0:00:00.760,0:00:03.710
当你望向夜空中的星星，

0:00:03.710,0:00:05.210
你会看到美得让人

0:00:05.210,0:00:06.680
窒息的画面。

0:00:06.680,0:00:09.810
但更令人惊叹不已的是[br]你看不见的部分，

0:00:09.810,0:00:11.210
因为我们现在知道，

0:00:11.210,0:00:14.600
几乎每一颗恒星周围，

0:00:14.600,0:00:15.890
都有一颗行星，

0:00:15.890,0:00:18.130
或者可能有好几颗。

0:00:18.130,0:00:20.200
眼前这幅画面未能展现给你的，

0:00:20.200,0:00:22.376
是我们所知的

0:00:22.380,0:00:23.800
宇宙中的所有行星。

0:00:24.280,0:00:27.250
但当我们想到行星，[br]我们倾向于想到远在天边、

0:00:27.520,0:00:29.370
与我们这颗行星[br]大不相同的那些行星。

0:00:29.370,0:00:31.816
但其实，我们就居住在一颗行星上。

0:00:31.820,0:00:35.130
关于地球，有太多令人惊奇的东西，

0:00:35.130,0:00:39.330
以至于我们会不远万里[br]去寻找类似的星体。

0:00:39.330,0:00:42.850
而在寻找的过程中，[br]我们确实发现了惊人的现象。

0:00:42.850,0:00:47.080
但我想告诉大家一个[br]关于地球的不可思议的事实，

0:00:47.080,0:00:49.820
那就是每分钟，

0:00:49.820,0:00:52.290
有400磅的氢气

0:00:52.290,0:00:54.936
和将近七磅的氦气

0:00:54.940,0:00:58.820
从地球上逃逸到太空中。

0:00:58.820,0:01:03.450
而这些气体一旦逃逸，[br]就不再返回。

0:01:03.450,0:01:06.450
氢气、氦气和很多其他气体

0:01:06.450,0:01:09.336
组成了我们所知的地球大气层。

0:01:09.340,0:01:13.200
大气层就是由这些气体[br]组成的一条细细的蓝线，

0:01:13.200,0:01:16.210
这就是宇航员从国际空间站[br]

