WEBVTT

00:00:00.943 --> 00:00:02.364
我很高兴能在这里。

00:00:03.015 --> 00:00:04.703
很高兴你们也在这里，

00:00:04.727 --> 00:00:06.560
因为这会有点奇怪。

00:00:07.460 --> 00:00:09.565
我很高兴我们都在这里。

00:00:10.303 --> 00:00:13.156
我说的"这里"，并不是指这里，

00:00:14.831 --> 00:00:15.981
或者这里，

00:00:16.728 --> 00:00:17.880
而是这里。

00:00:17.904 --> 00:00:19.504
我指的是地球。

00:00:19.627 --> 00:00:23.570
我说的"我们"并不是指
我们坐在会场里的人，

00:00:23.594 --> 00:00:25.064
而是生命，

00:00:25.088 --> 00:00:26.537
地球上所有的生命。

NOTE Paragraph

00:00:26.561 --> 00:00:31.943
（笑声）

NOTE Paragraph

00:00:32.280 --> 00:00:34.271
从复杂的生命到单细胞的生命，

00:00:34.295 --> 00:00:36.619
从霉菌到蘑菇，

00:00:36.643 --> 00:00:38.021
到会飞的熊。

NOTE Paragraph

00:00:38.045 --> 00:00:39.411
（笑声）

00:00:41.736 --> 00:00:43.245
有趣的是，

00:00:43.269 --> 00:00:46.300
地球是我们已知的
唯一有生命的地方，

00:00:46.324 --> 00:00:48.201
870万种生物。

00:00:48.660 --> 00:00:49.914
我们曾经在其他星球寻找生命，

00:00:49.938 --> 00:00:52.035
或许没有尽全力，

00:00:52.059 --> 00:00:53.986
但我们确实没有发现过。

00:00:54.010 --> 00:00:56.286
地球是我们已知的
唯一有生命的地方，

00:00:57.318 --> 00:00:58.592
地球很特别吗？

00:00:59.591 --> 00:01:01.169
从我小时候起，

00:01:01.169 --> 00:01:03.323
我就一直想要知道这个问题的答案，

00:01:03.347 --> 00:01:05.379
我觉得这个会场里80%的人

00:01:05.403 --> 00:01:08.411
都曾经思考过同样的问题，
并且想要知道答案。

00:01:08.879 --> 00:01:11.046
为了知道是否有其他星球

00:01:11.070 --> 00:01:13.348
—在我们太阳系中或是之外的—

00:01:13.372 --> 00:01:14.830
能够支持生命的存在，

00:01:14.854 --> 00:01:18.051
第一步就是要理解生命需要什么。

NOTE Paragraph

00:01:18.575 --> 00:01:22.138
事实表明，
虽然地球上有着870万种生命，

00:01:22.162 --> 00:01:24.360
但生命的存在只需要三样东西。

00:01:25.032 --> 00:01:27.884
首先，所有地球上的生命都需要能量。

00:01:27.908 --> 00:01:31.393
复杂的生命，例如我们，
从太阳那里获得能量。

00:01:31.417 --> 00:01:33.518
但是在地底的生命则
通过其他方式，

00:01:33.542 --> 00:01:35.264
比如化学反应，来获得能量。

00:01:35.288 --> 00:01:36.843
在所有的星球上，

00:01:36.843 --> 00:01:39.036
都有很多能够获得能量的方式。

00:01:39.400 --> 00:01:40.556
另一方面，

00:01:40.580 --> 00:01:43.285
所有的生命都需要食物和营养。

00:01:43.741 --> 00:01:48.215
这看起来很难满足，尤其是
如果你想吃一个多汁的番茄。

NOTE Paragraph

00:01:48.239 --> 00:01:49.955
（笑声）

NOTE Paragraph

00:01:49.979 --> 00:01:53.045
但是，地球生命所需的全部营养

00:01:53.069 --> 00:01:55.099
都只基于六种化学元素，

00:01:55.123 --> 00:01:57.091
这些元素在太阳系中

00:01:57.091 --> 00:01:59.487
所有的星体上都可以找到。

00:02:00.537 --> 00:02:02.728
中间那幅图中的东西

