What a planet needs to sustain life | Dave Brain

Переводчик: Natalia Ost Редактор: Yulia Kallistratova

I'm really glad to be here.

Я очень рад быть здесь.

I'm glad you're here,

И рад, что вы здесь,

because that would be a little weird.

потому что иначе было бы странновато.

I'm glad we're all here.

Я рад, что все мы здесь.

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

И под словом «здесь» я не подразумеваю здесь.

Or here.

Или здесь.

But here.

А здесь,

I mean Earth.

на Земле.

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

И под «мы» я подразумеваю не только присутствующих в этом зале,

but life,

а жизнь,

all life on Earth --

жизнь на Земле —

(Laughter)

(Смех)

from complex to single-celled,

от сложнейших форм до одноклеточных,

from mold to mushrooms

от плесени и грибов

to flying bears.

до летающих медведей.

(Laughter)

(Смех)

The interesting thing is,

Любопытно,

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

что Земля — единственное место, где есть жизнь,

8.7 million species.

8,7 миллиона видов.

We've looked other places,

Мы изучали другие планеты,

maybe not as hard as we should or we could,

может, не так усердно, как следовало бы,

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

но мы искали и ничего не нашли.

Earth is the only place we know of with life.

Земля — единственное известное нам место, где есть жизнь.

Is Earth special?

Но уникальна ли Земля?

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

Ответ на этот вопрос я хотел узнать

since I was a small child,

с детства,

and I suspect 80 percent of this auditorium

думаю, 80% аудитории

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

думали так же и тоже хотели узнать ответ.

To understand whether there are any planets --

Чтобы понять, есть ли другие планеты

out there in our solar system or beyond --

в нашей Солнечной системе или вне её,

that can support life,

на которых возможна жизнь,

the first step is to understand what life here requires.

во-первых, нужно понять, что нужно для жизни.

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

Оказалось, что для жизни всех 8,7 миллиона видов,

life only needs three things.

нужны три вещи.

On one side, all life on Earth needs energy.

С одной стороны, для жизни на Земле нужна энергия.

Complex life like us derives our energy from the sun,

Сложные организмы, как мы, получают энергию от Солнца,

but life deep underground can get its energy

а организмы глубоко под землёй получают её,

from things like chemical reactions.

например, от химических реакций.

There are a number of different energy sources

Различные источники энергии

available on all planets.

можно найти на всех планетах.

On the other side,

С другой стороны,

all life needs food or nourishment.

для жизни нужна еда или питательные вещества.

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

С этим уже сложнее, особенно если вы любите сочные помидоры.

(Laughter)

(Смех)

However, all life on Earth derives its nourishment

Тем не менее всё живое на Земле получает питательные вещества

from only six chemical elements,

всего из шести химических элементов,

and these elements can be found on any planetary body

и эти элементы можно найти на любой планете

in our solar system.

нашей Солнечной системы.

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

Таким образом, остаётся лишь одна вещь,

the thing that's hardest to achieve.

которую сложнее всего получить.

Not moose, but water.

Не лось, а вода.

(Laughter)

(Смех)

Although moose would be pretty cool.

Хотя лось, конечно, очень круто.

(Laughter)

(Смех)

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

Притом вода не в твёрдом или газообразном состоянии, а жидкая.

This is what life needs to survive, all life.

Всякая жизнь нуждается в этом.

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

На многих телах Солнечной системы нет воды в жидком виде,

and so we don't look there.

поэтому мы там не ищем.

Other solar system bodies might have abundant liquid water,

На других телах может быть жидкая вода,

even more than Earth,

даже больше, чем на Земле,

but it's trapped beneath an icy shell,

но она спрятана под ледяной оболочкой,

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

до неё сложно добраться,

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

трудно даже узнать, есть ли там жизнь.

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

В итоге у нас остаётся несколько вариантов для поиска.

So let's make the problem simpler for ourselves.

Так давайте облегчим себе задачу.

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

Давайте рассматривать только воду на поверхности планеты.