0:01:16.210,0:01:19.210
拍摄到的大气层。

0:01:19.210,0:01:22.570
而正是围绕我们行星的[br]这个气体薄层

0:01:22.570,0:01:24.920
让万物得以生生不息。

0:01:24.920,0:01:26.250
它使我们的行星

0:01:26.250,0:01:29.850
免于遭受过多来自陨石[br]或类似物质的撞击。

0:01:29.850,0:01:33.680
而一个非常惊人的现象就是，

0:01:33.680,0:01:36.520
这些气体正在消失，

0:01:36.520,0:01:40.170
这应该令你多少感到有些惊恐。

0:01:40.170,0:01:43.480
这就是我研究的内容，

0:01:43.480,0:01:46.700
这一过程被称为“大气逃逸”。

0:01:46.700,0:01:51.250
大气逃逸不仅仅在地球上发生，

0:01:51.250,0:01:54.990
在我看来，它正是[br]行星一词的部分含义，

0:01:54.990,0:01:59.400
因为不光是地球，[br]宇宙中的所有行星

0:01:59.400,0:02:01.990
都可能发生大气逃逸。

0:02:02.000,0:02:07.920
而这一现象发生的方式，[br]揭露了行星自身的奥秘。

0:02:07.920,0:02:10.550
因为当你想到太阳系，

0:02:10.550,0:02:13.820
你可能会想到这幅画面——

0:02:13.820,0:02:17.210
你会说，嗯，总共有[br]八颗行星，也可能是九颗。

0:02:17.210,0:02:19.730
被这张图片搞晕的朋友们，

0:02:19.730,0:02:21.110
我再给你们添个东西。

0:02:21.110,0:02:22.350
（笑声）

0:02:22.350,0:02:26.140
借助“新视野号”太空探测器，[br]我们将冥王星加入了其中。

0:02:26.140,0:02:27.320
我要强调一点，

0:02:27.320,0:02:30.120
为了方便演讲及介绍大气逃逸，

0:02:30.120,0:02:32.200
我准备讨论一下冥王星，

0:02:32.200,0:02:36.160
不过那些围绕我们看不见的[br]其他恒星旋转的，

0:02:36.160,0:02:37.930
也同样是行星。

0:02:37.930,0:02:40.680
行星的一个基本特点

0:02:40.680,0:02:43.720
就是它们自身由于重力的

0:02:43.720,0:02:45.530
束缚而形成一个整体。

0:02:45.530,0:02:48.050
所以行星仅仅是一大堆物质

0:02:48.050,0:02:50.180
在吸引力的作用下聚在一起。

0:02:50.180,0:02:53.090
而这些行星体积庞大，重力也很大，

0:02:53.090,0:02:54.400
因此它们是圆的。

0:02:54.400,0:02:56.172
你看所有这些行星，

0:02:56.172,0:02:57.280
包括冥王星，

0:02:57.280,0:02:59.010
都是圆的。

0:02:59.010,0:03:01.736
所以你就可以看出，[br]重力确实在发挥作用。

0:03:01.740,0:03:05.056
但行星的另一个基本特点，

0:03:05.060,0:03:06.810
是我们在这里看不到的。

0:03:06.810,0:03:09.380
这是恒星——太阳，

0:03:09.380,0:03:13.260
太阳系的所有行星都围绕它旋转，

0:03:13.260,0:03:17.770
而这从根本上导致了大气逃逸。

0:03:17.770,0:03:23.090
恒星从根本上导致[br]行星大气逃逸的原因在于，

0:03:23.090,0:03:28.480
恒星为行星提供粒子、光和热，

0:03:28.480,0:03:31.590
而这些可以导致大气从行星逃逸。

0:03:31.590,0:03:33.450
如果你想象一个热气球，

0:03:33.450,0:03:37.570
或者看看这张图片中，[br]某个泰国节日的灯笼，

0:03:37.570,0:03:41.100
你可以看到，热空气会将气体向上推。

0:03:41.100,0:03:43.410
如果你有足够的能量和热量，

0:03:43.410,0:03:44.776
就像我们的太阳那样，

0:03:44.780,0:03:48.690
那么这些仅仅受到[br]重力束缚的轻盈气体

0:03:48.690,0:03:51.620
就会逃向太空。

0:03:51.620,0:03:55.536
这就是导致大气逃逸的原因，

0:03:55.540,0:03:58.250
无论在地球上，还是在其他行星上——

0:03:58.250,0:04:00.960
即发生于恒星提供的热量

0:04:00.960,0:04:05.000
和克服行星的重力之间的相互作用。

0:04:05.010,0:04:06.730
