WEBVTT

00:00:17.060 --> 00:00:20.035
当你在晚上仰望星空之时，

00:00:20.060 --> 00:00:21.516
眼前的美景往往会让你惊讶。

00:00:21.540 --> 00:00:22.996
那太美了。

00:00:23.020 --> 00:00:26.116
但能令你更惊讶的却是那些你看不到的东西，

00:00:26.140 --> 00:00:27.516
因为据我们所知，

00:00:27.540 --> 00:00:30.916
每一颗恒星或者说差不多每一颗恒星旁边，

00:00:30.940 --> 00:00:32.195
都有一颗

00:00:32.220 --> 00:00:33.420
或几颗行星。

00:00:34.420 --> 00:00:36.516
这张照片未呈现的

00:00:36.540 --> 00:00:38.676
是我们所知的

00:00:38.700 --> 00:00:40.100
在太空中的所有行星。

00:00:40.580 --> 00:00:42.120
但当我们想到行星的时候，

00:00:42.120 --> 00:00:45.676
我们总是会想起些遥远且迥异的星球。

00:00:45.700 --> 00:00:48.116
可我们本身就待在一颗行星上啊。

00:00:48.140 --> 00:00:51.436
地球上令人惊叹的事物是那么多，
以至于我们竭尽全力，

00:00:51.460 --> 00:00:55.636
要在浩瀚无垠的宇宙中，
找寻到一颗类似的星球。

00:00:55.660 --> 00:00:59.156
而且随着我们不断找寻，
我们不断惊叹。

00:00:59.180 --> 00:01:03.396
可我想告诉你们一件发生
在地球上的惊叹之事：

00:01:03.420 --> 00:01:06.156
每过一分钟，

00:01:06.180 --> 00:01:08.596
就有400磅氢气，

00:01:08.620 --> 00:01:11.236
与大约7磅的氦气，

00:01:11.260 --> 00:01:14.100
从地球大气层外漏到太空中。

00:01:15.100 --> 00:01:19.060
这些气体是 “一去不复返”。

00:01:19.740 --> 00:01:22.756
而氢气、氦气和其他许多气体，

00:01:22.780 --> 00:01:25.636
恰好构成了地球的大气层。

00:01:25.660 --> 00:01:28.360
这张照片是某位宇航员拍摄的。

00:01:28.360 --> 00:01:30.136
从国际太空站望去，

00:01:30.136 --> 00:01:34.956
大气层就是这片蓝色薄层。

00:01:35.500 --> 00:01:38.876
也正是这团包裹住地球的稀薄气层，

00:01:38.900 --> 00:01:41.236
孕育了地球上丰富的生命。

00:01:41.260 --> 00:01:44.116
它能尽可能地减少陨石或


00:01:44.140 --> 00:01:46.156
类似物质对地球的撞击。

00:01:46.180 --> 00:01:49.956
大气层在逐渐消失，

00:01:49.980 --> 00:01:52.796
这一现象太神奇了，

00:01:52.820 --> 00:01:55.620
你应该多少感到有些害怕。

00:01:56.460 --> 00:01:59.756
这个过程叫大气逃逸，

00:01:59.780 --> 00:02:02.020
并且是我的研究课题。

00:02:02.980 --> 00:02:07.556
而存在大气逃逸现象
的行星并非仅有地球。

00:02:07.580 --> 00:02:10.300
所有行星都是如此。

00:02:10.300 --> 00:02:15.676
这么说吧，宇宙中包括地球在内所有的行星，

00:02:15.700 --> 00:02:18.276
都可能产生大气逃逸。

00:02:18.300 --> 00:02:23.700
它产生的方式恰好能让我们了解行星本身。

00:02:24.220 --> 00:02:25.956
说起太阳系，

00:02:26.276 --> 00:02:30.096
你可能会想到这张图片。

00:02:30.100 --> 00:02:33.516
你也可能会说: 太阳系里有
八大行星,还是九大行星来着。

00:02:33.540 --> 00:02:36.036
如果你们因为此图感到压力倍增，

00:02:36.060 --> 00:02:37.436
就按有九个算吧。

00:02:37.460 --> 00:02:38.676
（笑声）

00:02:38.700 --> 00:02:41.580
多亏了新视野号卫星，
我们发现了冥王星。

00:02:42.460 --> 00:02:43.676
这次演讲，

00:02:43.700 --> 00:02:46.436
我谈论大气逃逸的目的就是，

00:02:46.460 --> 00:02:48.916
