What a planet needs to sustain life | Dave Brain

Перекладач: Serhii Dotsyk Утверджено: Khrystyna Romashko

I'm really glad to be here.

Я дуже радий бути тут.

Радий, що ви тут,

I'm glad you're here,

because that would be a little weird.

тому що інакше було б трохи дивно.

I'm glad we're all here.

Я радий, що ми всі тут.

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

І під словом "тут", я не маю на увазі тут.

Or here.

Або тут.

But here.

А тут,

I mean Earth.

на Землі.

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

І під словом "ми", я не маю на увазі присутніх в цій аудиторії,

but life,

а життя,

все життя на Землі --

all life on Earth --

(Laughter)

(Сміх)

from complex to single-celled,

від найскладніших форм до одноклітинних,

from mold to mushrooms

від плісняви і грибів,

to flying bears.

до літаючих ведмедів.

(Сміх)

(Laughter)

The interesting thing is,

Цікаво,

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

що Земля -- це єдине місце, де є життя,

8.7 million species.

8.7 мільйона видів.

We've looked other places,

Ми дослідили багато планет,

maybe not as hard as we should or we could,

може не так старанно, як ми могли чи мали,

але ми шукали і нічого не знайшли.

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

Земля -- єдина відома планета з ознаками життя.

Earth is the only place we know of with life.

Is Earth special?

Земля унікальна?

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

Я хотів дізнатися відповідь на це питання

ще з дитинства,

since I was a small child,

and I suspect 80 percent of this auditorium

і я підозрюю, що 80% аудиторії

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

думали про це і хотіли б дізнатися відповідь.

To understand whether there are any planets --

Щоб зрозуміти, чи є ще планети

в нашій Сонячній системі або поза її межами,

out there in our solar system or beyond --

that can support life,

на яких присутнє життя,

the first step is to understand what life here requires.

по-перше, треба зрозуміти, що потрібно для життя,

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

Виявляється, для життя тих 8.7 мільйона видів

потрібно тільки 3 речі.

life only needs three things.

З одного боку, життя на Землі потребує енергії.

On one side, all life on Earth needs energy.

Complex life like us derives our energy from the sun,

Складні організми, як ми, черпають енергію від сонця,

but life deep underground can get its energy

але життя глибоко під землею отримує її,

from things like chemical reactions.

наприклад, від хімічних реакцій.

There are a number of different energy sources

Різні джерела енергії

available on all planets.

доступні на всіх планетах.

On the other side,

З іншого боку,

all life needs food or nourishment.

для життя потрібна їжа або поживні речовини.

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

З цим уже складніше, особливо, коли ви хочете соковитих помідорів.

(Laughter)

(Сміх)

However, all life on Earth derives its nourishment

Проте, все живе на Землі отримує поживні речовини

лише від 6 хімічних елементів,

from only six chemical elements,

і ці елементи можна знайти на будь-якій планеті

and these elements can be found on any planetary body

нашої Сонячної системи.

in our solar system.

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

Таким чином, залишається лише одна річ,

the thing that's hardest to achieve.

яку найважче отримати.

Not moose, but water.

Не лось, а вода.

(Laughter)

(Сміх)

Although moose would be pretty cool.

Хоча лось також дуже круто.

(Сміх)

(Laughter)

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

Але вода не в твердому чи газоподібному стані, а рідкому.

This is what life needs to survive, all life.

Ось що потрібно всьому живому.

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

На багатьох тілах Сонячної системи немає рідкої води,

тому там ми не шукаємо.

and so we don't look there.

Other solar system bodies might have abundant liquid water,

На інших тілах Сонячної системи може бути рідка вода,

even more than Earth,

навіть більше, ніж на Землі,

але вона захована під льодяним покривом,

but it's trapped beneath an icy shell,

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

до неї важко дістатися,

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

важко навіть дізнатися, чи є там життя.

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

Отож, залишається декілька варіантів для пошуку.

So let's make the problem simpler for ourselves.

Давайте зробимо задачу легшою.

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

Давайте розглядати лише рідку воду на поверхні планети.

