一个解释月球起源的新理论
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0:01 - 0:03没人喜欢犯错。
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0:04 - 0:06而我却犯了个惊天大错。
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0:08 - 0:13但弄清误点的过程
则让我有了一个发现, -
0:13 - 0:16它完全改变了我们对
地球和月球的看法。 -
0:18 - 0:19我是一个行星科学家,
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0:19 - 0:23我最爱做的事是:让行星相撞。
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0:23 - 0:24(笑声)
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0:24 - 0:30在我的实验室中,我可以用
这样的大炮击射岩石。 -
0:31 - 0:32(大炮射击)
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0:33 - 0:34(笑声)
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0:34 - 0:36在实验中,我能模拟
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0:36 - 0:40行星形成时的极端环境。
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0:41 - 0:45借助电脑模型,我可以
让所有的行星互相撞击, -
0:45 - 0:46让它们重生,
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0:47 - 0:48也可让它们毁灭。
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0:48 - 0:49(笑声)
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0:50 - 0:55我想弄明白地球
和月球是如何形成的, -
0:55 - 0:58而且地球为何
与其他行星如此不同。 -
0:59 - 1:03有关地球月球起源的主流观点
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1:03 - 1:05是“大碰撞理论”。
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1:06 - 1:09该理论认为,一个火星大小的
天体撞击了年轻的地球, -
1:09 - 1:15而环绕行星周围的
碎屑盘形成了月球。 -
1:16 - 1:19该理论能解释
有关月球的许多事, -
1:19 - 1:21但它有一个巨大的瑕疵:
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1:22 - 1:27它预言月球的大部分构成
来自那个火星大小的行星, -
1:27 - 1:30即地球和月球
是由不同物质组成的。 -
1:31 - 1:32但这与我们的发现大相径庭。
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1:33 - 1:37地球与月球其实
像一对孪生子。 -
1:38 - 1:42行星的基因秘钥写在
它们的元素同位素中, -
1:43 - 1:45而地球与月球
拥有相同的同位素。 -
1:46 - 1:50这说明地球和月球
是由相同物质构成的。 -
1:51 - 1:55地球和月球竟然是孪生子?
这太怪了。 -
1:55 - 1:58所有行星都由不同的物质构成,
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1:58 - 2:00所以它们都有不同的同位素,
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2:00 - 2:02它们的基因秘钥也不一样。
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2:03 - 2:07没有任何其他行星天体
有同样的基因关系。 -
2:08 - 2:10只有地球和月球是孪生子。
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2:12 - 2:14当我开始研究月球起源时,
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2:14 - 2:18已经有科学家尝试摈弃
“大碰撞理论”。 -
2:18 - 2:21他们认为,该理论完全无法解释
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2:21 - 2:24地球与月球之间的特殊关系。
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2:25 - 2:27我们都在尝试找到新的想法。
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2:28 - 2:31但问题是,没有什么更好的想法,
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2:32 - 2:35所有其他的想法漏洞更大。
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2:36 - 2:40因此,我们试图
去拯救“大碰撞理论”。 -
2:41 - 2:44团队中的一位年轻科学家
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2:44 - 2:47建议我们尝试
改变大碰撞中的自转: -
2:48 - 2:52也许将地球自转的速度提高后,
岩屑盘可以混入更多物质, -
2:52 - 2:54并解释月球的成因。
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2:55 - 2:57选中火星大小的撞击物
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2:57 - 2:59是因为它能够形成月球,
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2:59 - 3:02并形成地球上一天的时长。
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3:03 - 3:05人们非常喜欢模型的这一部分。
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3:06 - 3:10但是,倘若地球一天的时长
是由其他因素导致的呢? -
3:10 - 3:15那么,很多其他可能的
大碰撞都有可能生成月球。 -
3:16 - 3:19我很好奇会发生什么情况,
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3:19 - 3:24所以,我模拟了行星转速
加快后的大碰撞实验, -
3:24 - 3:26发现的确有可能
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3:26 - 3:30产生与行星物质相同的岩屑盘。
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3:31 - 3:33我们都非常兴奋,
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3:33 - 3:36也许,这可以解释月球起源。
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3:37 - 3:42问题是,我们也发现
这种可能性极小, -
3:42 - 3:45因为多数情况下,岩屑盘
与行星的物质是不一样的, -
3:45 - 3:48若如此形成了月球,
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3:48 - 3:51看起来像是天文巧合。
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3:52 - 3:55大家很难接受
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3:55 - 3:59月球和地球的特殊关系
仅仅是一个巧合。 -
4:01 - 4:04“大碰撞理论”依然无法解释,
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4:05 - 4:08我们仍在尝试
搞清月球的成因, -
4:10 - 4:14直到有一天,我发现自己弄錯了。
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4:15 - 4:20我和学生在研究行星高速
自转时大碰撞所产生的数据。 -
4:20 - 4:23那一天,我们其实
没思考有关月球的事, -
4:23 - 4:25我们在观察那个行星。
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4:25 - 4:27因为碰撞所产生的能量,
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4:27 - 4:30那个星球会变得超级热,
并会部分蒸发。 -
4:31 - 4:33但数据显示,不像是行星,
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4:34 - 4:35它看起来十分奇怪。