对我来说，冥王星在某种程度上说明了一个问题：

00:02:48.916 --> 00:02:52.436
那些身处恒星周围、人类视力不及的行星

00:02:52.460 --> 00:02:54.236
也是行星啊。

00:02:54.260 --> 00:02:57.455
这些天体受引力而聚合，

00:02:57.480 --> 00:03:00.496
这些天体受引力而聚合，

00:03:00.520 --> 00:03:02.336
这是行星的基本特征之一。

00:03:02.360 --> 00:03:04.856
这种牵引力会把许多物质吸到一起。

00:03:04.880 --> 00:03:06.480
这种牵引力会把许多物质吸到一起。

00:03:07.040 --> 00:03:09.896
这些天体体量巨大，引力极强。

00:03:09.920 --> 00:03:11.216
它们呈球形也是因此。

00:03:11.240 --> 00:03:12.856
所以你会发现这些行星都是球体，

00:03:12.880 --> 00:03:14.096
所以你会发现这些行星都是球体，

00:03:14.120 --> 00:03:15.320
冥王星也不例外。

00:03:15.800 --> 00:03:18.536
引力的作用由此可见一斑。

00:03:18.560 --> 00:03:21.856
行星还有另一个你不知道的基本特征，

00:03:21.880 --> 00:03:23.616
无法从此看出。

00:03:23.640 --> 00:03:25.386
那就是太阳系内所有行星，

00:03:25.640 --> 00:03:29.434
都围绕恒星旋转。

00:03:30.000 --> 00:03:33.720
这从根本上导致了大气逃逸。

00:03:35.060 --> 00:03:40.396
恒星导致行星大气逃逸的根本原因是：

00:03:40.420 --> 00:03:45.796
恒星产生的粒子、光和热，

00:03:45.820 --> 00:03:48.916
会驱散行星外围的大气。

00:03:48.940 --> 00:03:52.096
想想热气球，或者照片里这些

00:03:52.096 --> 00:03:54.916
泰国民众在节日里放飞的灯笼，

00:03:54.940 --> 00:03:58.436
你就不难发现热空气可以向上推动气体。

00:03:58.460 --> 00:04:00.716
当恒星拥有足够能量和热量时，

00:04:00.740 --> 00:04:02.896
比如太阳，就能轻而易举把

00:04:02.896 --> 00:04:05.996
仅由引力吸引、质量极轻的气体

00:04:06.020 --> 00:04:07.780
推向外太空。

00:04:08.900 --> 00:04:12.836
这就是导致地球和其他行星，

00:04:12.860 --> 00:04:15.556
大气逃逸的原因。

00:04:15.580 --> 00:04:19.196
即来自恒星的热力与抵挡其的行星引力

00:04:19.196 --> 00:04:21.620
之间的相互作用。

00:04:22.300 --> 00:04:24.036
我之前已经说过，

00:04:24.060 --> 00:04:27.958
大气逃逸的速度是每分钟向外散逸

00:04:28.020 --> 00:04:30.370
400磅氢气与大约7磅氦气。

00:04:31.240 --> 00:04:32.896
但大气逃逸看起来会是什么样子呢？

00:04:32.920 --> 00:04:34.736
我们早在80年代，

00:04:34.760 --> 00:04:36.496
就能用美国宇航局发射的

00:04:36.520 --> 00:04:37.976
动态探索者航天器，

00:04:38.000 --> 00:04:40.896
拍摄地球的紫外线照片了。

00:04:40.920 --> 00:04:42.736
这两幅照片中红色亮光部分，

00:04:42.760 --> 00:04:46.100
就是正在从地球散逸的氢气。

00:04:46.100 --> 00:04:48.176
就是正在从地球散逸的氢气。

00:04:48.200 --> 00:04:51.816
其他物质像氧气和氮气

00:04:51.840 --> 00:04:53.280
呈现在在照片上，

00:04:53.280 --> 00:04:56.156
就是那些极圈周围的白色光圈，

00:04:56.180 --> 00:04:59.076
和热带地区内的亮点。

00:04:59.100 --> 00:05:02.116
这些照片足以说明，

00:05:02.140 --> 00:05:05.836
大气层并非紧紧贴附在地球上，

00:05:05.860 --> 00:05:09.476
它其实是在不断向太空中散逸。

00:05:09.500 --> 00:05:11.420
而且速度快得惊人。

00:05:12.180 --> 00:05:15.996
