The galactic recipe for a living planet | Karin Öberg

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

Переводчик: Катерина Джусупова Редактор: Nataliia Pysemska

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

Уверена, я не единственная в этом зале,

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

кто, вглядываясь в звёзды,

and wondered, you know, "Are we it,

задаётся вопросом: «Одиноки ли мы

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

или где-то есть и другие обитаемые планеты, подобные нашей»?

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

Но, полагаю, из присутствующих здесь я единственный человек,

who has obsessed enough about that question

которого этот вопрос волновал так сильно,

to make it my career.

что определил карьерное будущее.

But moving on.

Перейдём к делу.

How do we get to this question?

С чего же начинать поиски ответа на этот вопрос?

Well, I would argue the first thing to do

Прежде всего, нужно опустить взгляд

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

с неба на нашу планету, Землю,

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

и осознать, как невероятно удачно должны были сложиться обстоятельства,

to be the living planet it is.

чтобы она могла стать обитаемой.

Well, it had to be at least somewhat lucky.

Хотя бы толика удачи тут точно необходима.

Had we been sitting closer to the Sun

Если бы мы находились чуть ближе к Солнцу

or a bit further away,

или чуть дальше от него,

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

вся имеющаяся у нас вода либо выкипела бы, либо замёрзла.

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

Я имею в виду, что наличие воды на планете далеко не очевидно.

So had we been a dry planet,

И если бы наша планета была сухой,

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

она вряд ли изобиловала бы жизнью.

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

Но даже если бы вся вода, которая у нас есть сейчас,

if that water had not been accompanied

не имела в составе

by the right kind of chemicals to get life going,

необходимые для поддержания жизни химические элементы,

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

наша планета была бы влажной, но тем не менее мёртвой.

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

Как видите, очень многое может пойти не так.

what are the chances that they go right?

Так каковы же шансы благоприятного стечения обстоятельств?

What are the chances that the planet forms

Каковы шансы того,

with at least the basic ingredients needed

что при наличии базовых условий

to have an origins of life happening?

на планете зародится жизнь?

Well, let's explore that together.

Давайте попробуем ответить на этот вопрос вместе.

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

Для того, чтобы на планете зародилась жизнь,

the first thing you're going to need

прежде всего необходимо

is a planet.

наличие само́й планеты.

(Laughter)

(Смех)

But not any planet will do.

Но для этого подойдёт не всякая планета —

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

нужна некая особенная, похожая на Землю.

A planet that is rocky,

Она должна быть скалистой,

so you can have both oceans and land,

чтобы на поверхности были и океаны, и суша.

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

Она должна находиться не слишком далеко и не слишком близко к своей звезде,

but at the just-right temperature.

в оптимальной температурной зоне,

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

чтобы вода была в жидком состоянии.

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

Сколько подобных планет в нашей галактике?

Well, one of the great discoveries of the past decades

Одно из величайших открытий последних десятилетий:

is that planets are incredibly common.

таких планет удивительно много.

Almost every star has a planet around them.

Практически у каждой звезды есть такая планета,

Some have many.

а иногда и не одна.

And among these planets,

Из все этих планет

on the order of a few percent are earthlike enough

лишь несколько процентов похожи на Землю в достаточной мере,

that we would consider them potentially living planets.

чтобы их можно было рассматривать как потенциально пригодные для жизни.

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

Учитывая количество звёзд в нашей галактике — а их около 100 миллиардов, —

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

поиск подходящей планеты будет не слишком сложной задачей.

So that gives you about a billion potential living planets.

Получается около одного миллиарда потенциально обитаемых планет.

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

Но оптимальные температура и ландшафт, увы, не являются

or have the right overall composition.

достаточными условиями.

You also need the right chemicals.

Необходимы определённые химические элементы.

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

Второе важное условие для зарождения жизни —

I think it's pretty intuitive --

думаю все догадались, о чём речь, —

it's water.

это вода.

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

Как мы уже определили, планета пригодна для жизни, только если температура

if it had the right temperature to keep water liquid.

её поверхности поддерживает воду в жидком состоянии.

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

Жизнь на Земле обусловлена наличием воды.

But more generally,

В более общем смысле вода —

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

идеальная среда для взаимодействия различных химических элементов.

It is a very special liquid.

Это действительно особенная жидкость

So this is our second basic ingredient.

и наш второй базовый ингредиент.

Now the third ingredient, I think,

А вот третий, я полагаю,

is probably a little bit more surprising.

может вызвать удивление.

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

Мы говорим об органической форме жизни,

since we are thinking about organic life.

