月球是從哪裡來的?一個新理論
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0:00 - 0:01(掌聲)
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0:01 - 0:03沒有人喜歡犯錯。
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0:04 - 0:07而我犯了個超級大錯。
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0:08 - 0:13我找出了我做錯什麼,
後續導致了一個發現, -
0:13 - 0:16完全改變了我們對於
地球和月球的看法。 -
0:18 - 0:19我是行星科學家,
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0:19 - 0:23我最愛做的事情就是
把行星撞在一起。 -
0:23 - 0:24(笑聲)
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0:24 - 0:30在我的實驗室,我可以用
像這樣的大砲對岩石開火。 -
0:31 - 0:32(大砲開火)
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0:33 - 0:34(笑聲)
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0:34 - 0:37依我的經驗,我可以產生出
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0:37 - 0:40在行星形成時的極端條件。
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0:41 - 0:45用電腦模型,我可以
讓行星整個相撞, -
0:45 - 0:46讓它們長大,
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0:47 - 0:48或是我也可以摧毀它們。
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0:48 - 0:49(笑聲)
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0:50 - 0:55我想要了解,如何能
製造出地球和月球, -
0:55 - 0:58以及為什麼地球
和其他行星如此不同。 -
0:59 - 1:03關於地球和月球最初
如何形成的主要想法是 -
1:03 - 1:05所謂的「大碰撞說」。
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1:06 - 1:09這個理論是火星大小的天體
撞擊了年輕的地球, -
1:09 - 1:15而月球是從該行星的盤狀分佈
碎片殘駭所形成。 -
1:16 - 1:19這個理論能解釋許多月球的狀況,
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1:19 - 1:21但它有個巨大的瑕疵:
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1:22 - 1:27它預測,月球的主要成分
是那個火星大小的行星, -
1:27 - 1:30所以地球和月球是用
不同的材料生成的。 -
1:31 - 1:32但,我們看到的並非如此。
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1:33 - 1:37地球和月球其實像是同卵雙胞胎。
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1:38 - 1:43行星的基因碼是寫在
元素的同位素中。 -
1:43 - 1:45地球和月球有相同的同位素。
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1:46 - 1:50那就表示,地球和月球
是用同樣的材料生成的。 -
1:51 - 1:55地球和月球是雙胞胎,
這是很奇怪的事。 -
1:55 - 1:58所有的行星都是由
不同的材料生成的, -
1:58 - 2:00所以它們都有不同的同位素,
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2:00 - 2:02它們都有自己的基因碼。
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2:03 - 2:07沒有任何其他行星體
有相同的基因關係。 -
2:08 - 2:10只有地球和月球是雙胞胎。
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2:12 - 2:14當我開始研究月球的起源時,
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2:14 - 2:18有些科學家想要推翻
整個大碰撞說。 -
2:18 - 2:21他們不認為這個理論能夠解釋
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2:21 - 2:24地球和月球之間的特殊關係。
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2:25 - 2:27我們都在試圖提出新的想法。
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2:28 - 2:31問題是,沒有其他更好的想法。
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2:32 - 2:35所有其他想法都有更大的瑕疵。
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2:36 - 2:40所以,我們在試圖拯救大碰撞說。
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2:41 - 2:44我的團隊中有一位
年輕的科學家建議, -
2:44 - 2:48我們可以試著改變
大碰撞說的自轉。 -
2:48 - 2:52也許讓地球自轉速度更快,
就能混合更多材料, -
2:52 - 2:54並能解釋月球的形成。
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2:55 - 2:57撞擊地球的火星大小行星
已經被選定, -
2:57 - 2:59因為它可以形成月球,
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2:59 - 3:02並形成地球白天時間的長度。
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3:03 - 3:05大家真的很喜歡模型的這個部分。
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3:06 - 3:10但,如果地球的白天時間長度
是由其他因素決定的呢? -
3:10 - 3:15那麼,就會有更多大碰撞
都有可能形成月球。 -
3:16 - 3:19我很好奇可能發生的狀況,
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3:19 - 3:23所以我試著模擬
自轉更快速的大碰撞, -
3:24 - 3:26我發現,的確有可能
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3:26 - 3:30用這個行星的材料組合
來生成一個盤。 -
3:31 - 3:33我們相當興奮。
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3:33 - 3:36也許這種方式就能解釋月球。
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3:37 - 3:42問題是,我們也發現,
這實在不太可能發生。 -
3:42 - 3:45通常,生成的盤
都和這個星球不同, -
3:45 - 3:48看起來,若要用這種方式
生成我們的月球, -
3:48 - 3:51那會是天文學上的巧合,
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3:52 - 3:55大家很難接受
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3:55 - 3:59月球和地球的特殊關聯只是個意外。
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4:01 - 4:04大碰撞理論仍然在困境中,
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4:05 - 4:08我們仍然在試圖想出
月球是怎麼生成的。 -
4:10 - 4:14接著,有一天,我發現了我的錯誤。
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4:15 - 4:20我和我的學生在看
快速自轉大碰撞的資料。 -
4:20 - 4:23那天,我們其實
並沒有在想月球的問題, -
4:23 - 4:25我們是在看那個行星。
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4:25 - 4:28因為撞擊的能量,
那個星球變得超級熱, -
4:28 - 4:30且有部分已經蒸發。
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4:31 - 4:33但那資料看起來並不像個行星。
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4:34 - 4:35它看起來相當奇怪。
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4:35 - 4:38這個行星和盤有著奇怪的連結。