但地球并不是唯一存在大气逃逸的行星。

00:05:16.020 --> 00:05:19.700
我们的邻居火星的体积比地球小得多，

00:05:20.000 --> 00:05:23.776
因此火星对其大气层的引力也就小得多。

00:05:23.800 --> 00:05:26.016
所以尽管火星也有大气层，

00:05:26.040 --> 00:05:28.256
但它比地球的大气层要稀薄得多。

00:05:28.280 --> 00:05:29.736
看看火星的表面就知道了。

00:05:29.760 --> 00:05:32.200
那些陨石坑就表明火气的大气层，

00:05:32.200 --> 00:05:35.096
不足以保护其免受陨石撞击。

00:05:35.120 --> 00:05:36.560
此外，我们都知道火星

00:05:36.560 --> 00:05:38.320
有着“荧红如火”的颜色。

00:05:38.320 --> 00:05:42.056
它呈红色的一个重要原因就是大气逃逸。

00:05:42.080 --> 00:05:45.656
我们认为火星曾有流水存在，

00:05:45.680 --> 00:05:50.256
水获得足够能量后会分解成氢气与氧气。

00:05:50.280 --> 00:05:54.016
氢气因其体积极轻便上升逸散到太空；

00:05:54.040 --> 00:05:55.976
氧气则停留在地表，

00:05:56.000 --> 00:05:57.816
将地表氧化或锈蚀成我们熟知的红锈色。

00:05:57.840 --> 00:06:01.560
将地表氧化或锈蚀成我们熟知的红锈色。

00:06:02.560 --> 00:06:04.060
所以仅凭火星的外表特征，

00:06:04.060 --> 00:06:05.640
就证明大气逃逸曾发生过。

00:06:05.640 --> 00:06:07.316
这或许听起来没什么问题。

00:06:07.316 --> 00:06:14.632
但美国宇航局已经向火星发射了一枚
名为MAVEN的探测器来研究大气逃逸。

00:06:14.680 --> 00:06:19.256
该航天器旨在执行火星大气与挥发物演化任务。

00:06:19.280 --> 00:06:21.260
由它传回的火星照片也和

00:06:21.260 --> 00:06:24.856
我们在地球上观测到的火星没什么两样。

00:06:24.880 --> 00:06:27.376
我们很早就认识到火星大气在不断消失，

00:06:27.400 --> 00:06:29.176
但我们同时也看到了许多惊人的照片。

00:06:29.200 --> 00:06:32.260
比如这张，红线圈住的区域是火星，

00:06:32.260 --> 00:06:34.256
比如这张，红线圈住的区域是火星，

00:06:34.280 --> 00:06:38.456
而蓝色的区域则是从火星逃逸出的氢气。

00:06:38.480 --> 00:06:42.016
外散氢气所占的面积超过火星所占面积十倍不止，

00:06:42.040 --> 00:06:44.736
这足以使这些氢气脱离火星的吸引。

00:06:44.760 --> 00:06:46.736
因此氢气在不断向太空散逸。

00:06:46.760 --> 00:06:48.976
这也就使我们确定了，

00:06:49.000 --> 00:06:51.760
火星呈红色是由于氢气的散逸。

00:06:52.520 --> 00:06:55.096
但散逸的气体可不止氢气一种。

00:06:55.120 --> 00:06:58.296
之前提过氮气和少量的氧气与氦气会从地球散逸，

00:06:58.320 --> 00:07:02.096
MAVEN显示火星大气逃逸中也含氧气。

00:07:02.120 --> 00:07:04.576
尽管氧气质量较重，

00:07:04.600 --> 00:07:07.736
所以较氢气而言它散逸的距离较短。

00:07:07.760 --> 00:07:09.936
但不管怎样氧气始终都在散逸。

00:07:09.960 --> 00:07:13.040
你能明显看到它超出了红圈圈住的范围。

00:07:13.800 --> 00:07:19.596
事实是大气逃逸并非仅存于地球， 我们研究大气逃逸的脚步已行至其他行星。

00:07:19.596 --> 00:07:21.456
借由向外发射出的航天器，

00:07:21.480 --> 00:07:24.576
我们不仅可以了解行星的过去，

00:07:24.600 --> 00:07:26.856
也可以认知各行星本身，

00:07:26.880 --> 00:07:28.656
并预测地球的未来。

00:07:28.680 --> 00:07:31.336
也就是说，我们探究未来的方式之一

00:07:31.360 --> 00:07:34.860
就是研究那些距离我们千里之外， 
目不可及的行球。

00:07:35.440 --> 00:07:36.920