00:02:02.728 --> 00:02:05.742
反而是最难得到的。

00:02:05.766 --> 00:02:07.658
不是那只鹿，而是水。

NOTE Paragraph

00:02:07.682 --> 00:02:10.463
（笑声）

NOTE Paragraph

00:02:11.285 --> 00:02:13.079
虽然那只鹿也很酷。

NOTE Paragraph

00:02:13.103 --> 00:02:14.261
（笑声）

NOTE Paragraph

00:02:14.285 --> 00:02:19.820
并且不是固态，也不是气态的水，
而是液态的水。

00:02:20.748 --> 00:02:23.201
水是所有生命的前提。

00:02:23.680 --> 00:02:27.016
很多太阳系的天体上没有液态水，

00:02:27.040 --> 00:02:28.676
所以就可以排除了。

00:02:28.700 --> 00:02:31.693
其他的太阳系天体可能有充足的液态水，

00:02:31.717 --> 00:02:33.052
甚至比地球上还多，

00:02:33.076 --> 00:02:35.526
但是那些水被阻隔在冰盖下面，

00:02:35.550 --> 00:02:37.811
因此很难得到并加以利用。

00:02:37.835 --> 00:02:40.554
即使那里有生命，我们也很难找到。

NOTE Paragraph

00:02:41.475 --> 00:02:44.470
所以只需要考虑
剩下的很少几个星球。

00:02:44.494 --> 00:02:46.923
让我们进一步简化，

00:02:46.947 --> 00:02:50.288
先只考虑星球表面上
存在液态水的问题。

00:02:50.312 --> 00:02:53.268
在太阳系中，只有三个星球的表面

00:02:53.292 --> 00:02:55.874
可能存在液态水，

00:02:55.898 --> 00:03:00.724
按照距离太阳的远近，
他们是：金星、地球、火星。

00:03:01.265 --> 00:03:04.637
你需要一个让水保持液态的大气层，

00:03:04.661 --> 00:03:07.039
需要非常小心这个大气层，

00:03:07.063 --> 00:03:10.475
不能太多，不能太厚，不能太热，

00:03:10.499 --> 00:03:13.404
因为如果太热，像金星一样，

00:03:13.428 --> 00:03:15.165
就无法保持液态水。

00:03:15.189 --> 00:03:19.142
但如果大气太少，太薄或太冷，

00:03:19.166 --> 00:03:21.190
结果就像火星，太冷。

00:03:21.865 --> 00:03:24.340
所以金星太热，火星太冷，

00:03:24.364 --> 00:03:25.528
地球刚刚好。

00:03:25.552 --> 00:03:29.027
从我身后的图片，你很容易看出

00:03:29.051 --> 00:03:31.648
哪个星球能让生命存活。

00:03:32.296 --> 00:03:33.896
这是个“金发姑娘问题”，

00:03:33.920 --> 00:03:36.410
即使是小孩子也会明白。

NOTE Paragraph

00:03:37.452 --> 00:03:38.632
但是，

00:03:39.450 --> 00:03:41.482
我想提醒你们，

00:03:41.482 --> 00:03:45.356
金发姑娘的故事中，
有两件我们不太在意的事，

00:03:45.380 --> 00:03:47.476
在这里却非常关键。

00:03:48.056 --> 00:03:49.206
第一：

00:03:50.311 --> 00:03:53.063
如果金发姑娘走进房间的时候，

00:03:53.063 --> 00:03:55.841
熊妈妈的碗太凉，

00:03:56.642 --> 00:03:58.785
是否意味着碗会一直很凉呢？

00:03:59.825 --> 00:04:03.093
会不会某一个时间，
它的温度会变得刚刚好呢？

00:04:03.650 --> 00:04:06.235
金发姑娘走进房间的时间，

00:04:06.235 --> 00:04:08.687
决定了我们能获得什么样的答案。

00:04:09.114 --> 00:04:10.844
对于行星是同样的道理，

00:04:10.868 --> 00:04:12.894
他们不是一成不变的，他们在改变，

00:04:12.918 --> 00:04:14.660
在变化，在发展。

00:04:14.684 --> 00:04:16.727
大气层也是一样。

00:04:16.751 --> 00:04:18.453