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

В нашій Сонячній системі є тільки 3 об'єкти,

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

на поверхні яких є вода.

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

За рахунком від Сонця -- це Венера, Земля та Марс.

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

Для того, щоб вода була рідкою, потрібна атмосфера.

You have to be very careful with that atmosphere.

Але з нею вже складніше.

Атмосфера не повинна бути дуже щільна або дуже гаряча,

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

because then you end up too hot like Venus,

бо планета буде занадто гарячою, як Венера,

and you can't have liquid water.

і на ній не буде рідкої води.

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

Коли ж атмосфера дуже розріджена і дуже холодна,

отримаємо Марс.

you end up like Mars, too cold.

So Venus is too hot, Mars is too cold,

Отож, Венера занадто гаряча, Марс -- холодний,

and Earth is just right.

а Земля -- те, що треба.

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

Ви можете подивитися на зображення позаду і відразу зрозумієте,

де в нашій Сонячній системі можуть бути живі організми.

where life can survive in our solar system.

It's a Goldilocks-type problem,

Це як в казці про трьох ведмедів,

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

і це настільки просто, що навіть дитина зрозуміла б.

However,

Однак,

I'd like to remind you of two things

я хотів би вам нагадати про дві речі

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

з казки про трьох ведмедів, над якими ми рідко задумуємося,

but that I think are really relevant here.

але які, на мою думку, доречні.

Перше:

Number one:

if Mama Bear's bowl is too cold

якщо миска мами ведмедиці була холодна,

when Goldilocks walks into the room,

коли дівчинка зайшла в дім,

does that mean it's always been too cold?

чи значить це, що вона завжди була холодна?

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

Чи могла вона бути коли-небудь теплою?

When Goldilocks walks into the room determines the answer

Те, коли дівчинка заходить в дім, визначає те,

that we get in the story.

що ми знаходимо в казці.

Те ж саме і з планетами.

And the same is true with planets.

They're not static things. They change.

Вони не статичні. Вони змінюються.

They vary. They evolve.

Вони змінюються. Вони еволюціонують.

And atmospheres do the same.

Те саме відбувається з атмосферою.

So let me give you an example.

Дозвольте навести приклад.

Here's one of my favorite pictures of Mars.

Це одне з моїх улюблених зображень Марсу.

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

Це не найякісніше і не найпривабливіше зображення,

it's not the most recent image,

це не найновіше зображення,

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

але воно показує русла рік, викарбуваних на поверхні планети.

riverbeds carved by flowing, liquid water;

Ці русла створив потік рідкої води;

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

русла, які утворювалися сотні, тисячі або десятки тисяч років.

This can't happen on Mars today.

Зараз на Марсі вони не з'являться.

Атмосфера на Марсі занадто розріджена і холодна,

The atmosphere of Mars today is too thin and too cold

for water to be stable as a liquid.

щоб могла з'явитися рідка вода.

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

Це зображення говорить про те, що атмосфера на Марсі змінилася,

кардинально.

and it changed in big ways.

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

Але ж колись вона була придатна для життя,

because the three requirements for life were present long ago.

коли існували всі 3 життєвонеобхідні елементи.

Де ж поділася та атмосфера,

Where did that atmosphere go

яка дозволяла воді бути рідкою.

that allowed water to be liquid at the surface?

Well, one idea is it escaped away to space.

Існую ідея, що вона зникла в космосі.

Atmospheric particles got enough energy to break free

Частки атмосфери отримали енергію та звільнилися

від гравітації планет,

from the gravity of the planet,

escaping away to space, never to return.

вирвались в космос та не повернулися.

And this happens with all bodies with atmospheres.

Це відбувається зі всіма тілами в атмосфері.

Комети мають хвости,

Comets have tails

that are incredibly visible reminders of atmospheric escape.

які чітко показують на витік атмосфери.

But Venus also has an atmosphere that escapes with time,

Венера також має атмосферу, яка з часом зникає,

так, як на Марсі і на Землі.

and Mars and Earth as well.

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

Питання лише в ступені та масштабі.

Отож, ми хочемо вияснити, скільки ж атмосфери зникло,

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

so we can explain this transition.