在谈论下一话题之前，

00:07:36.920 --> 00:07:39.000
我要讲一件可能令你们失望的事，

00:07:39.000 --> 00:07:40.880
那就是我没办法像先前那样

00:07:40.880 --> 00:07:44.456
为你们展示冥王星的照片。
因为我们还没有拍到那些照片。

00:07:44.480 --> 00:07:46.780
但新视野号正在研究

00:07:46.780 --> 00:07:49.096
这颗行星上的大气逃逸现象。

00:07:49.120 --> 00:07:50.840
各位敬请期待吧。

00:07:51.560 --> 00:07:53.696
有一类行星我想重点讲一下，

00:07:53.720 --> 00:07:56.016
它们叫做凌日系外行星。

00:07:56.040 --> 00:07:59.816
任何不围绕太阳这颗恒星公转的行星，

00:07:59.840 --> 00:08:02.776
都叫做系外行星或太阳系外行星。

00:08:02.800 --> 00:08:06.180
凌日系外行星则具有一项特质。

00:08:06.180 --> 00:08:07.896
当你望向图片中央那颗恒星时，

00:08:07.896 --> 00:08:10.976
你能看见它在闪光。

00:08:11.096 --> 00:08:12.936
而这颗恒星星之所以闪光，

00:08:12.960 --> 00:08:16.976
就是因为时刻都有行星绕过它旋转。

00:08:17.000 --> 00:08:19.136
当处于特定方向时，

00:08:19.160 --> 00:08:21.936
这些行星会阻挡恒星发出的光，

00:08:21.960 --> 00:08:24.150
从而产生我们看到的闪光。

00:08:24.182 --> 00:08:27.135
我再演示一次，大家注意看闪光。

00:08:27.560 --> 00:08:30.991
通过测查夜晚天空中恒星的

00:08:31.040 --> 00:08:32.456
这种闪光运动，

00:08:32.480 --> 00:08:34.135
我们可以发现新的行星。

00:08:34.159 --> 00:08:36.460
通过这种方式，我们已经探测到所处

00:08:36.460 --> 00:08:39.576
银河系内超过5千颗行星。

00:08:39.600 --> 00:08:42.456
如前所言，我们将来会发现更多新星。

00:08:42.480 --> 00:08:44.561
我之前说过，那些亮光并不是恒星本身，

00:08:44.600 --> 00:08:47.728
我之前说过，那些亮光并不是恒星本身，

00:08:47.820 --> 00:08:49.876
而是一道实时感测到的渐暗的光。

00:08:49.900 --> 00:08:51.556
而是一道实时感测到的渐暗的光。

00:08:51.580 --> 00:08:54.995
但行星运动至恒星前方时，这道光的亮度会减弱。

00:08:55.019 --> 00:08:57.436
这就造成了你先前看到的闪光。

00:08:57.460 --> 00:08:59.276
我们不光可以探测行星，

00:08:59.300 --> 00:09:02.115
我们还可以以不同的波长来观测这道光。

00:09:02.139 --> 00:09:06.235
我之前讲过用紫外线光来观测地球和火星。

00:09:06.259 --> 00:09:09.876
我们借助哈勃望远镜，

00:09:09.900 --> 00:09:11.996
在紫外线下观测凌日系外行星时发现：

00:09:12.020 --> 00:09:15.676
当行星行过时，恒星发出的光将减弱，

00:09:15.700 --> 00:09:17.476
形成的闪光会更加强。

00:09:17.500 --> 00:09:21.876
这是因为氢气充盈到行星大气层各处时，

00:09:21.876 --> 00:09:23.396
它会使得大气层膨胀；

00:09:23.396 --> 00:09:24.396
因而也就阻挡了更多的光线。

00:09:24.396 --> 00:09:26.620
因而也就阻挡了更多的光线。

00:09:26.980 --> 00:09:29.876
借助这项技术我们实际上可以发现一些

00:09:29.900 --> 00:09:34.156
正在发生大气逃逸的凌日系外行星。

00:09:34.180 --> 00:09:36.996
其中一些我们可以称为热木星。

00:09:37.020 --> 00:09:38.636
其中一些我们可以称为热木星。

00:09:38.660 --> 00:09:41.236
因为它们和木星一样都是气体行星。

00:09:41.260 --> 00:09:42.720
可它们其实离木星很远，

00:09:42.720 --> 00:09:45.316
这些行星离其恒星的距离比
木星离太阳的距离近数百倍不止。

00:09:45.340 --> 00:09:50.536