我举个例子，

NOTE Paragraph

00:04:18.477 --> 00:04:20.479
这是我最喜欢的一张火星的照片，

00:04:20.503 --> 00:04:23.634
它的分辨率不算最高，
也不算最漂亮，

00:04:23.658 --> 00:04:25.161
也不是最近的照片，

00:04:25.185 --> 00:04:28.679
但它展示了火星表面的河床。

00:04:29.320 --> 00:04:31.904
这些河床是由流动的液态水，

00:04:33.515 --> 00:04:38.401
经过成千上万年的侵蚀所形成。

00:04:38.425 --> 00:04:40.043
但如今火星上不会再形成河床了，

00:04:40.067 --> 00:04:42.548
现在火星的大气层太薄太冷，

00:04:42.572 --> 00:04:44.713
液态水已经无法稳定存在。

00:04:44.737 --> 00:04:49.085
这张图显示了火星大气的变化，

00:04:49.109 --> 00:04:51.141
并且是巨大的变化。

00:04:51.714 --> 00:04:56.523
它从一个我们认为
可居住的状态变化而来，

00:04:56.547 --> 00:05:00.137
因为它很久以前呈现出了
那三个生命存活的要素。

00:05:01.049 --> 00:05:05.885
那个可以维持液态水的
大气层哪去了？

NOTE Paragraph

00:05:05.885 --> 00:05:09.332
一种观点是大气逃逸到了太空，

00:05:09.356 --> 00:05:13.404
大气粒子获得了脱离星球重力的能量，

00:05:13.404 --> 00:05:16.413
逃逸到太空，再也无法回来。

00:05:16.437 --> 00:05:19.125
在所有存在大气层的天体上都会发生。

00:05:19.149 --> 00:05:20.321
彗星的尾巴，

00:05:20.345 --> 00:05:23.602
就是大气逃逸的一种直观表现。

00:05:23.626 --> 00:05:27.035
但金星同样有正在逃逸的大气层，

00:05:27.059 --> 00:05:28.719
火星和地球也一样，

00:05:28.743 --> 00:05:31.711
只是逃逸的程度和规模的问题。

00:05:32.092 --> 00:05:34.768
我们希望计算出逃逸的速度，

00:05:34.792 --> 00:05:36.908
以解释这种变迁。

NOTE Paragraph

00:05:36.932 --> 00:05:39.543
大气如何获得逃逸的能量？

00:05:39.567 --> 00:05:41.698
粒子是怎么获得足够能量的？

00:05:41.722 --> 00:05:44.907
简而言之有两种方式，

00:05:44.931 --> 00:05:46.082
第一，太阳光。

00:05:46.106 --> 00:05:49.518
太阳发出的光可以被大气粒子吸收

00:05:49.542 --> 00:05:51.256
并被加温。

00:05:51.280 --> 00:05:53.388
是的，我在跳舞，但它们…

NOTE Paragraph

00:05:53.412 --> 00:05:54.883
（笑声）

NOTE Paragraph

00:05:55.693 --> 00:05:57.605
天哪，我结婚那天都没跳过舞。

NOTE Paragraph

00:05:57.629 --> 00:05:59.121
（笑声）

NOTE Paragraph

00:05:59.145 --> 00:06:02.148
通过加温，它们获得了冲破星球重力

00:06:02.172 --> 00:06:04.672
以逃逸的足够能量。

00:06:04.696 --> 00:06:07.858
它们可以获得能量的第二种方式是，
太阳风。

00:06:07.882 --> 00:06:12.908
太阳表面会发射出例子、质量、材料，

00:06:12.932 --> 00:06:15.336
它们以400千米每秒的速度

00:06:15.360 --> 00:06:17.145
在太阳系中冲撞，

00:06:17.169 --> 00:06:19.763
有太阳风暴时会更快。

00:06:19.787 --> 00:06:22.509
它们在星际空间中，

00:06:22.533 --> 00:06:24.979
朝着行星和大气层飞奔，

00:06:25.003 --> 00:06:28.508
它们也会为大气粒子
的逃逸提供能量。

NOTE Paragraph

00:06:29.182 --> 00:06:31.151
我对这个很感兴趣，

00:06:31.175 --> 00:06:32.888
因为这会和可居住相关。