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

В нашей Солнечной системе существует только три тела,

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

на поверхности которых есть вода.

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

В порядке удалённости от Солнца это Венера, Земля и Марс.

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

Чтобы вода была жидкой, нужна атмосфера.

You have to be very careful with that atmosphere.

Атмосфера — очень тонкий вопрос.

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

Атмосфера не должна быть слишком горячей или плотной,

because then you end up too hot like Venus,

иначе планета будет слишком горячей, как Венера,

and you can't have liquid water.

и на ней не будет жидкой воды.

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

Но если атмосфера слишком разреженная или слишком холодная,

you end up like Mars, too cold.

получится Марс.

So Venus is too hot, Mars is too cold,

То есть, Венера слишком горячая, Марс — холодный,

and Earth is just right.

а Земля — в самый раз.

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

Взгляните на картинки за моей спиной и сразу поймёте,

where life can survive in our solar system.

где в нашей Солнечной системе могут выжить организмы.

It's a Goldilocks-type problem,

Это как в сказке о трёх медведях,

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

проблема такая простая, что понятна даже ребёнку.

However,

Однако

I'd like to remind you of two things

я бы хотел напомнить вам о двух вещах

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

из сказки о трёх медведях, о которых мы редко задумываемся,

but that I think are really relevant here.

но которые были бы здесь уместны.

Number one:

Первая:

if Mama Bear's bowl is too cold

если чашка мамы медведицы была слишком холодной,

when Goldilocks walks into the room,

когда девочка зашла в дом,

does that mean it's always been too cold?

значит ли это, что чашка всегда была холодной?

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

Могла ли она когда-то быть тёплой?

When Goldilocks walks into the room determines the answer

То, когда девочка попадает в дом, определяет то,

that we get in the story.

что мы находим в сказке.

And the same is true with planets.

То же самое с планетами.

They're not static things. They change.

Они не статичны. Они меняются.

They vary. They evolve.

Они варьируются. Они эволюционируют.

And atmospheres do the same.

То же происходит с атмосферой.

So let me give you an example.

Позвольте привести пример.

Here's one of my favorite pictures of Mars.

Это одна из моих любимых фотографий Марса.

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

Это не самое качественное и привлекательное изображение,

it's not the most recent image,

это не самое новое изображение,

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

но здесь видны русла рек, врезанные в поверхность планеты.

riverbeds carved by flowing, liquid water;

Эти русла образовало течение жидкой воды;

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

на их формирование ушли сотни, тысячи или десятки тысяч лет.

This can't happen on Mars today.

Сейчас на Марсе они не появятся.

The atmosphere of Mars today is too thin and too cold

Атмосфера Марса сегодня слишком тонкая и холодная,

for water to be stable as a liquid.

чтобы могла образоваться жидкая вода.

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

Одна эта фотография показывает, что атмосфера Марса изменилась

and it changed in big ways.

и изменилась значительно.

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

А раньше это было место, пригодное для жизни,

because the three requirements for life were present long ago.

так как когда-то давно там были все три необходимых условия для жизни.

Where did that atmosphere go

Куда делась атмосфера,

that allowed water to be liquid at the surface?

позволявшая воде оставаться в жидком состоянии?

Well, one idea is it escaped away to space.

Есть мысль, что она ушла в космос.

Atmospheric particles got enough energy to break free

Частицы атмосферы получили энергию и освободились

from the gravity of the planet,

от гравитации планеты,

escaping away to space, never to return.

вырвались в космос и не вернулись.

And this happens with all bodies with atmospheres.

Так случается со всеми телами в атмосфере.

Comets have tails

У комет бывают хвосты,

that are incredibly visible reminders of atmospheric escape.

служащие ярким напоминанием об утечке атмосферы.

But Venus also has an atmosphere that escapes with time,

Но у Венеры тоже есть атмосфера, которая постепенно исчезает,

and Mars and Earth as well.

как у Марса и Земли.

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

Вопрос лишь в степени и масштабе.

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

Нам бы хотелось узнать, как много атмосферы исчезло,

so we can explain this transition.

