От какво се нуждае една планета, за да поддържа живот

"Венера е твърде гореща, Марс е твърде студен, а Земята е златната среда", казва планетарният учен Дейв Брайън. Но защо? В този приятно духовит разговор Брайън изследва удивителната наука зад това какво е необходимо на една планета, за да поддържа живот - и защо човечеството може би се намира на точното място в точното време, когато става дума за времева скала на планети, поддържащи живот.

Много се радвам, че съм тук.

Радвам се, че вие сте тук,

понеже иначе щеше да е малко странно.

Радвам се, че всички сме тук.

И като казвам "тук", нямам предвид тук.

Или тук.

А тук.

Имам предвид Земята.

И като казвам "ние",
нямам предвид нас в тази зала,

а живота,

всеки живот на Земята

(Смях)

от сложния до едноклетъчния,

от мухъла до гъбите,

до летящите мечки.

(Смях)

Интересното нещо е, че

Земята е единственото място,
на което знаем, че има живот,

8,7 милиона вида.

Търсили сме другаде,

може би не така усърдно,
както трябва или можем,

но сме търсили и не сме открили.

Земята е единственото
познато ни място с живот.

Изключителна ли е Земята?

Това е въпрос,
чийто отговор искам да узная

откакто бях малък

и подозирам, че 80% от хората в тази зала

са мислели същото
и също искат да научат отговора.

За да разберем дали има други планети,

в нашата Слънчева система
или отвъд нея,

където е възможно да има живот,

първата стъпка е да разберем
какво изисква животът тук.

Оказва се, че за съществуването
на всички тези 8,7 милиона вида

са необходими само три неща.

От една страна, всеки живот на Земята
се нуждае от енергия.

Сложни организми като нашите
извличат енергия от слънцето,

но животът дълбоко под земята
може да приема енергия

от източници като химически реакции.

Има редица различни
енергийни източници,

достъпни на всички планети.

От друга страна,

всеки организъм се нуждае от
храна и прехрана.

И това изглежда огромно изискване,
особено ако искате сочен домат.

(Смях)

Обаче всички организми на Земята
извличат енергия

от едва шест химически елемента

и тези елементи могат да бъдат открити
на всяка планета

в нашата Слънчева система.

Което прави нещото по средата
най-трудно достижимото,

нещото най-трудно за постигане.

Не лосът, а водата.

(Смях)

Макар че лосът също си го бива.

(Смях)

И не замръзнала вода, и не вода
в газообразно състояние, а течаща вода.

От това има нужда животът,
за да оцелее, всеки живот.

И много от телата в Слънчевата система
нямат течаща вода,

затова не търсим там.

Други тела от Слънчевата система
може да имат течаща вода в изобилие,

дори повече от Земята,

но тя е затворена под ледена шапка,

което я прави трудно достъпна,

трудно е дори да се установи дали там
има някакъв живот.

Което ни оставя няколко небесни тела,
върху които да се спрем.

Така че нека улесним
този въпрос за себе си.

Нека помислим само за течащата вода
на повърхността на една планета.

Има само три тела в Слънчевата ни система,
за които да мислим

във връзка с течаща вода
на повърхността им

и по отношение на отдалеченост от
Слънцето, те са: Венера, Земята и Марс.

Необходимо е да съществува атмосфера,
така че водата да е течаща.

Трябва много да внимавате с атмосферата.

Тя не може да е твърде много,
твърде гъста или твърде топла,

понеже това ще превърне планетата
в твърде горещата Венера

и там няма да има течаща вода.

Но ако има твърде малко атмосфера
и тя е твърде фина и твърде студена,

планетата ще е като Марс, твърде студена.

И ето че Венера е твърде гореща,
Марс твърде студен,

а Земята е златната среда.

Ако разгледате снимките зад мен,
веднага ще забележите

къде животът може да оцелее
в нашата Слънчева система.

Като в приказката за Златокоска,

където проблемът е така прост,
че дори дете ще го разбере.

И все пак

искам да ви напомня две неща

от приказката, върху които
може би не се замисляме така често,

но които смятам,
че имат отношение в случая.

Първо:

ако купичката на Мама Мечка
е твърде студена,

когато Златокоска влиза в стаята,

това значи ли,
че винаги е била твърде студена?

Или може би е била
съвсем добра по друго време?

Моментът на влизане на Златокоска
в стаята определя отговора,

който приказката ни дава.

Същото важи и за планетите.

Те не са статични. Те се изменят.

Променят се. Развиват се.

Същото е с атмосферите.

Ще ви дам пример.

Това е една
от любимите ми снимки на Марс.