и тут никуда без органических соединений.

But the organic molecule

Самая важная органическая молекула,

that seems to be at the center of the chemical networks

объединяющая вокруг себя всю структуру химических элементов

that can produce biomolecules is hydrogen cyanide.

и лежащая в основе биомолекул, — это цианид водорода.

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

Если вы знаете, что это за молекула,

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

то, вероятно, наслышаны и о том, что от неё следует держаться подальше.

But it turns out

Но оказывается,

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

то, что очень-очень плохо влияет на высокоразвитые формы жизни,

such as yourselves,

вроде нашей с вами,

is really, really good to get the chemistry started,

может дать очень-очень хороший толчок для правильных химических реакций,

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

в результате которых зародится жизнь.

So now we have our three ingredients that we need,

Итак, теперь мы выделили три важнейших ингредиента:

you know, the temperate planet,

температурная зона,

water and hydrogen cyanide.

вода и цианид водорода.

So how often do these three come together?

Как часто можно встретить их сочетание?

How many temperate planets are there out there

Сколько планет с подходящей температурой

that have water and hydrogen cyanide?

имеют на поверхности воду и цианид водорода?

Well, in an ideal world,

Было бы идеально, если бы мы могли

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

направить телескопы на планеты в оптимальной температурной зоне

and check for ourselves.

и таким образом выяснить,

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

если ли на их поверхности вода и цианид водорода.

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

К сожалению, у нас для этого пока нет достаточно мощных телескопов.

We can detect molecules in the atmospheres of some planets.

Мы можем обнаружить молекулы некоторых веществ в атмосферах планет,

But these are large planets

но только достаточно больших

sitting often pretty close to their star,

и находящихся близко к своим звёздам,

nothing like these, you know, just-right planets

то есть совсем не таких,

that we're talking about here,

о которых мы говорим сегодня, —

which are much smaller and further away.

гораздо более маленьких и удалённых от звёзд.

So we have to come up with another way.

Нужен другой подход.

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

Он есть и заключается в том,

is to instead of looking for these molecules

что вместо поиска этих молекул

in the planets when they exist,

на уже существующих планетах

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

мы ищем их в том материале, из которого формируются новые планеты.

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

Планеты формируются из газопылевых дисков неподалёку от молодых звёзд.

And these discs get their material from the interstellar medium.

Материалом для этих дисков служат компоненты межзвёздного пространства.

Turns out that the empty space you see between stars

Пустое пространство между звёздами —

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

вглядываясь в небо и задаваясь вопросами бытия, вы, несомненно, видите его —

is not as empty as it seems,

на самом деле не такое уж и пустое.

but actually full of gas and dust,

Оно наполнено пылью и газом,

which can, you know, come together in clouds,

которые могут собираться в облакá,

then collapses to form these discs, stars and planets.

а затем сжиматься, формируя диски, звёзды и планеты.

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

Одно из веществ, которые мы легко различаем в таких облаках, —

is water.

это вода.

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

У человечества есть склонность рассматривать воду

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

как нечто особое, чем обладаем только мы.

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

Однако молекулы воды присутствуют в изобилии во всей Вселенной,

including in these clouds,

в том числе в облаках,

these star- and planet-forming clouds.

из которых формируются звёзды и планеты.

And not only that --

Кроме того,

water is also a pretty robust molecule:

молекулы воды довольно прочные,

it's actually not that easy to destroy.

их не так-то просто разрушить.

So a lot of this water that is in interstellar medium

Так что вода, присутствующая в межзвёздном пространстве,

will survive the rather dangerous, collapsed journey from clouds

успешно пройдёт все опасные испытания на пути от о́блака

to disc, to planet.

до диска и планеты.

So water is alright.

Итак, с водой всё в порядке,

That second ingredient is not going to be a problem.

с этим вторым ингредиентом проблем не будет:

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

какое-то количество воды найдётся на большинстве формирующихся планет.

So what about hydrogen cyanide?

А что насчёт цианида водорода?

Well, we also see cyanides and other similar organic molecules

Цианиды и другие органические молекулы

in these interstellar clouds.

также можно распознать в этих межзвёздных облаках.

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

Но в этом случае мы не уверены, что молекулы выдержат испытание

going from the cloud to the disc.

формированием облака в диск,

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

так как они более слабые и хрупкие.

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

Так что, если если бы мы искали цианид водорода

is sitting in the vicinity of new planets forming,

поблизости с формирующейся планетой,

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

нам следовало бы искать его

in these planet-forming discs.

непосредственно в среде протопланетного диска.