чтобы мы смогли объяснить эти изменения.

How do atmospheres get their energy for escape?

Как атмосфера получает энергию для выхода?

How do particles get enough energy to escape?

Как частицы получают достаточно энергии?

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

Если короче, есть два пути.

Number one, sunlight.

Первый — солнце.

Light emitted from the sun can be absorbed by atmospheric particles

Солнечный свет поглощается атмосферными частицами

and warm the particles.

и нагревает их.

Yes, I'm dancing, but they --

Да, я танцую, но...

(Laughter)

(Смех)

Oh my God, not even at my wedding.

Боже, я даже на своей свадьбе не...

(Laughter)

(Смех)

They get enough energy to escape and break free

Они получают достаточно энергии, чтобы вырваться и освободиться

from the gravity of the planet just by warming.

от гравитации планеты только благодаря теплу.

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

Второй способ получить энергию — солнечный ветер.

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

Эти частицы, масса, материал, покинув поверхность солнца,

and they go screaming through the solar system

мчатся через Солнечную систему

at 400 kilometers per second,

со скоростью 400 км в секунду,

sometimes faster during solar storms,

во время солнечных бурь иногда быстрее.

and they go hurtling through interplanetary space

Они движутся через межпланетное пространство

towards planets and their atmospheres,

к планетам и их атмосферам

and they may provide energy

и могут дать энергию

for atmospheric particles to escape as well.

частичкам атмосферы, чтобы те тоже сбежали.

This is something that I'm interested in,

Мне это интересно

because it relates to habitability.

в отношении пригодности для жизни.

I mentioned that there were two things about the Goldilocks story

Я сказал, что есть две вещи, связанные со сказкой о трёх медведях,

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

на которые я хочу обратить ваше внимание.

and the second one is a little bit more subtle.

Вторая из них менее явная.

If Papa Bear's bowl is too hot,

Если чашка папы медведя слишком горячая,

and Mama Bear's bowl is too cold,

а мамы медведицы — слишком холодная,

shouldn't Baby Bear's bowl be even colder

не должна ли чашка медвежонка быть ещё холоднее,

if we're following the trend?

если следовать логике?

This thing that you've accepted your entire life,

Вещь, в которую вы верили всю жизнь,

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

при близком рассмотрении может оказаться не такой простой.

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

Конечно, расстояние от Солнца определяет температуру планеты.

This has to play into habitability.

Это влияет на пригодность для жизни.

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

Но, может, нужно учесть и другие факторы?

Maybe it's the bowls themselves

Может, сами чашки

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

определяют исход истории,

what is just right.

что есть «в самый раз».

I could talk to you about a lot of different characteristics

Я мог бы рассказать вам о множестве характеристик

of these three planets

этих трёх планет,

that may influence habitability,

влияющих на возможность жизни,

but for selfish reasons related to my own research

но из эгоизма, связанного с моим исследованием,

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

а также оттого, что не вы, а я стою здесь и держу в руках переключатель...

(Laughter)

(Смех)

I would like to talk for just a minute or two

я бы хотел посвятить минуту или две

about magnetic fields.

магнитным полям.

Earth has one; Venus and Mars do not.

У Земли оно есть, а у Венеры и Марса — нет.

Magnetic fields are generated in the deep interior of a planet

Магнитные поля создаются в недрах планеты

by electrically conducting churning fluid material

потоками электропроводящего жидкого вещества,

that creates this big old magnetic field that surrounds Earth.

что и создаёт это сильное древнее магнитное поле вокруг Земли.

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

Если у вас есть компас, он покажет, где север.

Venus and Mars don't have that.

На Венере и Марсе этого нет.

If you have a compass on Venus and Mars,

Если вы на Венере или Марсе с компасом,

congratulations, you're lost.

поздравляю, вы потерялись.

(Laughter)

(Смех)

Does this influence habitability?

Влияет ли это на пригодность для жизни?

Well, how might it?

Как это могло бы влиять?