我已经讲过，这一过程

0:04:06.730,0:04:10.080
以每分钟400磅氢气

0:04:10.080,0:04:13.030
和将近七磅氦气的速度发生。

0:04:13.040,0:04:14.696
但是这个过程到底是什么样呢？

0:04:14.700,0:04:16.530
其实，早在20世纪80年代，

0:04:16.530,0:04:18.316
我们拍摄的地球照片，

0:04:18.316,0:04:19.796
就是透过紫外线，

0:04:19.796,0:04:22.696
利用美国国家航天局的[br]“动力探索者号”太空船完成。

0:04:22.700,0:04:24.520
这两张地球的照片，

0:04:24.520,0:04:28.270
向我们展示了逃逸的氢气，

0:04:28.270,0:04:29.560
即图中红色的光。

0:04:29.560,0:04:33.190
我们还可以看到其他气体的[br]样貌，如氧气和氮气，

0:04:33.190,0:04:34.690
即图中白色的微光

0:04:34.690,0:04:37.050
所形成的一圈极光，

0:04:37.050,0:04:39.950
还有赤道附近的一缕缕光亮。

0:04:39.950,0:04:43.010
这些图片无疑向我们展示了，

0:04:43.010,0:04:46.710
我们的大气层不只是[br]被牢牢束缚于地球表面，

0:04:46.710,0:04:50.350
它实际上还延伸到了遥远的太空中，

0:04:50.350,0:04:53.080
而且是以一种惊人的速度。

0:04:53.080,0:04:56.890
但是地球不是唯一一个[br]正在经历大气逃逸的星球，

0:04:56.890,0:05:00.370
我们最近的邻居火星，比地球小得多，

0:05:00.370,0:05:04.176
所以它借以束缚大气的重量也轻得多。

0:05:04.180,0:05:06.390
因此， 虽然火星有大气层，

0:05:06.390,0:05:08.650
但我们可以看到，[br]它比地球的大气层薄得多。

0:05:08.650,0:05:10.120
看看火星的表面，

0:05:10.120,0:05:13.580
我们看到了火山口，[br]这表明火星未曾有过可以阻止

0:05:13.580,0:05:15.490
这些撞击的大气层。

0:05:15.490,0:05:18.290
另外我们还看到，[br]火星是一颗“红色行星”，

0:05:18.290,0:05:20.850
而大气逃逸扮演的一个角色

0:05:20.850,0:05:22.456
就是使火星成为红色。

0:05:22.460,0:05:26.050
这是因为我们认为，[br]火星曾经比现在湿润，

0:05:26.050,0:05:30.650
当水获得足够的能量，[br]它就分解为氢气和氧气，

0:05:30.650,0:05:34.416
而氢气很轻，会逃逸到太空中，

0:05:34.420,0:05:36.340
而留下来的氧气

0:05:36.340,0:05:38.210
则氧化使地表生锈，

0:05:38.210,0:05:42.980
使地表变成了这种我们熟悉的锈红色。

0:05:42.980,0:05:44.880
所以当我们观察火星的图片，

0:05:44.880,0:05:47.370
我们有理由说，[br]大气逃逸可能曾经发生过。

0:05:47.370,0:05:51.490
不过，美国国家航天局[br]正在利用太空探测器MAVEN探测火星，

0:05:51.490,0:05:55.040
它的实际任务就是研究大气逃逸。

0:05:55.040,0:05:59.650
MAVEN即“火星大气与[br]挥发物演化”太空船。

0:05:59.650,0:06:03.320
探测传回的图片非常类似于

0:06:03.320,0:06:05.250
我们在地球上看到的景象。

0:06:05.250,0:06:07.760
我们早已知道，火星一直在失去大气，

0:06:07.760,0:06:09.560
但我们这里有一些令人震惊的图片。

0:06:09.560,0:06:12.710
比如在这张图中，[br]我们可以看到，红色圆圈

0:06:12.710,0:06:14.230
就是火星的轮廓；

0:06:14.230,0:06:18.440
而蓝色的部分，[br]就是从火星上逃逸的氢气，

0:06:18.440,0:06:21.990
它延伸到了火星自身尺寸[br]十多倍的距离之外，

0:06:21.990,0:06:24.710
这一距离，足以使氢气[br]不再受到火星引力的束缚，

0:06:24.710,0:06:26.730
于是它逃逸到了太空中。

0:06:26.730,0:06:28.976
这帮助我们验证了我们的观点，

0:06:28.980,0:06:32.460
即通过氢气的逃逸来解释[br]为什么火星是红色的。

0:06:32.460,0:06:35.096
但是氢气不是火星丧失的唯一气体。

0:06:35.100,0:06:38.280
我提到了地球上的氦气，[br]以及一些氧气和氮气，

