금씩 일어나고 있다는 것을 알고 계셨으면 합니다.

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

멀리 떨어진 우주의 행성에서는

and planets that are far away,

다양한 흥미로운 일이 일어나고

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

우리는 이 외부 세계를 탐구하고 있습니다.

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

하지만 화성이나 뜨거운 목성 같은 외계행성을

we find things like atmospheric escape

탐구하다 보면 대기 탈출 같이

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

지구에 대해서도 배울 수 있게 됩니다.

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

그러니 우주가 먼 나라 얘기라고만은 생각하지 말아 주세요.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)