So about a decade ago,

Около десяти лет назад

I started a program to look for this hydrogen cyanide

я запустила программу по поиску цианида водорода и других молекул

and other molecules in these planet-forming discs.

в средах протопланетных дисков.

And this is what we found.

Вот что мы нашли.

So good news, in these six images,

Хорошая новость: яркие точки на этих изображениях

those bright pixels represent emissions originating from hydrogen cyanide

указывают на излучение цианида водорода

in planet-forming discs hundreds of light-years away

в протопланетном диске в сотнях световых лет от нас,

that have made it to our telescope,

причём приборы и телескоп

onto the detector,

его зафиксировали,

allowing us to see it like this.

что позволило нам это увидеть.

So the very good news

Очень хорошая новость:

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

в среде этих дисков действительно присутствует цианид водорода.

That last, more elusive ingredient.

Это последний, самый проблемный ингредиент.

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

Есть и плохая новость: мы не знаем, где именно в диске он находится.

If we look at these,

Давайте взглянем на эти фото,

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

которые никто не назвал бы прекрасными

even at the time when we got them.

даже в тот момент, когда мы их только получили.

You see the pixel size is pretty big

Обратите внимание: точки довольно крупные,

and it's actually bigger than these discs themselves.

на самом деле они больше самих дисков.

So each pixel here

Каждая точка

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

представляет собой нечто существенно большее, чем наша Солнечная система.

And that means

Это значит,

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

что мы не знаем, в какой части диска находится цианид водорода.

And that's a problem,

И это вызывает сложности,

because these temperate planets,

потому что планеты с умеренными условиями

they can't access hydrogen cyanide just anywhere,

не всегда имеют доступ к циановодороду,

but it must be fairly close to where they assemble

но его залежи должны быть сформированы таким образом,

for them to have access to it.

чтобы к ним можно было получить доступ.

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

Чтобы вам стало понятнее, о чём идёт речь, рассмотрим аналогичный пример:

that is, of cypress growing in the United States.

выращивание кипарисов в США.

So let's say, hypothetically,

Предположим, что вы

that you've returned from Europe

вернулись из поездки в Европу,

where you have seen beautiful Italian cypresses,

где вас впечатлили красивейшие итальянские кипарисы,

and you want to understand, you know,

и вам в голову пришла идея:

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

почему бы не импортировать кипарисы в США?

Could you grow them here?

Приживутся ли она здесь?

So you talk to the cypress experts,

Вы советуетесь с экспертами,

they tell you that there is indeed

и те уверяют,

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

что, конечно же, в США есть умеренная климатическая зона,

where you could grow them.

в которой они могли бы расти.

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

Если бы у вас была хорошая карта с высоким разрешением, наподобие этой,

it's quite easy to see that this cypress strip

то вы бы увидели, что благоприятная для кипарисов зона

overlaps with a lot of green fertile land pixels.

совпадает с большой площадью зелёных плодородных земель.

Even if I start degrading this map quite a bit,

Даже если я ухудшу качество изображения,

making it lower and lower resolution,

постепенно понижая его разрешение,

it's still possible to tell

вы всё равно сможете понять,

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

что эта зона частично накладывается на зону плодородных земель.

But what about if the whole United States

Но что будет, если разрешение настолько низкое, что все Соединённые Штаты

is incorporated into a single pixel?

можно представить

If the resolution is that low.

лишь в виде одной точки?

What do you do now,

Поняли бы вы тогда,

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

возможно ли выращивать кипарисы в США или нет?

Well the answer is you can't.

Ответ прост: нет.

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

Конечно же, часть земель будет плодородной,

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

иначе у этой точки не было бы зеленоватого оттенка,

but there's just no way of telling

но у вас нет никакой возможности понять,

whether any of that green is in the right place.

где именно располагаются эти плодородные участки.

And that is exactly the problem we were facing

Именно эту проблему и представляют

with our single-pixel images of these discs

наши одноточечные изображения дисков

with hydrogen cyanide.

с цианидом водорода.

So what we need is something analogous,

Нам необходимо нечто аналогичное,

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

вроде той карты с низким разрешением, которую я вам показала,

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

и тогда мы сможем понять, совпадают ли зоны, в которых есть цианид водорода,

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

с зонами, где будущая планета получила бы к нему доступ.

So coming to the rescue, a few years ago,

Несколько лет назад нам на помощь пришёл

is this new, amazing, beautiful telescope ALMA,

новый потрясающий прекрасный телескоп ALMA —

the Atacama Large Millimeter and submillimeter Array

Атакамская большая решётка миллиметрового диапазона —

in northern Chile.