Many scientists think that a magnetic field of a planet

Многие учёные считают, что магнитное поле планеты

serves as a shield for the atmosphere,

служит щитом для атмосферы,

deflecting solar wind particles around the planet

отгоняет от планеты частицы солнечного ветра,

in a bit of a force field-type effect

создавая как бы эффект силового поля

having to do with electric charge of those particles.

по отношению к этим электрически заряженным частицам.

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

Мне же это видится перегородкой, защищающей салаты от чихающих посетителей.

(Laughter)

(Смех)

And yes, my colleagues who watch this later will realize

И да, мои коллеги, которые увидят это позже, поймут,

this is the first time in the history of our community

что впервые в истории научного сообщества

that the solar wind has been equated with mucus.

солнечный ветер сравнили с соплями.

(Laughter)

(Смех)

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

Таким образом Земля могла быть защищена

for billions of years,

в течение миллиардов лет

because we've had a magnetic field.

благодаря магнитному полю.

Atmosphere hasn't been able to escape.

Атмосфера не могла исчезнуть.

Mars, on the other hand, has been unprotected

Марс, с другой стороны, не был защищён

because of its lack of magnetic field,

из-за отсутствия магнитного поля,

and over billions of years,

возможно, за миллиарды лет

maybe enough atmosphere has been stripped away

достаточно атмосферы покинуло планеты,

to account for a transition from a habitable planet

обусловив переход от пригодной для обитания планеты

to the planet that we see today.

до той, которую мы видим сегодня.

Other scientists think that magnetic fields

Другие учёные предполагают, что магнитные поля

may act more like the sails on a ship,

больше схожи с парусами корабля

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

и позволяют планете взаимодействовать с бóльшим количеством солнечной энергии,

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

чем она смогла бы уловить самостоятельно.

The sails may gather energy from the solar wind.

Паруса могут собирать энергию солнечного ветра.

The magnetic field may gather energy from the solar wind

Магнитное поле может собирать энергию солнечного ветра,

that allows even more atmospheric escape to happen.

что позволяет сбежать большему числу частиц атмосферы.

It's an idea that has to be tested,

Эту идею ещё нужно проверить,

but the effect and how it works

но эффект и механизм работы

seems apparent.

кажутся очевидными.

That's because we know

Потому что мы знаем,

energy from the solar wind is being deposited into our atmosphere

что энергия солнечного ветра накапливается в нашей атмосфере

here on Earth.

здесь, на Земле.

That energy is conducted along magnetic field lines

Эта энергия проводится по магнитным силовым линиям

down into the polar regions,

к полярным областям,

resulting in incredibly beautiful aurora.

и в результате возникает северное сияние.

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

Если вы когда-то видели его... Это великолепно.

We know the energy is getting in.

Мы знаем, что получаем энергию.

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

Мы пытаемся измерить, какое количество частиц теряется

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

и влияет ли магнитное поле на этот процесс.

So I've posed a problem for you here,

Итак, я обозначил проблему,

but I don't have a solution yet.

но у меня ещё нет решения.

We don't have a solution.

У нас нет решения.

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

Но мы над ним работаем. Как мы над ним работаем?

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

Мы отправили космические аппараты на три планеты.

Some of them are orbiting now,

Некоторые ещё на орбитах,

including the MAVEN spacecraft which is currently orbiting Mars,

включая MAVEN, который сейчас находится на орбите Марса.

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

Я участвую в этом проекте, который ведётся отсюда,

out of the University of Colorado.

прямо из Колорадского университета.

It's designed to measure atmospheric escape.

Его цель — измерить выход частиц атмосферы.

We have similar measurements from Venus and Earth.

Такие же измерения проведены на Венере и на Земле.

Once we have all our measurements,

Когда мы получим все измерения,

we can combine all these together, and we can understand

мы можем их все объединить и понять,

how all three planets interact with their space environment,

как все эти планеты взаимодействуют с космическим пространством

with the surroundings.

и с их окружением.

And we can decide whether magnetic fields are important for habitability

И мы сможем понять, влияют магнитные поля на пригодность для жизни

or not.