щоб пояснити ці зміни.

How do atmospheres get their energy for escape?

Звідки атмосфера бере енергію для виходу?

How do particles get enough energy to escape?

Як частинки отримують достатньо енергії?

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

Є 2 способи.

Number one, sunlight.

Перший - сонячне світло.

Воно поглинається частинками атмосфери

Light emitted from the sun can be absorbed by atmospheric particles

and warm the particles.

та нагріває їх.

Yes, I'm dancing, but they --

Так, я танцюю, але...

(Laughter)

(Сміх)

Oh my God, not even at my wedding.

Боже, на своєму весіллі не танцював.

(Laughter)

(Сміх)

Вони отримують енергію для втечі

They get enough energy to escape and break free

від гравітації планети тільки за рахунок нагрівання.

from the gravity of the planet just by warming.

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

Інший спосіб для отримання енергії -- сонячний вітер.

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

Ці частинки, маса, матеріал, покинувши поверхню сонця,

and they go screaming through the solar system

несуться через Сонячну систему

at 400 kilometers per second,

зі швидкістю 400 км за секунду,

інколи швидше під час сонячних бурь.

sometimes faster during solar storms,

and they go hurtling through interplanetary space

Вони мчать через космічний простір

towards planets and their atmospheres,

назустріч планетам та їх атмосферам,

і можуть наділяти енергією

and they may provide energy

for atmospheric particles to escape as well.

частинки атмосфери, щоб ті втікли.

This is something that I'm interested in,

Це мене цікавить,

у відношенні до придатності життя.

because it relates to habitability.

I mentioned that there were two things about the Goldilocks story

Я говорив, що є дві речі, пов'язані з казкою про трьох ведмедів,

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

на які я хочу звернути вашу увагу.

and the second one is a little bit more subtle.

Друга -- більш тонка.

If Papa Bear's bowl is too hot,

Якщо тарілка тата ведмедя занадто гаряча,

and Mama Bear's bowl is too cold,

а мами ведмедиці -- занадто холодна,

чи повинна миска ведмежати бути ще холоднішою,

shouldn't Baby Bear's bowl be even colder

якщо логічно думати?

if we're following the trend?

This thing that you've accepted your entire life,

Річ, в яку ви вірили все життя,

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

при детальнішому розгляді може бути не такою і простою.

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

Звичайно, відстань від сонця визначає температуру планети.

This has to play into habitability.

Це впливає на придатність для життя.

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

Але, можливо, треба взяти й інші фактори до уваги.

Maybe it's the bowls themselves

Можливо, самі тарілки

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

визначають результат історії,

what is just right.

що є "те, що треба".

I could talk to you about a lot of different characteristics

Я міг би розповідати вам про безліч характеристик

of these three planets

цих трьох планет,

that may influence habitability,

що впливають на придатність життя,

but for selfish reasons related to my own research

але через егоїзм, пов'язаний з моїм дослідженням,

і через те, що не ви, а я стою тут та тримаю перемикач...

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

(Laughter)

(Сміх)

I would like to talk for just a minute or two

Я хотів би поговорити хвилину або дві

about magnetic fields.

про магнітні поля.

Earth has one; Venus and Mars do not.

У Землі воно є, а у Венери та Марсу -- немає.

Magnetic fields are generated in the deep interior of a planet

Магнітні поля створюються в надрах планети

by electrically conducting churning fluid material

потоками електропровідної рідкої речовини,

that creates this big old magnetic field that surrounds Earth.

яка створює це велике стародавнє магнітне поле навколо Землі.

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

Якщо у вас є компас, він покаже, де північ.

На Венері та Марсі цього немає.

Venus and Mars don't have that.

If you have a compass on Venus and Mars,

Якщо у вас є компас на Венері чи Марсі,

congratulations, you're lost.

мої вітання, ви загубились.

(Laughter)

(Сміх)

Does this influence habitability?

Чи це впливає на придатність для життя?

Або як могло б вплинути?

Well, how might it?