00:06:33.378 --> 00:06:36.510
我刚才提到金发姑娘故事中

00:06:36.534 --> 00:06:39.518
有两个我们需要关注的问题，

00:06:39.542 --> 00:06:41.781
第二个问题会更微妙。

00:06:41.805 --> 00:06:44.593
如果熊爸爸的碗太烫，

00:06:46.180 --> 00:06:49.414
而熊妈妈的碗太凉，

00:06:51.057 --> 00:06:53.811
如果按这个规律，

00:06:53.811 --> 00:06:56.877
熊宝宝的碗不是应该更凉吗？

00:06:58.195 --> 00:07:00.507
这件你一直没怀疑的事，

00:07:00.531 --> 00:07:03.601
如果仔细一想，可能没那么简单。

00:07:04.513 --> 00:07:08.541
当然，
大气温度取决于行星和太阳的距离，

00:07:08.565 --> 00:07:10.831
这也决定了可居住性。

00:07:10.855 --> 00:07:13.785
但可能有其他我们需要考虑的事，

00:07:13.809 --> 00:07:15.425
可能碗本身，

00:07:15.449 --> 00:07:18.505
也可以决定故事的结局，

00:07:18.529 --> 00:07:19.829
这恰恰是事实。

NOTE Paragraph

00:07:20.765 --> 00:07:23.630
我讲一个不太一样的特性，

00:07:23.654 --> 00:07:25.895
它可以影响这三个行星的可居住性，

00:07:26.422 --> 00:07:29.016
但由于我的一点私心，
因为这是我自己的研究，

00:07:29.040 --> 00:07:32.628
并且遥控器在我这儿
而不在你们手里，

NOTE Paragraph

00:07:32.652 --> 00:07:33.658
（笑声）

NOTE Paragraph

00:07:33.682 --> 00:07:35.791
我想花一两分钟

00:07:35.815 --> 00:07:37.112
聊一下磁场。

00:07:37.715 --> 00:07:40.247
地球有磁场，而金星和火星没有。

00:07:40.825 --> 00:07:43.948
磁场是从星球的内部产生，

00:07:43.972 --> 00:07:47.689
由电荷驱动旋转的流体，

00:07:47.713 --> 00:07:50.618
形成了地球周围的
巨大而古老的磁场。

00:07:50.642 --> 00:07:53.038
你用指南针可以分辨出哪里是北，

00:07:53.062 --> 00:07:54.556
但金星和火星没有磁场，

00:07:54.580 --> 00:07:56.494
如果你在金星和火星上用指南针，

00:07:56.518 --> 00:07:57.914
恭喜，你迷路了。

NOTE Paragraph

00:07:57.938 --> 00:07:59.841
（笑声）

NOTE Paragraph

00:07:59.865 --> 00:08:01.905
这会影响可居住性吗？

00:08:03.175 --> 00:08:04.477
会怎么影响？

00:08:05.024 --> 00:08:09.738
有些科学家认为
行星的磁场为大气层提供保护，

00:08:10.071 --> 00:08:14.876
通过力场效应影响带电粒子，

00:08:15.289 --> 00:08:17.989
从而改变太阳风粒子的方向。

00:08:18.362 --> 00:08:21.989
我倒喜欢把它比喻成
食品柜台的防喷嚏罩。

NOTE Paragraph

00:08:22.013 --> 00:08:24.292
（笑声）

NOTE Paragraph

00:08:24.962 --> 00:08:28.343
是的，我的同事看到这个后，

00:08:28.367 --> 00:08:30.911
会发现这是我们圈里有史以来

00:08:30.935 --> 00:08:33.214
第一次把太阳风等同成喷嚏口水。

NOTE Paragraph

00:08:33.238 --> 00:08:34.888
（笑声）

NOTE Paragraph

00:08:36.978 --> 00:08:41.403
因此，地球可能因为存在磁场，

00:08:41.403 --> 00:08:43.726
而被保护了数十亿年，

00:08:43.750 --> 00:08:45.723
使得大气层无法逃逸。

00:08:45.747 --> 00:08:47.854
然而火星没有受到这样的保护，

00:08:47.878 --> 00:08:49.720
因为没有磁场，

00:08:49.744 --> 00:08:51.696
经历了数十亿年，