极易散逸的轻质气体加上来自恒星的热量，

00:09:50.536 --> 00:09:51.716
使得大气逃逸的速度快得令人心惊肉跳。

00:09:51.716 --> 00:09:54.356
使得大气逃逸的速度快得令人心惊肉跳。

00:09:54.380 --> 00:09:55.360
与地球不同，

00:09:55.360 --> 00:09:57.420
这些行星氢气散逸的速度并非

00:09:57.420 --> 00:10:04.380
每分钟400磅，而是每分钟13亿磅。

00:10:05.420 --> 00:10:09.756
你可能会想：大气这样逃逸得话行星不早就没了吗？

00:10:09.780 --> 00:10:12.936
对太阳系内的我们来说这的确算是个问题。

00:10:12.936 --> 00:10:15.656
因为近日行星是岩石行星，

00:10:15.656 --> 00:10:18.120
而远日行星则更多的是气体行星，

00:10:18.120 --> 00:10:18.956
且体积较大。

00:10:18.980 --> 00:10:21.356
如果把一颗和木星差不多的行星

00:10:21.380 --> 00:10:23.076
摆到距离太阳很近的位置上，

00:10:23.100 --> 00:10:24.716
它会失去所有的大气吗？

00:10:24.740 --> 00:10:27.796
依现知，如果一颗热木星处于这种环境内，

00:10:27.820 --> 00:10:30.636
事实上它最终不会成为
一颗像水星或地球一样的行星。

00:10:30.660 --> 00:10:32.836
但如果是一种体积更小的行星，

00:10:32.860 --> 00:10:35.636
刚开始时大多数气体将会散逸，

00:10:35.660 --> 00:10:38.169
由此带来的显著影响也会使

00:10:38.220 --> 00:10:41.556
它最终的样貌和初始状态大相径庭。

00:10:41.580 --> 00:10:43.476
这么讲可能有点空泛，

00:10:43.500 --> 00:10:46.036
太阳系啊什么的，

00:10:46.060 --> 00:10:48.836
和我们、和地球又有什么关系呢？

00:10:48.860 --> 00:10:50.636
在遥远的未来，太阳将会越来越亮。

00:10:50.660 --> 00:10:52.796
在遥远的未来，太阳将会越来越亮。

00:10:52.820 --> 00:10:54.036
当它发生时，

00:10:54.060 --> 00:10:57.380
我们接受到太阳热量的频率会更加强烈。

00:10:58.100 --> 00:11:00.636
和热木星一样，

00:11:00.636 --> 00:11:04.772
地球外层的气体会被吹走。

00:11:04.820 --> 00:11:06.996
所以，我们能预料到的，

00:11:07.020 --> 00:11:09.076
或者起码说是应该准备的是

00:11:09.100 --> 00:11:10.916
在遥远的未来，

00:11:10.940 --> 00:11:13.716
地球看起来会更像火星。

00:11:13.740 --> 00:11:16.536
从水中分解出的氢气

00:11:16.536 --> 00:11:18.916
将更快地逃逸到太空中，

00:11:18.940 --> 00:11:23.020
地球也会变干、变红。

00:11:23.460 --> 00:11:25.956
但不要怕，这最起码也得几十亿年以后了，

00:11:25.980 --> 00:11:27.260
我们时间还富裕。

00:11:27.260 --> 00:11:28.636
（笑声）

00:11:28.660 --> 00:11:31.476
但我希望你们能意识到我们正在面对什么。

00:11:31.500 --> 00:11:33.400
大气逃逸不单单是未来的产物，

00:11:33.400 --> 00:11:35.996
它更存在于此时此刻。

00:11:36.020 --> 00:11:38.440
关于太空、关于那些千里之外行星的

00:11:38.440 --> 00:11:41.476
神奇的科学知识，你听过成千上万。

00:11:41.500 --> 00:11:44.716
而我们也正通过研究那些行星来探究其本质。

00:11:44.740 --> 00:11:49.436
当我们研究火星或者像热木星一样的系外行星时，

00:11:49.460 --> 00:11:52.476
我们会发现好比大气逃逸这种现象的存在。

00:11:52.500 --> 00:11:56.236
它们会帮助我们更深入地了解地球。

NOTE Paragraph

00:11:56.260 --> 00:12:00.180
而太空里的事事物物，其实离我们并不遥远。

00:12:00.340 --> 00:12:01.156
谢谢大家。

00:12:01.156 --> 00:12:05.556
（掌声）