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4:39 - 4:42我有種超興奮的感覺,
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4:42 - 4:46當有非常不對勁的狀況時,
可能會有很有趣的發現。 -
4:48 - 4:49在我所有的計算中,
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4:49 - 4:53我都假設有一個行星,
它周圍有一個分開的盤。 -
4:53 - 4:55我們測試碰撞是否能夠
生成月球的方式, -
4:55 - 4:57就是計算那個盤中有什麼。
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4:59 - 5:01但,看起來不再是那麼簡單了。
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5:04 - 5:07我們犯的錯
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5:07 - 5:11是認為行星看起來
一定會是行星的樣子。 -
5:12 - 5:15那天,我知道
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5:15 - 5:19大碰撞產生出來的是全新的東西。
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5:21 - 5:23我有過靈光一現的時刻。
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5:24 - 5:26這個時刻並非其中之一。(笑聲)
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5:26 - 5:29我真的不知道到底怎麼回事。
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5:30 - 5:32我前面有著這個奇怪的新物體,
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5:32 - 5:35面對著要試圖搞懂它的挑戰。
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5:36 - 5:39當你面對未知時,該怎麼做?
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5:40 - 5:42到底要如何開始?
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5:43 - 5:45我們質疑一切:
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5:45 - 5:47什麼是行星?
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5:47 - 5:49何時行星不再算是行星?
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5:49 - 5:52我們開始玩新的想法。
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5:53 - 5:55我們得要擺脫過去的思考方式,
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5:55 - 5:59透過「玩」,我可以
丟掉所有的資料、 -
5:59 - 6:01真實世界中的所有規則,
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6:01 - 6:03解放我的大腦,讓它去探索。
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6:05 - 6:07我製造了一個心智空間,
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6:08 - 6:10在那裡,我可以嘗試
無法無天的想法, -
6:11 - 6:15接著把這些想法
帶回真實世界做測試, -
6:15 - 6:17我能學習。
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6:19 - 6:22透過「玩」,我們學了好多。
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6:23 - 6:26我把我的實驗室實驗
和電腦模型結合, -
6:26 - 6:29發現在大部分大碰撞之後,
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6:29 - 6:31地球都非常熱,熱到沒有表面。
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6:31 - 6:35只有一層很深層的氣體,
越深的地方密度越高。 -
6:35 - 6:37地球本來可能像木星一樣。
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6:37 - 6:39沒有立足之地。
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6:40 - 6:43那只是問題的一部分。
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6:43 - 6:46我想要了解整個問題。
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6:46 - 6:49我無法放手這個挑戰,我想要想通
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6:49 - 6:52在大碰撞中到底發生了什麼事。
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6:53 - 6:54花了近兩年時間,
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6:55 - 6:57不斷把舊想法丟棄,
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6:58 - 6:59建立新想法,
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7:00 - 7:02我們才了解了那些資料,
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7:03 - 7:05搞懂那對月球的意涵是什麼。
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7:06 - 7:10我發現了一種新的天文物體。
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7:11 - 7:13它不是行星。
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7:13 - 7:15它是由行星生成的。
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7:16 - 7:18行星是一個天體,它自己的重力
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7:18 - 7:21強到可以讓它形成圓形的形狀。
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7:21 - 7:23它會形成一個整體一起自轉。
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7:23 - 7:26若讓它更熱,自轉更快,
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7:26 - 7:30赤道就會越來越大,
直到達到臨界點。 -
7:31 - 7:32若超過了臨界點,
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7:32 - 7:36赤道的材料會散佈成盤狀。
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7:37 - 7:40現在,它就打破了
所有身為行星的規則。 -
7:40 - 7:43它不再能整體一起自轉了。
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7:43 - 7:45隨著它越長越大,
它的形狀不斷改變; -
7:45 - 7:47這個行星變成了某種新東西。
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7:49 - 7:52我們把這項發現命名為:
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7:53 - 7:54索內斯蒂亞(synestia)。
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7:54 - 7:57我們採用的是女神
Hestia 的名字, -
7:57 - 7:59掌管爐灶和家庭的希臘女神,
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7:59 - 8:01因為我們認為地球
變成了這樣的角色。 -
8:01 - 8:06字首 syn 意思是「全部一起」,
強調所有材料之間的連結。 -
8:07 - 8:11當高熱與自轉速度將一個行星
推過了圓球形的極限時, -
8:11 - 8:14它就變成了索內斯蒂亞。
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8:16 - 8:18你們想要看看索內斯蒂亞嗎?