00:08:51.720 --> 00:08:53.900
足够的大气层逃逸出去

00:08:53.924 --> 00:08:56.517
使得它变成了不可居住的星球，

00:08:56.541 --> 00:08:58.207
就是今天我们看到的样子。

NOTE Paragraph

00:08:59.059 --> 00:09:02.048
其他科学家认为磁场

00:09:02.072 --> 00:09:04.235
更像是船上的帆，

00:09:04.958 --> 00:09:09.995
让行星可以通过太阳风
获得更多能量，

00:09:10.019 --> 00:09:13.291
比星球自己产生的更多。

00:09:13.315 --> 00:09:15.806
船帆可能从太阳风中收集能量。

00:09:15.830 --> 00:09:18.496
但磁场从太阳风中吸收能量，

00:09:18.520 --> 00:09:21.764
会让更多的大气逃逸。

00:09:21.788 --> 00:09:24.042
这个想法还有待验证，

00:09:24.066 --> 00:09:26.831
但它的影响和原理也是显而易见的。

00:09:27.150 --> 00:09:28.301
因为我们知道，

00:09:28.325 --> 00:09:32.240
太阳风中的能量会被存储到
地球的大气中。

00:09:32.599 --> 00:09:35.988
这些能量随着磁场被导入两极，

00:09:36.400 --> 00:09:38.536
形成绚丽无比的极光。

00:09:38.560 --> 00:09:41.216
如果你体验过，那真是非常壮丽。

00:09:41.240 --> 00:09:43.246
我们知道能量正在源源不断的进入，

00:09:43.270 --> 00:09:46.303
我们也试着测量有多少粒子跑出去，

00:09:46.327 --> 00:09:49.365
以及磁场是不是在影响这个过程。

NOTE Paragraph

00:09:50.722 --> 00:09:53.102
所以我刚刚抛给各位一个问题，

00:09:53.126 --> 00:09:54.672
但我还没有答案，

00:09:54.696 --> 00:09:55.972
我们没有答案，

00:09:56.702 --> 00:09:59.059
但我们正在努力。
我们怎么做的呢？

00:09:59.083 --> 00:10:01.381
我们往三颗行星都发射了航天器。

00:10:01.405 --> 00:10:02.881
有些已经在轨运行了，

00:10:02.905 --> 00:10:05.977
包括正围绕火星运行的
MAVEN 航天器，

00:10:06.001 --> 00:10:09.533
这个项目由这里的
科罗拉多大学主导，

00:10:09.557 --> 00:10:11.366
我也参与了这个项目。

00:10:11.390 --> 00:10:13.672
它被设计用来观测大气逃逸，

00:10:14.022 --> 00:10:16.496
在金星和地球，
我们也有类似的测量项目。

00:10:16.953 --> 00:10:18.618
一旦我们完成测量，

00:10:18.642 --> 00:10:21.517
综合分析这些数据，我们就可以了解

00:10:21.541 --> 00:10:24.122
这三颗行星是如何与他们的太空环境

00:10:24.122 --> 00:10:26.144
以及自身周围的环境相互作用。

00:10:26.168 --> 00:10:30.580
我们也可以清楚，
磁场对可居住性是否关键。

NOTE Paragraph

00:10:30.896 --> 00:10:33.161
一旦我们有了答案，
你们为什么会在意？

00:10:33.185 --> 00:10:34.485
我是说，我很在意…

00:10:36.128 --> 00:10:38.134
财务上很在意，但也确实很在意…

NOTE Paragraph

00:10:38.158 --> 00:10:40.000
（笑声）

NOTE Paragraph

00:10:40.763 --> 00:10:42.681
首先，这个问题的答案

00:10:42.705 --> 00:10:44.808
会告诉我们更多关于
这三颗行星的事情，

00:10:44.832 --> 00:10:45.992
金星、地球、火星，

00:10:46.016 --> 00:10:48.927
不只是它们今天如何与
周边环境互相作用，

00:10:48.951 --> 00:10:50.878
更多是几十亿年前的情形，

00:10:50.902 --> 00:10:52.964
很久以前它们是否是可居住的。

00:10:52.988 --> 00:10:54.632
它会告诉更多关于围绕着我们、

00:10:54.656 --> 00:10:56.651