0:06:38.280,0:06:42.080
而通过MAVEN我们也可以[br]观察从火星逃逸的氧气。

0:06:42.080,0:06:44.570
我们可以看到，由于氧气更重，

0:06:44.570,0:06:47.720
它不会逃逸到像氢气那么远的距离，

0:06:47.720,0:06:49.930
但它仍然向火星之外逃逸。

0:06:49.930,0:06:53.040
可以看到氧气并不是[br]全部集中在红色圆圈里。

0:06:53.800,0:06:57.810
我们不仅在自己的行星上[br]能看到大气逃逸，

0:06:57.810,0:07:01.450
还可以发射太空船，[br]在其他地方研究这一现象，

0:07:01.450,0:07:04.570
这让我们得以了解行星的过去，

0:07:04.570,0:07:06.840
乃至行星的概况，

0:07:06.840,0:07:08.630
以及地球的未来。

0:07:08.630,0:07:11.330
因此，我们了解未来的一个途径

0:07:11.330,0:07:14.440
就是去研究不可见的遥远行星。

0:07:15.440,0:07:18.490
在我继续讲下去之前，[br]我应该强调一点，

0:07:18.490,0:07:20.960
我不打算给你们展示[br]像这样的冥王星图片，

0:07:20.960,0:07:22.410
这可能让你们有点失望，

0:07:22.410,0:07:24.250
不过这是因为我们还没有图片。

0:07:24.250,0:07:27.680
但是“新地平线”任务正在研究大气逃逸，

0:07:27.680,0:07:29.040
也就是冥王星失去的大气。

0:07:29.040,0:07:31.560
所以继续关注，等待结果吧。

0:07:31.570,0:07:33.680
我原本想谈论的行星

0:07:33.680,0:07:35.970
被称为凌日系外行星。

0:07:35.970,0:07:39.790
任何一个围绕太阳以外的[br]恒星旋转的行星

0:07:39.790,0:07:42.760
都被称为外部行星，或系外行星。

0:07:42.760,0:07:45.250
而我们称之为“凌日”的这些行星

0:07:45.250,0:07:46.290
有一个特点，

0:07:46.290,0:07:48.460
那就是如果你观察这颗恒星的中央，

0:07:48.460,0:07:50.980
你会看到它其实在闪烁。

0:07:50.980,0:07:52.860
而它闪烁的原因，

0:07:52.860,0:07:57.056
就是一直都有行星从那里经过，

0:07:57.056,0:07:59.120
而且遵从特定的轨道，

0:07:59.120,0:08:01.900
这样行星就挡住了来自恒星的光，

0:08:01.900,0:08:04.950
于是我们就看到了闪烁的光。

0:08:04.960,0:08:07.990
通过在夜空中观测这些恒星的

0:08:07.990,0:08:09.220
闪烁运动，

0:08:09.220,0:08:10.910
我们就可以找到行星。

0:08:10.910,0:08:15.010
我们就是用这种方法，[br]在银河系中探测到了

0:08:15.010,0:08:16.400
5000多颗行星。

0:08:16.400,0:08:19.250
而且就像我讲过的，[br]在银河系外还有很多行星。

0:08:19.250,0:08:22.176
所以当我们观察这些行星发出的光，

0:08:22.180,0:08:25.670
就像我说的，我们看到的不是行星本身，

0:08:25.670,0:08:27.750
而是光亮的明暗，

0:08:27.750,0:08:29.536
我们可以记录它随时间的变化。

0:08:29.536,0:08:32.879
当行星绕到恒星前方，光亮就会变暗，

0:08:32.879,0:08:35.330
这就是你们之前看到的闪烁。

0:08:35.330,0:08:37.140
所以我们不仅探测行星，

0:08:37.140,0:08:40.009
还透过不同的波长来观察星光。

0:08:40.009,0:08:44.119
我已经讲过，可以透过[br]紫外线来观察地球和火星。

0:08:44.119,0:08:47.750
如果利用哈勃太空望远镜[br]观察凌日系外行星，

0:08:47.750,0:08:49.880
我们会发现，透过紫外线，

0:08:49.880,0:08:53.640
当行星经过恒星前方时，[br]闪烁变得更明显，

0:08:53.640,0:08:55.360
星光也更暗。

0:08:55.360,0:08:58.790
我们认为，因为有一层厚厚的氧气

0:08:58.790,0:08:59.900
围绕着整个行星，

0:08:59.900,0:09:01.636
所以行星看上去更膨胀，

0:09:01.636,0:09:03.920
于是挡住了更多光。

0:09:04.880,0:09:07.730
运用这一技术，我们已经发现了