Не е снимката с най-добра резолюция,
не е най-секси снимката,

не е най-новата снимка,

но е снимка, показваща речни корита,
прорязващи повърхността на планетата;

речни корита, издълбани от течаща вода;

речни корита, за чието формиране трябват
стотици, хиляди, десетки хиляди години.

Това няма как да се случи на Марс днес.

Днес атмосферата на Марс е
твърде фина и студена,

за да може водата да бъде
в устойчиво течно състояние.

Тази снимка ви показва, че
атмосферата на Марс се е променила

и се е променила драстично.

Променила се е от състояние,
което бихме определили като обитаемо,

понеже трите изисквания за съществуване на
живот са били на лице преди много време.

Къде е отишла тази атмосфера,

която е позволявала на водата
да бъде течна на повърхността?

Едно от предположенията е, че
е изтекла в космоса.

Атмосферните частици сдобили
достатъчно енергия, за да се отделят

от гравитацията на планетата,

изтекли в космоса, така че никога
да не се завърнат.

Това се случва с всички небесни тела
с атмосфера.

Кометите имат опашки,

които са изумително ярко напомняне
за изтичане на атмосфера.

Но Венера също има атмосфера,
която изтича с времето,

същото е с Марс и Земята.

Това е въпрос
на степен и мащаб.

Бихме искали да определим
каква част е изтекла с времето,

така че да можем да обясним този преход.

Как атмосферите се сдобиват
с енергия, така че да изтекат?

Как частиците приемат
енергия, за да избягат?

Два са начините,
ако леко опростим нещата.

Първо, слънчева светлина.

Излъчвана от слънцето светлина може да
се приема от атмосферни частици

и да ги затопля.

Да, аз танцувам, но те

(Смях)

Боже мой, не дори и на сватбата ми.

(Смях)

Те получават достатъчно енергия,
за да избягат и да излязат

извън гравитацията на планетата
едва чрез затопляне.

Вторият начин за приемане на енергия
е чрез слънчевия вятър.

Той представлява частици, маса, материал,
изхвърлени от слънчевата повърхност

и те прелитат с писък
през Слънчевата система,

със скорост 400 км в секунда,

понякога и по-бързо,
по време на слънчеви бури,

и те прелитат през
междупланетното пространство

по посока на планети и техните атмосфери

и могат да доставят енергия

на атмосферни частици,
които също да избягат.

Това е нещо, което ме интересува,

понеже има връзка с обитаемостта.

Споменах, че има две неща
в историята за Златокоска,

на които искам да ви обърна внимание
и да ви напомня

и вторият пункт е малко по-щекотлив.

Ако купичката на Татко Мечок
е твърде гореща,

а тази на Мама Мечка - твърде студена,

не би ли следвало, логически,
купичката на Бебето Мече

да е още по-студена?

Това нещо, което сте приемали за факт
цял живот,

може да се окаже по-сложно,
ако се замислите малко повече.

И разбира се, разстоянието от една планета
до Слънцето определя температурата й.

Това трябва да има връзка с обитаемостта.

Но може би има други неща,
върху които трябва да се замислим.

Може би самите купички

помагат за определяне на
изхода от историята,

което е в реда на нещата.

Мога да ви говоря много
за различните характеристики

на тези три планети,

които може би
влияят върху обитаемостта,

но поради егоистични причини,
свързани с изследването ми

и поради факта, че аз стоя тук
с дистанционното, а не вие,

(Смях)

бих искал да поговоря
само минута-две

за магнитните полета.

Земята има такова поле;
Венера и Марс нямат.

Магнитните полета се образуват
във вътрешността на планетата

чрез кипящ течен материал,
предаван по електронен път,

който създава това прадавно обширно
магнитно поле около Земята.

Ако имате компас,
знаете накъде е Север.

На Венера и Марс това го няма.

Ако имате компас на Венера или Марс,

честито, изгубили сте се.

(Смях)

Това влияе ли върху обитаемостта?

Ами как би могло?

Много учени смятат, че
магнитното поле на една планета

служи като щит за атмосферата,

отклонявайки слънчевите вятърни частици
около планетата,

малко като при ефекта на
силовото поле

и има връзка с електрическия заряд
на тези частици.

На мен ми харесва да мисля за него
като за предпазния капак на салатния бар.

(Смях)

И да, колегите ми, които ще гледат
това по-късно, ще осъзнаят,

че това е първият случай
в историята на общността ни,

когато слънчевият вятър
е бил сведен до слуз.

(Смях)

Добре, от това следва, че Земята
може би е била предпазвана

милиарди години,

понеже разполагаме с магнитно поле.

Атмосферата не е можела да изтече.