与我们息息相关的大气层的事情。

00:10:57.127 --> 00:10:59.311
此外，从这些行星身上学到的经验，

00:10:59.335 --> 00:11:01.356
可以用在其他任何星球的大气层。

00:11:02.485 --> 00:11:05.398
包括我们正在观测的
其他恒星系的行星，

00:11:05.422 --> 00:11:10.057
比如，建造并管理于博尔德的
开普勒望远镜，

00:11:10.433 --> 00:11:12.148
近几年一直在观测

00:11:12.148 --> 00:11:14.989
一块邮票大小的天空区域，

00:11:15.013 --> 00:11:17.241
它已经发现了几千颗行星，

00:11:17.265 --> 00:11:20.178
仅仅在一块邮票大小的天空，

00:11:20.202 --> 00:11:24.291
和别的区域并没有什么不同。

NOTE Paragraph

00:11:24.815 --> 00:11:26.625
在这20年里，

00:11:26.649 --> 00:11:30.686
我们从对太阳系外的行星一无所知，

00:11:30.710 --> 00:11:32.463
到目前我们知道这么多，

00:11:32.487 --> 00:11:35.626
以至于我们不知道该从哪一个下手。

00:11:37.269 --> 00:11:39.529
每一条线索都很重要。

00:11:40.539 --> 00:11:44.123
事实上，从开普勒的观测

00:11:44.147 --> 00:11:46.276
以及其他类似的观测中，

00:11:46.300 --> 00:11:47.469
我们目前相信，

00:11:47.493 --> 00:11:52.192
仅在银河系的2000亿颗恒星中，

00:11:52.786 --> 00:11:57.900
通常每颗恒星都至少有一颗行星。

00:11:58.819 --> 00:12:00.322
除此之外，

00:12:00.346 --> 00:12:06.047
这些行星中，
据估算有400亿至1000亿颗

00:12:06.071 --> 00:12:10.333
可以被定义为可居住的，

00:12:11.139 --> 00:12:13.511
这仅仅是在我们的银河系。

NOTE Paragraph

00:12:14.590 --> 00:12:16.627
我们在观察这些行星，

00:12:16.651 --> 00:12:19.135
但我们还不知道哪些是适合居住的。

00:12:19.159 --> 00:12:22.765
就像被困在这个红点上一样，

NOTE Paragraph

00:12:22.789 --> 00:12:23.960
（笑声）

NOTE Paragraph

00:12:23.984 --> 00:12:25.216
在台上，

00:12:26.178 --> 00:12:30.320
并且知道这外面有其他的世界，

00:12:31.042 --> 00:12:34.458
拼命想要了解它们，

00:12:35.174 --> 00:12:39.108
想调查并找到是否有那么一两个

00:12:39.132 --> 00:12:41.242
和你有点像。

00:12:42.244 --> 00:12:44.803
但你做不到，
你还无法到达那里。

00:12:44.827 --> 00:12:48.820
所以你只能用你身边的工具，

00:12:48.844 --> 00:12:50.139
金星，地球，火星，

00:12:50.163 --> 00:12:52.976
用他们来推演其他的情况，

00:12:53.000 --> 00:12:57.696
并祈祷你正在做有意义的尝试，

00:12:57.720 --> 00:13:00.838
你将可以做出最佳的判断，

00:13:00.862 --> 00:13:03.261
关于哪些星球可居住，哪些不可以。

NOTE Paragraph

00:13:04.139 --> 00:13:06.854
最终，至少是目前，

00:13:06.878 --> 00:13:10.335
这是我们的红点，就在这里。

00:13:10.376 --> 00:13:13.712
这是我们唯一知道的宜居的星球，

00:13:13.736 --> 00:13:16.927
虽然可能很快就会发现还有其他的。

00:13:16.951 --> 00:13:19.687
但目前，这是唯一宜居的星球，

00:13:19.711 --> 00:13:21.513
这是我们的红点。

00:13:21.976 --> 00:13:23.816
我很高兴我们在这里。

NOTE Paragraph

00:13:24.507 --> 00:13:25.682
谢谢。

NOTE Paragraph

00:13:25.706 --> 00:13:28.937
（掌声）