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4:35 - 4:38行星以一种奇怪的方式
与岩屑盘联结着。 -
4:39 - 4:42我忽然有了那种
超级兴奋的感觉: -
4:42 - 4:46当某件事看起来很不对劲时,
极有可能是个有趣的发现。 -
4:48 - 4:49在所有的计算中,
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4:49 - 4:52我都假设行星被一个
分离的岩屑盘所环绕。 -
4:53 - 4:55把计算岩屑盘的成分
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4:55 - 4:57作为测试大碰撞
是否生成月球的方法。 -
4:59 - 5:01但它看起来却不再那么简单,
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5:04 - 5:07我们犯的错在于
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5:07 - 5:11认为行星总是
其终极状态的样子, -
5:12 - 5:19直到那天,我才意识到大碰撞
创造出一种全新的天体。 -
5:21 - 5:23我有过很多次“恍然大悟”的时刻,
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5:24 - 5:25但這次却不是。
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5:25 - 5:26(笑声)
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5:26 - 5:29我完全不知道到底发生了什么。
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5:30 - 5:32在我面前的是这个奇怪的新型天体,
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5:32 - 5:35我的挑战则是弄清它是什么。
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5:36 - 5:39当你面对未知物時,
你会怎么做? -
5:40 - 5:42你该如何着手?
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5:43 - 5:45我们质疑所有事情:
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5:45 - 5:47什么才是行星?
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5:47 - 5:49什么情况下,
行星就不再是行星了? -
5:49 - 5:52我们玩索各种
脑洞大开的新想法。 -
5:53 - 5:55我们得摒弃旧的思考方式,
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5:55 - 5:59因为“玩”的性质,
我可以忘却所有数据、 -
5:59 - 6:01扔掉所有现实中的条条框框、
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6:01 - 6:03让我的思想去自由地探索。
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6:05 - 6:07我先在大脑中创建一个
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6:08 - 6:10让自己任意遐想的空间,
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6:11 - 6:15然后再在现实世界中
去测试这些想法, -
6:15 - 6:17并从中学习。
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6:19 - 6:22通过玩索,我们受益匪浅。
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6:23 - 6:26我把实验与电脑模型结合起来,
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6:26 - 6:29发现在多数大碰撞之后,
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6:29 - 6:31地球会变得滚烫,没有地表。
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6:31 - 6:35地球只有一层厚厚的气体,
愈深密度愈高, -
6:35 - 6:37这时的地球其实像木星一样,
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6:37 - 6:39表面没有任何固体。
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6:40 - 6:43但这只是问题的一部分,
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6:43 - 6:46而我想搞清整个问题。
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6:46 - 6:47我放手不了这个
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6:47 - 6:52弄清大碰撞到底
发生了什么的挑战, -
6:53 - 6:54为此,我花了大约两年的时间
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6:55 - 6:57去摒弃老思维,
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6:58 - 6:59并筑建新理论,
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7:00 - 7:02这些理论基于理解实验数据、
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7:03 - 7:05和弄清它对月球的影响。
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7:06 - 7:10我发现了一种新型天文物体,
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7:11 - 7:13它不是行星,
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7:13 - 7:15但它来自于行星。
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7:16 - 7:19行星,是受强大自引力作用
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7:19 - 7:21而呈球状的星体。
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7:21 - 7:23它作为一个整体进行自转。
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7:23 - 7:26温度越高,自转速度就越快,
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7:26 - 7:30赤道会越变越大,
直至到达临界点。 -
7:31 - 7:32一旦过了临界点,
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7:32 - 7:36在赤道附近的物质
会向外扩散形成岩屑盘, -
7:37 - 7:40此时,它也不再遵循
行星的所有规律。 -
7:40 - 7:43它再也无法自转,
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7:43 - 7:45随着不断变大,
其形状也会不断变化, -
7:45 - 7:47行星变成了一种全新的天体。
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7:49 - 7:52我们给这个发现起了个名字:
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7:53 - 7:54索内斯蒂亚(synestia),
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7:54 - 7:57用女神赫斯提亚来命名它,
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7:57 - 7:59她是古希腊神话中的家炉之神,
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7:59 - 8:01因为我们认为地球
就变成了这样的角色。 -
8:01 - 8:03词首“syn”意味着“一起”,
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8:03 - 8:06强调了所有物质之间的联结。
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8:07 - 8:11当热量和转速将行星推越了
球型天体的极限后, -
8:11 - 8:14行星就变成了索内斯蒂亚。
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8:16 - 8:18你们想看看索内斯蒂亚吗?
