1
00:00:00,760 --> 00:00:03,710
当你望向夜空中的星星，

2
00:00:03,710 --> 00:00:05,210
你会看到美得让人

3
00:00:05,210 --> 00:00:06,680
窒息的画面。

4
00:00:06,680 --> 00:00:09,810
但更令人惊叹不已的是
你看不见的部分，

5
00:00:09,810 --> 00:00:11,210
因为我们现在知道，

6
00:00:11,210 --> 00:00:14,600
几乎每一颗恒星周围，

7
00:00:14,600 --> 00:00:15,890
都有一颗行星，

8
00:00:15,890 --> 00:00:18,130
或者可能有好几颗。

9
00:00:18,130 --> 00:00:20,200
眼前这幅画面未能展现给你的，

10
00:00:20,200 --> 00:00:22,376
是我们所知的

11
00:00:22,380 --> 00:00:23,800
宇宙中的所有行星。

12
00:00:24,280 --> 00:00:27,250
但当我们想到行星，
我们倾向于想到远在天边、

13
00:00:27,520 --> 00:00:29,370
与我们这颗行星
大不相同的那些行星。

14
00:00:29,370 --> 00:00:31,816
但其实，我们就居住在一颗行星上。

15
00:00:31,820 --> 00:00:35,130
关于地球，有太多令人惊奇的东西，

16
00:00:35,130 --> 00:00:39,330
以至于我们会不远万里
去寻找类似的星体。

17
00:00:39,330 --> 00:00:42,850
而在寻找的过程中，
我们确实发现了惊人的现象。

18
00:00:42,850 --> 00:00:47,080
但我想告诉大家一个
关于地球的不可思议的事实，

19
00:00:47,080 --> 00:00:49,820
那就是每分钟，

20
00:00:49,820 --> 00:00:52,290
有400磅的氢气

21
00:00:52,290 --> 00:00:54,936
和将近七磅的氦气

22
00:00:54,940 --> 00:00:58,820
从地球上逃逸到太空中。

23
00:00:58,820 --> 00:01:03,450
而这些气体一旦逃逸，
就不再返回。

24
00:01:03,450 --> 00:01:06,450
氢气、氦气和很多其他气体

25
00:01:06,450 --> 00:01:09,336
组成了我们所知的地球大气层。

26
00:01:09,340 --> 00:01:13,200
大气层就是由这些气体
组成的一条细细的蓝线，

27
00:01:13,200 --> 00:01:16,210
这就是宇航员从国际空间站


28
00:01:16,210 --> 00:01:19,210
拍摄到的大气层。

29
00:01:19,210 --> 00:01:22,570
而正是围绕我们行星的
这个气体薄层

30
00:01:22,570 --> 00:01:24,920
让万物得以生生不息。

31
00:01:24,920 --> 00:01:26,250
它使我们的行星

32
00:01:26,250 --> 00:01:29,850
免于遭受过多来自陨石
或类似物质的撞击。

33
00:01:29,850 --> 00:01:33,680
而一个非常惊人的现象就是，

34
00:01:33,680 --> 00:01:36,520
这些气体正在消失，

35
00:01:36,520 --> 00:01:40,170
这应该令你多少感到有些惊恐。

36
00:01:40,170 --> 00:01:43,480
这就是我研究的内容，

37
00:01:43,480 --> 00:01:46,700
这一过程被称为“大气逃逸”。

38
00:01:46,700 --> 00:01:51,250
大气逃逸不仅仅在地球上发生，

39
00:01:51,250 --> 00:01:54,990
在我看来，它正是
行星一词的部分含义，

40
00:01:54,990 --> 00:01:59,400
因为不光是地球，
宇宙中的所有行星

41
00:01:59,400 --> 00:02:01,990
都可能发生大气逃逸。

42
00:02:02,000 --> 00:02:07,920
而这一现象发生的方式，
揭露了行星自身的奥秘。

43
00:02:07,920 --> 00:02:10,550
因为当你想到太阳系，

44
00:02:10,550 --> 00:02:13,820
你可能会想到这幅画面——

45
00:02:13,820 --> 00:02:17,210
你会说，嗯，总共有
八颗行星，也可能是九颗。

46
00:02:17,210 --> 00:02:19,730
被这张图片搞晕的朋友们，

47
00:02:19,730 --> 00:02:21,110
我再给你们添个东西。

48
00:02:21,110 --> 00:02:22,350
（笑声）

49
00:02:22,350 --> 00:02:26,140
借助“新视野号”太空探测器，
我们将冥王星加入了其中。

50
00:02:26,140 --> 00:02:27,320
我要强调一点，

51
00:02:27,320 --> 00:02:30,120
为了方便演讲及介绍大气逃逸，

52
00:02:30,120 --> 00:02:32,200
我准备讨论一下冥王星，

53
00:02:32,200 --> 00:02:36,160
不过那些围绕我们看不见的
其他恒星旋转的，

54
00:02:36,160 --> 00:02:37,930
也同样是行星。

55
00:02:37,930 --> 00:02:40,680
行星的一个基本特点

56
00:02:40,680 --> 00:02:43,720
就是它们自身由于重力的

57
00:02:43,720 --> 00:02:45,530
束缚而形成一个整体。

58
00:02:45,530 --> 00:02:48,050
所以行星仅仅是一大堆物质

59
00:02:48,050 --> 00:02:50,180
在吸引力的作用下聚在一起。

60
00:02:50,180 --> 00:02:53,090
而这些行星体积庞大，重力也很大，

61
00:02:53,090 --> 00:02:54,400
因此它们是圆的。

62
00:02:54,400 --> 00:02:56,172
你看所有这些行星，

63
00:02:56,172 --> 00:02:57,280
包括冥王星，

64