Марс, от друга страна,
е бил незащитен

поради липсата на магнитно поле

и в течение на милиарди години

може би е изтекла толкова енергия,
достатъчна

за превръщането на
една обитаема планета

в планетата, позната ни днес.

Други учени смятат,
че магнитните полета

може би са по-скоро като
платната на кораб,

спомагащи планетата да си взаимодейства
с повече енергия от слънчевия вятър,

отколкото би било възможно за нея,
ако би била сама по себе си.

Платната може би събират енергия
от слънчевия вятър.

Магнитното поле може би събира енергия
от слънчевия вятър,

което позволява изтичането
на още повече атмосфера.

Тази идея подлежи на тестване,

но резултатът и начинът,
по който работи,

изглеждат очевидни.

Така е, понеже знаем,

че енергия от слънчевия вятър
се отлага в нашата атмосфера,

тук на Земята.

Тази енергия е насочвана
заедно с линиите на магнитни полета

надолу към полюсите,

което води до невероятно красиви сияния.

Ако някога сте ги виждали,
то знаете, че са великолепни.

Знаем, че енергията се приема.

Опитваме се да изчислим
колко частици излизат

и дали магнитното поле влияе
върху този процес по някакъв начин.

Ето че поставих пред вас проблем,

на който все още нямам решение.

Ние нямаме решение.

Обаче работим върху него.
Как работим върху него?

Изпратили сме космически кораби
до трите планети.

Някои от тях са там в момента,

включително космическия кораб МАВЕН,
който обикаля около Марс,

с чийто проект съм свързан
и който се провежда тук,

от Университета в Колорадо.

Създаден е за измерване на
изтичане на атмосфера.

Имаме сходни изчисления
относно Венера и Земята.

Щом съберем всички изчисления,

можем да ги обединим
и можем да разберем

по какъв начин трите планети
си взаимодействат със средата, в която са,

със заобикалящото ги.

И тогава можем да определим дали
магнитните полета са важни за обитаемостта

или не.

Щом имаме отговора,
какво да ви е грижа?

Искам да кажа, мен ме е грижа...

Грижа ме е и финансово, но дълбоко.

(Смях)

Отговор на този въпрос
преди всичко

ще ни научи повече
за тези три планети,

Венера, Земята и Марс,

не само за това как си взаимодействат
със своята среда днес,

но как е било преди милиарди години,

дали са били обитаеми
преди време или не.

Ще ни даде познание за атмосфери,

които ни заобикалят и са наблизо.

Но още повече, това, което
ще научим от тези планети,

може да бъде приложено
за атмосферите където и да е,

включително на планети, които сега
наблюдаваме около други звезди.

Например телескопът Кеплер,

конструиран и управляван оттук,
от Боулдър,

който в продължение на няколко години
наблюдава небесен отрязък

с размера на пощенска марка

и е открил хиляди планети

в небесен отрязък,
голям колкото пощенска марка,

за който не смятаме, че се различава
от който и да е друг небесен къс.

За 20 години сме стигнали

от това да не знаем нищо за планетите
отвъд нашата Слънчева система

до това да знаем толкова много,

че да не знаем
откъде да започнем да изследваме.

Всяка помощ е добре дошла.

Всъщност, на базата на наблюдения,
направени от Кеплер

и други сходни наблюдения,

днес считаме, че

от 200 милиарда звезди отделно
в Млечния път

средно на всяка звезда
се пада поне по една планета.

В допълнение към това,

съществуват изчисления според които
има някъде между 40 и 100 милиарда

планети, които бихме определили
като обитаеми,

в нашата галактика отделно.

Имаме наблюдения върху тези планети,

само че все още не знаем
кои са обитаеми.

Нещо като това да си в клопката
на един червен пункт

(Смях)

на сцена

и да знаеш, че някъде там отвъд
съществуват други светове

и отчаяно искаш
да научиш повече за тях,

искаш да ги разпиташ и да откриеш дали
може би един или два от тях

не са поне донякъде като теб.

Не можеш да направиш това.
Не можеш да отидеш там, все още.

Затова трябва да си служиш с уредите,
които си създал около себе си

за Венера, Земята и Марс

и трябва да ги използваш
в тези други ситуации

и да се надяваш, че изводите ти
са логични

и че ще съумееш да определиш
най-добрите кандидати

за обитаеми планети,
както и тези, които не са.

На последно място, поне засега,

това е нашият червен пункт,
точно тук.

Това е единствената планета,
за която знаем, че е обитаема,

макар че може би съвсем скоро
ще знаем много повече от това.

Но засега това е
единствената планета с живот

и това е нашият червен пункт.

Наистина се радвам, че сме тук.

Благодаря ви.

(Аплодисменти)