Багато вчених думають, що магнітне поле планети

Many scientists think that a magnetic field of a planet

serves as a shield for the atmosphere,

слугує щитом для атмосфери,

відганяючи віл планети частинки сонячного вітру,

deflecting solar wind particles around the planet

in a bit of a force field-type effect

ніби створюючи ефект силового поля,

having to do with electric charge of those particles.

що має відношення до цих електрично заряджених частинок.

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

Мені ж це здається перегородкою між салатом та чхаючими відвідувачами.

(Сміх)

(Laughter)

And yes, my colleagues who watch this later will realize

Мої колеги, які подивляться це потім, зрозуміють,

this is the first time in the history of our community

що вперше в історії нашої общини

that the solar wind has been equated with mucus.

сонячний вітер зрівняли зі слизом.

(Laughter)

(Сміх)

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

Отож, таким чином Земля могла бути захищеною

for billions of years,

протягом мільярдів років

because we've had a magnetic field.

завдяки магнітному полю.

Atmosphere hasn't been able to escape.

Атмосфера не могла пропасти.

Mars, on the other hand, has been unprotected

Марс, в свою чергу, був не захищеним

because of its lack of magnetic field,

через нестачу магнітного поля,

and over billions of years,

можливо, за мільярди років

maybe enough atmosphere has been stripped away

достатньо атмосфери покинуло планету,

to account for a transition from a habitable planet

зумовивши перехід від придатної для життя планети,

to the planet that we see today.

до тої, яку ми бачимо сьогодні.

Інші вчені думають, що магнітні поля

Other scientists think that magnetic fields

більш схожі до вітрил на кораблі,

may act more like the sails on a ship,

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

дозволяючи планеті взаємодіяти з більшою кількістю сонячної енергії,

ніж вона могла отримати самостійно.

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

The sails may gather energy from the solar wind.

Вітрила можуть збирати енергію сонячного вітру.

The magnetic field may gather energy from the solar wind

Магнітні поля можуть збирати енергію сонячного вітру,

that allows even more atmospheric escape to happen.

що дозволяє зникнути більшій кількості частинок атмосфери.

It's an idea that has to be tested,

Цю ідею ще потрібно перевірити,

але ефект та механізм роботи

but the effect and how it works

seems apparent.

здаються очевидними.

Тому що ми знаємо,

That's because we know

energy from the solar wind is being deposited into our atmosphere

що енергія сонячного вітру накопичується в нашій атмосфері

here on Earth.

тут, на Землі.

That energy is conducted along magnetic field lines

Ця енергія проводиться вздовж магнітних ліній

до полярних регіонів,

down into the polar regions,

resulting in incredibly beautiful aurora.

в результаті цього виникає полярне сяйво.

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

Якщо ви коли-небудь бачили це чудове явище.

We know the energy is getting in.

Ми знаємо, що отримуємо енергію.

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

Ми намагаємося визначити кількість частинок, які губляться,

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

і чи впливає на цей процес магнітне поле.

So I've posed a problem for you here,

Отже, я зазначив проблему,

але ще не маю рішення.

but I don't have a solution yet.

We don't have a solution.

В нас немає рішення.

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

Але ми працюємо над ним. Як ми працюємо над ним?

Ми відправили космічні апарати на три планети.

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

Some of them are orbiting now,

Деякі з них ще на орбітах,

including the MAVEN spacecraft which is currently orbiting Mars,

включаючи MAVEN, який зараз на орбіті Марса.

Я залучений в цей проект, який ведеться звідси,

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

out of the University of Colorado.

з Колорадського університету.

It's designed to measure atmospheric escape.

Його ціль -- визначити вихід атмосферних часток.

Також вимірювання проведені на Венері та Землі.

We have similar measurements from Venus and Earth.

Once we have all our measurements,

Коли ми отримаємо всі вимірювання,

we can combine all these together, and we can understand

ми зможемо їх всі співставити і зрозуміти,

how all three planets interact with their space environment,

як ці планети взаємодіють з космічним простором

with the surroundings.

та зі своїм оточенням.

Ми зможемо вияснити, чи впливають магнітні поля на придатність для життя

And we can decide whether magnetic fields are important for habitability

or not.