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8:18 - 8:20(歡呼)
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8:22 - 8:25這裡透過視覺呈現出來的
是我的其中一項模擬, -
8:26 - 8:28年輕的地球已經因為
先前的大碰撞而在快速自轉, -
8:30 - 8:33它的形狀變形了,但仍然
可以認出這是我們的星球, -
8:34 - 8:36因為它的表面有水。
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8:37 - 8:39碰撞的能量讓蒸發了地表、
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8:40 - 8:42水、大氣,
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8:43 - 8:45只花了幾個小時的時間
就把所有的氣體混合在一起。 -
8:47 - 8:50我們發現,許多大碰撞
會產生索內斯蒂亞, -
8:52 - 8:54但這些燃燒、明亮的物體
沒有很長的生命。 -
8:55 - 8:57它們會冷卻、縮小,轉變回行星。
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8:59 - 9:01當像地球這種岩石行星在成長時,
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9:03 - 9:05可能會有一次或數次
轉變為索內斯蒂亞。 -
9:07 - 9:13索內斯蒂亞讓我們有了一個新方法
可以解決月球起源的問題。 -
9:15 - 9:16我們提出,
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9:16 - 9:22月球是在一個大型、
蒸汽的索內斯蒂亞中形成的。 -
9:22 - 9:25岩石蒸汽濃縮成岩漿雨,
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9:25 - 9:28月球則從岩漿雨中生成。
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9:29 - 9:31月球和地球的連結會如此特殊,
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9:32 - 9:34是因為月球在地球內部形成,
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9:34 - 9:36當時地球是個索內斯蒂亞。
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9:37 - 9:42月球有可能在這個索內斯蒂亞
內部運行了很多年, -
9:42 - 9:43這時是看不見的。
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9:45 - 9:49當索內斯蒂亞在月球軌道
內部冷卻並縮小時, -
9:49 - 9:51月球就顯現出來了。
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9:55 - 9:58這個索內斯蒂亞再經過
數百年的冷卻之後, -
9:58 - 10:01就轉變成了地球。
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10:03 - 10:05在我們的新理論中,
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10:05 - 10:08大碰撞造成了一個索內斯蒂亞,
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10:08 - 10:11而這個索內斯蒂亞
分開成了兩個新天體, -
10:11 - 10:16創造出我們的地球和月球,
且讓它們擁有相同的同位素。 -
10:17 - 10:21在宇宙各處都有
索內斯蒂亞被創造出來。 -
10:23 - 10:28我們會了解這件事,是因為
我們在我們的想像中找到它們: -
10:28 - 10:33在我周遭的世界中,
我還遺漏了什麼? -
10:33 - 10:37有什麼是被我自己的假設
給遮蔽了,讓我無法看見? -
10:39 - 10:42下次當你抬頭看月亮時,
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10:42 - 10:43別忘了:
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10:43 - 10:45你認為你知道的事,
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10:46 - 10:51也許會是發現驚人新事物的機會。
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10:53 - 10:58(掌聲)
- Title:
- 月球是從哪裡來的?一個新理論
- Speaker:
- 莎菈 T. 史都華
- Description:
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地球和月球就像是一模一樣的雙胞胎,成份是完全相同的材料——這是非常奇怪的現象,因為就我們所知,沒有任何其他天體會有這種化學關係。這麼特別的連結,是怎麼產生的?行星科學家及麥克阿瑟「天才獎」得主莎菈 T. 史都華在尋找答案時,發現了一種新的天體——索內斯蒂亞——以及解決月球起源之謎的新方法。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 11:10
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