на севере Чили.

So, ALMA is amazing in many different ways,

ALMA великолепен в совершенно разных аспектах,

but the one that I'm going to focus on

но я хочу сфокусироваться на одном особенном:

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

как вы уже заметили, я назвала его телескопом,

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

хотя на фото представлено много тарелок.

And this is a telescope that consists of 66 individual dishes

Этот телескоп состоит из 66 независимых тарелок,

that all work in unison.

работающих сообща.

And that means that you have a telescope

Но он заменяет телескоп,

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

размер которого измеряется расстоянием между двумя самыми удалёнными

away from one another.

друг от друга тарелками,

Which in ALMA's case are a few miles.

что в случае с ALMA составляет несколько километров.

So you have a more than mile-sized telescope.

Таким образом, это более чем километровый телескоп.

And when you have such a big telescope,

Когда у вас есть такой телескоп,

you can zoom in on really small things,

можно детально рассмотреть мельчайшие вещи

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

и даже составить карту залегания цианида водорода в этих протопланетных дисках.

So when ALMA came online a few years ago,

Несколько лет назад ALMA стал доступен онлайн,

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

и я сразу прибегла к его помощи в этой задаче.

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

Как же выглядит карта залегания цианида водорода в диске?

Is the hydrogen cyanide at the right place?

Находится ли он в нужных местах?

And the answer is that it is.

И ответ: да, находится.

So this is the map.

Вот так выглядит карта.

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

Здесь можно увидеть излучение цианида водорода в частях диска.

First of all, it's almost everywhere,

И вот очередная хорошая новость:

which is very good news.

он повсюду.

But you have a lot of extra bright emission

Но помимо этого мы видим очень яркое излучение,

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

исходящее по направлению от звезды к центру диска.

And this is exactly where we want to see it.

И именно здесь мы бы и хотели его видеть,

This is close to where these planets are forming.

ведь приблизительно в этом месте и формируются планеты.

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

Так обстоят дела не только с этим диском.

here are three more examples.

Вот ещё три примера,

You can see they all show the same thing --

демонстрирующие аналогичное явление:

lots of bright hydrogen cyanide emission

массивное яркое излучение цианида водорода,

coming from close to the center of the star.

идущее от периферии к центральной части звезды.

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

Позвольте пояснить: такую картину мы видим не всегда.

There are discs where we see the opposite,

Некоторые диски выглядят совершенно не так,

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

у них дыра вместо излучения, направленного к центру.

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

Это противоположно тому, что мы хотели бы видеть.

This is not places where we could research

Такие примеры не позволяют нам исследовать

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

места формирования планет на предмет наличия вокруг них цианида водорода.

But in most cases,

Но в большинстве случаев

we just don't detect hydrogen cyanide,

мы не просто находим цианид водорода,

but we detect it in the right place.

мы находим его в нужном месте.

So what does all this mean?

Что всё это для нас значит?

Well, I told you in the beginning

В самом начале своего выступления

that we have lots of these temperate planets,

я говорила, что планет с подходящими температурными условиями много,

maybe a billion or so of them,

возможно, миллиард или около того,

that could have life develop on them

и при наличии необходимых ингредиентов

if they have the right ingredients.

на любой из них может зародиться жизнь.

And I've also shown

Также я показала вам,

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

что на них есть нужные ингредиенты, в наличии которых мы сомневаемся, —

we have water, we have hydrogen cyanide,

вода, цианид водорода

there will be other organic molecules as well

и другие органические молекулы,

coming with the cyanides.

сопутствующие цианидов.

This means that planets with the most basic ingredients for life

Это значит, что планет, имеющих в наличии базовые жизненно важные элементы,

are likely to be incredibly common in our galaxy.

скорее всего, в нашей галактике довольно много.

And if all it takes for life to develop

И если всё, что необходимо для зарождения жизни —

is to have these basic ingredients available,

наличие этих базовых ингредиентов,

there should be a lot of living planets out there.

то обитаемых планет тоже довольно много.

But that is of course a big if.

Но всё, конечно, упирается в это «если».

And I would say the challenge of the next decades,

Я бы сказала, что несколько следующих десятилетий

for both astronomy and chemistry,

и перед астрономией, и перед химией

is to figure out just how often

будет стоять задача выяснить как часто мы будем переходить

we go from having a potentially living planet

от изучения потенциально обитаемой планеты

to having an actually living one.

к уже обитаемой.

Thank you.

Спасибо!

(Applause)

(Аплодисменты)