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8:18 - 8:20(欢呼)
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8:22 - 8:25这是其中的一个模拟视频,
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8:26 - 8:30因为之前的一次碰撞,
年轻的地球在快速自转。 -
8:31 - 8:34地球有些变形,但根据地表的水,
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8:34 - 8:36我们还认得出它是地球。
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8:37 - 8:41大碰撞带来的能量
让地球表层、水、大气层
、 -
8:41 - 8:42完全蒸发,
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8:42 - 8:46在短短几小时中,
所有的气体混合起来。 -
8:47 - 8:51我们发现许多大碰撞
会产生索内斯蒂亚, -
8:52 - 8:54但这些燃烧着的
炽热天体寿命不长。 -
8:54 - 8:58它们会降温,缩小,
并再次变回行星。 -
8:59 - 9:02在类似地球这样的
岩石行星在成长过程中, -
9:02 - 9:05可能会一次或数次
变成索内斯蒂亚。 -
9:07 - 9:13索内斯蒂亚为我们解决
月球起源提供了新途径, -
9:15 - 9:22我们提出,月球形成于一个
巨型、气化的索内斯蒂亚内部。 -
9:22 - 9:24月球形成于
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9:24 - 9:28岩石蒸汽凝结
而产生的岩浆雨。 -
9:29 - 9:32月球与地球间的特殊联系
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9:32 - 9:34是因为月球形成于地球内部,
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9:34 - 9:36那时,地球还是一个索内斯蒂亚。
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9:37 - 9:42月球在索内斯蒂亚内部
可能已公转了许久, -
9:42 - 9:43但我们无法观察到它。
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9:45 - 9:50而当索内斯蒂亚冷却缩小
到月球公转轨道以内时, -
9:50 - 9:51月球才出现在我们的视线中,
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9:55 - 9:57只有经历了几百年的冷却后,
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9:57 - 10:01索内斯蒂亚才会变成地球。
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10:03 - 10:05在我们的新理论中,
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10:05 - 10:08大碰撞形成了索内斯蒂亚,
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10:08 - 10:11而索内斯蒂亚分成两个新天体,
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10:11 - 10:16就是同位素相同的地球与月球。
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10:17 - 10:21索内斯蒂亚在宇宙各处都在发生,
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10:23 - 10:28通过想象他们的存在,我们
才刚刚意识到这个现象: -
10:28 - 10:33在我周围的世界中,
我还遗漏了什么? -
10:33 - 10:37我自己的臆测
还妨碍我看到什么其他信息? -
10:39 - 10:42下一次你赏月时,
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10:42 - 10:43请记住:
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10:43 - 10:45你认为自己知道的事,
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10:46 - 10:51也许正是让你发现真正
令人惊讶事情的好机会。 -
10:53 - 10:58(掌声)
- Title:
- 一个解释月球起源的新理论
- Speaker:
- 莎拉 · T. 斯图尔特
- Description:
-
地球和月球像是一对同卵双胞胎,它俩由同样的物质组成 ---- 这非常的奇怪,因为在所知的天体中,没有天体像它俩一样有这种化学关系。这种特殊关系是由什么造成的呢?为了探寻这个问题,天文科学家与麦克阿瑟天才奖获得者莎拉 · T. 斯图尔特发现了一种新型天体 ---- 索内斯蒂亚,并找到了一种解决月球起源之谜的新方法。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 11:10
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