0:09:07.730,0:09:12.096
好几颗正在发生[br]大气逃逸的凌日系外行星。

0:09:12.096,0:09:15.150
在我们已发现的行星中，

0:09:15.150,0:09:16.380
有一些可称为热木星。

0:09:16.380,0:09:19.120
这是因为这些行星[br]和木星一样，是气体行星，

0:09:19.120,0:09:21.116
但它们和自己的恒星距离相当近，

0:09:21.116,0:09:23.210
大约是木星的百分之一。

0:09:23.210,0:09:26.660
而且由于有这些会逃逸的轻质气体，

0:09:26.660,0:09:28.390
以及来自恒星的热量，

0:09:28.390,0:09:32.250
大气逃逸的发生是毫无疑问的。

0:09:32.250,0:09:36.896
与地球每分钟失去400磅氢气不同，

0:09:36.900,0:09:38.040
这些行星

0:09:38.040,0:09:42.280
每分钟失去13亿磅氢气。

0:09:43.320,0:09:47.650
你可能会想，呃，[br]这会不会让行星不复存在？

0:09:47.650,0:09:49.570
而这正是人们观测

0:09:49.570,0:09:51.000
太阳系时的疑问，

0:09:51.000,0:09:53.890
因为距离太阳较近的行星为岩态，

0:09:53.890,0:09:56.840
而距太阳远一些的行星体积更大，[br]气态程度更高。

0:09:56.840,0:09:58.850
如果一个行星一开始像木星这样，

0:09:58.850,0:10:00.610
离太阳又很近，

0:10:00.610,0:10:02.646
它的气体会不会全跑光？

0:10:02.646,0:10:05.600
我们目前认为，如果一个行星[br]一开始像热木星一样，

0:10:05.600,0:10:08.566
那么它最终不会变得像水星或者地球。

0:10:08.566,0:10:10.766
但是一个体积更小的行星，

0:10:10.766,0:10:13.520
是有可能因为气体逃逸太多

0:10:13.520,0:10:15.690
而受到明显影响的，

0:10:15.690,0:10:19.050
最终，这个行星将变得[br]和一开始截然不同。

0:10:19.050,0:10:20.970
以上的内容都是泛泛而谈，

0:10:20.970,0:10:23.530
我们想到的可能只是太阳系，

0:10:23.530,0:10:26.366
但这和地球上的我们有什么关系？

0:10:26.366,0:10:28.166
其实，在遥远的未来，

0:10:28.166,0:10:30.290
太阳会变得更亮。

0:10:30.290,0:10:31.566
如此一来，

0:10:31.566,0:10:35.620
太阳给我们带来的热量[br]就会变得非常强烈。

0:10:35.620,0:10:39.966
与我们所讲的热木星[br]流失气体的方式一样，

0:10:39.966,0:10:42.316
地球也会流失气体。

0:10:42.320,0:10:44.526
所以我们可以预料，

0:10:44.526,0:10:46.570
或者至少有所准备的，

0:10:46.570,0:10:48.446
就是在遥远的未来，

0:10:48.446,0:10:51.236
地球将会看上去更像火星。

0:10:51.240,0:10:54.016
水分解产生的氢气

0:10:54.016,0:10:56.436
将以更快的速度逃逸到太空中，

0:10:56.440,0:11:00.920
留给我们一个干燥的红色星球。

0:11:00.920,0:11:03.496
不过别害怕，[br]最近几十亿年内还不会发生，

0:11:03.496,0:11:05.086
我们还有时间做准备。

0:11:05.086,0:11:06.156
（笑声）

0:11:06.160,0:11:09.016
但是我想让大家意识到[br]正在发生的事情：

0:11:09.016,0:11:10.416
大气逃逸不只是在未来，

0:11:10.416,0:11:13.526
而是此时此刻就在发生。

0:11:13.526,0:11:17.200
关于太空和那些遥远的行星，[br]大家听说过很多

0:11:17.200,0:11:18.980
惊人的科学发现。

0:11:18.980,0:11:22.240
我们正在研究这些行星，[br]以便对那里的世界有更多了解。

0:11:22.240,0:11:26.950
但在我们探索火星，或是[br]像热木星这样的系外行星的同时，

0:11:26.960,0:11:29.970
我们发现了诸如大气逃逸这样的现象，

0:11:29.970,0:11:33.766
从而大大增进了我们对地球的了解。

0:11:33.766,0:11:37.856
如果你下次再觉得太空遥不可及，[br]不妨想想我今天的演讲。

0:11:37.856,0:11:39.040
谢谢大家。

0:11:39.040,0:11:42.120
（掌声）