или нет.

Once we have that answer, why should you care?

Почему вас должен заботить ответ?

I mean, I care deeply ...

Меня лично это волнует...

And financially as well, but deeply.

в том числе с финансовой точки зрения.

(Laughter)

(Смех)

First of all, an answer to this question

Во-первых, ответ на этот вопрос

will teach us more about these three planets,

расскажет нам больше об этих трёх планетах:

Venus, Earth and Mars,

Венере, Земле и Марсе;

not only about how they interact with their environment today,

не только как они взаимодействуют со средой сегодня,

but how they were billions of years ago,

но и как это было миллиарды лет назад,

whether they were habitable long ago or not.

были ли они обитаемыми когда-то или нет?

It will teach us about atmospheres

Мы узнаем больше об атмосферах,

that surround us and that are close.

которые окружают нас и близки к нам.

But moreover, what we learn from these planets

То, что мы узнаем об этих планетах,

can be applied to atmospheres everywhere,

применимо к любым атмосферам,

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

включая планеты, которые мы находим вокруг других звёзд.

For example, the Kepler spacecraft,

Например, спутник «Кеплер»

which is built and controlled here in Boulder,

был построен здесь в Боулдере и управляется отсюда,

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

он изучает область, которая с Земли кажется размером с почтовую марку,

for a couple years now,

уже два года

and it's found thousands of planets --

и нашёл тысячи планет

in one postage stamp-sized region of the sky

на этом крошечном участке космоса,

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

который не отличается, как мы думаем, от других областей космоса.

We've gone, in 20 years,

За 20 лет

from knowing of zero planets outside of our solar system,

от незнания ни одной планеты за пределами Солнечной системы

to now having so many,

мы пришли к знанию стольких,

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

что мы даже не можем решить, которую из них изучать первой.

Any lever will help.

Любая информация важна.

In fact, based on observations that Kepler's taken

На основании данных спутника «Кеплер»

and other similar observations,

и других аналогичных данных

we now believe that,

мы пришли к выводу,

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

что из 200 миллиардов звёзд в одной только галактике Млечный Путь

on average, every star has at least one planet.

в среднем у каждой звезды есть по меньшей мере одна планета.

In addition to that,

Более того,

estimates suggest there are somewhere between 40 billion and 100 billion

по оценкам существует от 40 миллиардов до 100 миллиардов планет

of those planets that we would define as habitable

с пригодными для жизни условиями

in just our galaxy.

в одной только нашей галактике.

We have the observations of those planets,

Мы наблюдаем за этими планетами,

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

но пока не знаем, которые из них пригодны для жизни.

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

Это словно оказаться в ловушке, в красном круге...

(Laughter)

(Смех)

on a stage

на сцене

and knowing that there are other worlds out there

и знать, что где-то есть другие миры,

and desperately wanting to know more about them,

и отчаянно хотеть узнать о них больше,

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

жаждать опросить их и обнаружить, что, возможно, один или два из них

are a little bit like you.

немного похожи на нас.

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

Но это невозможно сделать. Туда пока нельзя добраться.

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

Поэтому приходится использовать инструменты, созданные для изучения

for Venus, Earth and Mars,

Венеры, Земли и Марса,

and you have to apply them to these other situations,

применять их для других случаев

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

и надеяться, что ваши выводы из этих данных разумны

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

и что вы сумеете определить наиболее вероятных претендентов

for habitable planets, and those that are not.

на пригодные и непригодные для обитания планеты.

In the end, and for now, at least,

В конце концов, по крайней мере пока,

this is our red spot, right here.

наш красный круг именно здесь.

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

Это единственная известная нам планета, пригодная для жизни.

although very soon we may come to know of more.

Хотя, возможно, очень скоро мы узнаем новые планеты,

But for now, this is the only habitable planet,

но сейчас это единственная обитаемая планета,

and this is our red spot.

и это наш красный круг.

I'm really glad we're here.

Я очень рад, что мы здесь.

Thanks.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)