чи ні.

Once we have that answer, why should you care?

Чому вас повинна турбувати відповідь?

I mean, I care deeply ...

Особисто мене це хвилює...

в тому числі і фінансово.

And financially as well, but deeply.

(Сміх)

(Laughter)

First of all, an answer to this question

По-перше, відповідь на це питання

will teach us more about these three planets,

розповість нам більше про ці три планети:

Venus, Earth and Mars,

Венеру, Землю та Марс,

не тільки про їх взаємодію з навколишнім середовищем сьогодні,

not only about how they interact with their environment today,

but how they were billions of years ago,

але й як це було мільярди років тому,

whether they were habitable long ago or not.

чи були вони коли-небудь заселені чи ні?

It will teach us about atmospheres

Ми дізнаємось більше про атмосфери,

that surround us and that are close.

які нас оточують нас та близьких до нас.

Те, що ми дізнаємось про ці планети,

But moreover, what we learn from these planets

can be applied to atmospheres everywhere,

може застосовуватись до будь-яких планет,

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

включаючи планети, які ми спостерігаємо навколо інших зірок.

For example, the Kepler spacecraft,

Наприклад, супутник "Кеплер",

which is built and controlled here in Boulder,

збудований тут в Боулдері та контролюється звідси ж,

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

вивчає область, розміром з поштову марку на небі,

for a couple years now,

вже декілька років,

та знайшов тисячі планет

and it's found thousands of planets --

in one postage stamp-sized region of the sky

на цій крихітній ділянці космосу,

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

яка, на наш погляд, не відрізняється від інших ділянок космосу.

We've gone, in 20 years,

За 20 років

from knowing of zero planets outside of our solar system,

від незнання ні одної планети за межами Сонячної системи

to now having so many,

до такої кількості,

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

що не можемо вирішити, яку дослідити першу.

Any lever will help.

Будь-яка інформація вжлива.

In fact, based on observations that Kepler's taken

На підставі даних супутника "Кеплер"

та інших аналогічних даних

and other similar observations,

we now believe that,

ми дійшли висновку,

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

що з 200 мільярдів зірок в одній лише галактиці Молочний Шлях,

on average, every star has at least one planet.

в середньому кожна зірка має щонайменше одну планету.

In addition to that,

Більш того,

estimates suggest there are somewhere between 40 billion and 100 billion

за оцінками, існує від 40 мільярдів до 100 мільярдів планет

з придатними для життя умовами

of those planets that we would define as habitable

тільки в нашій галактиці.

in just our galaxy.

We have the observations of those planets,

Ми спостерігаємо за цими планетами,

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

але ще не знаємо, які з них придатні для життя.

Це ніби потрапити в пастку в червоному колі...

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

(Laughter)

(Сміх)

on a stage

на сцені

і знати, що десь є ще інші світи,

and knowing that there are other worlds out there

і відчайдушно хотіти дізнатися про них більше,

and desperately wanting to know more about them,

жадати опитати їх і виявити, що, можливо, одна або дві з них

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

трохи схожі на нас.

are a little bit like you.

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

Але ви не зможете зробити це. Туди поки не добратись.

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

Через те доводиться використовувати інструменти, створені для вивчення

for Venus, Earth and Mars,

Венери, Землі та Марсу.

застосовувати їх для інших випадків

and you have to apply them to these other situations,

і надіятись, що ваші висновки з цих даних правдиві,

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

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

і що ви зумієте визначити найкращих кандидатів

for habitable planets, and those that are not.

на придатні і непридатні для життя планети.

Нарешті, принаймні зараз

In the end, and for now, at least,

this is our red spot, right here.

наше червоне коло саме тут.

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

Це єдина відома нам планета, придатна для життя,

although very soon we may come to know of more.

хоча, можливо, скоро ми дізнаємось про нові планети.

But for now, this is the only habitable planet,

Але на сьогодні це єдина заселена планета,

and this is our red spot.

і це наше червоне коло.

I'm really glad we're here.

Я дуже радий, що ми тут.

Thanks.

Дякую.

(Applause)

(Оплески)