00:02:57,280 --> 00:02:59,010
都是圆的。

65
00:02:59,010 --> 00:03:01,736
所以你就可以看出，
重力确实在发挥作用。

66
00:03:01,740 --> 00:03:05,056
但行星的另一个基本特点，

67
00:03:05,060 --> 00:03:06,810
是我们在这里看不到的。

68
00:03:06,810 --> 00:03:09,380
这是恒星——太阳，

69
00:03:09,380 --> 00:03:13,260
太阳系的所有行星都围绕它旋转，

70
00:03:13,260 --> 00:03:17,770
而这从根本上导致了大气逃逸。

71
00:03:17,770 --> 00:03:23,090
恒星从根本上导致
行星大气逃逸的原因在于，

72
00:03:23,090 --> 00:03:28,480
恒星为行星提供粒子、光和热，

73
00:03:28,480 --> 00:03:31,590
而这些可以导致大气从行星逃逸。

74
00:03:31,590 --> 00:03:33,450
如果你想象一个热气球，

75
00:03:33,450 --> 00:03:37,570
或者看看这张图片中，
某个泰国节日的灯笼，

76
00:03:37,570 --> 00:03:41,100
你可以看到，热空气会将气体向上推。

77
00:03:41,100 --> 00:03:43,410
如果你有足够的能量和热量，

78
00:03:43,410 --> 00:03:44,776
就像我们的太阳那样，

79
00:03:44,780 --> 00:03:48,690
那么这些仅仅受到
重力束缚的轻盈气体

80
00:03:48,690 --> 00:03:51,620
就会逃向太空。

81
00:03:51,620 --> 00:03:55,536
这就是导致大气逃逸的原因，

82
00:03:55,540 --> 00:03:58,250
无论在地球上，还是在其他行星上——

83
00:03:58,250 --> 00:04:00,960
即发生于恒星提供的热量

84
00:04:00,960 --> 00:04:05,000
和克服行星的重力之间的相互作用。

85
00:04:05,010 --> 00:04:06,730
我已经讲过，这一过程

86
00:04:06,730 --> 00:04:10,080
以每分钟400磅氢气

87
00:04:10,080 --> 00:04:13,030
和将近七磅氦气的速度发生。

88
00:04:13,040 --> 00:04:14,696
但是这个过程到底是什么样呢？

89
00:04:14,700 --> 00:04:16,530
其实，早在20世纪80年代，

90
00:04:16,530 --> 00:04:18,316
我们拍摄的地球照片，

91
00:04:18,316 --> 00:04:19,796
就是透过紫外线，

92
00:04:19,796 --> 00:04:22,696
利用美国国家航天局的
“动力探索者号”太空船完成。

93
00:04:22,700 --> 00:04:24,520
这两张地球的照片，

94
00:04:24,520 --> 00:04:28,270
向我们展示了逃逸的氢气，

95
00:04:28,270 --> 00:04:29,560
即图中红色的光。

96
00:04:29,560 --> 00:04:33,190
我们还可以看到其他气体的
样貌，如氧气和氮气，

97
00:04:33,190 --> 00:04:34,690
即图中白色的微光

98
00:04:34,690 --> 00:04:37,050
所形成的一圈极光，

99
00:04:37,050 --> 00:04:39,950
还有赤道附近的一缕缕光亮。

100
00:04:39,950 --> 00:04:43,010
这些图片无疑向我们展示了，

101
00:04:43,010 --> 00:04:46,710
我们的大气层不只是
被牢牢束缚于地球表面，

102
00:04:46,710 --> 00:04:50,350
它实际上还延伸到了遥远的太空中，

103
00:04:50,350 --> 00:04:53,080
而且是以一种惊人的速度。

104
00:04:53,080 --> 00:04:56,890
但是地球不是唯一一个
正在经历大气逃逸的星球，

105
00:04:56,890 --> 00:05:00,370
我们最近的邻居火星，比地球小得多，

106
00:05:00,370 --> 00:05:04,176
所以它借以束缚大气的重量也轻得多。

107
00:05:04,180 --> 00:05:06,390
因此， 虽然火星有大气层，

108
00:05:06,390 --> 00:05:08,650
但我们可以看到，
它比地球的大气层薄得多。

109
00:05:08,650 --> 00:05:10,120
看看火星的表面，

110
00:05:10,120 --> 00:05:13,580
我们看到了火山口，
这表明火星未曾有过可以阻止

111
00:05:13,580 --> 00:05:15,490
这些撞击的大气层。

112
00:05:15,490 --> 00:05:18,290
另外我们还看到，
火星是一颗“红色行星”，

113
00:05:18,290 --> 00:05:20,850
而大气逃逸扮演的一个角色

114
00:05:20,850 --> 00:05:22,456
就是使火星成为红色。

115
00:05:22,460 --> 00:05:26,050
这是因为我们认为，
火星曾经比现在湿润，

116
00:05:26,050 --> 00:05:30,650
当水获得足够的能量，
它就分解为氢气和氧气，

117
00:05:30,650 --> 00:05:34,416
而氢气很轻，会逃逸到太空中，

118
00:05:34,420 --> 00:05:36,340
而留下来的氧气

119
00:05:36,340 --> 00:05:38,210
则氧化使地表生锈，

120
00:05:38,210 --> 00:05:42,980
使地表变成了这种我们熟悉的锈红色。

121
00:05:42,980 --> 00:05:44,880
所以当我们观察火星的图片，

122
00:05:44,880 --> 00:05:47,370
我们有理由说，
大气逃逸可能曾经发生过。

123
00:05:47,370 --> 00:05:51,490
不过，美国国家航天局
正在利用太空探测器MAVEN探测火星，

124
00:05:51,490 --> 00:05:55,040
它的实际任务就是研究大气逃逸。

125
00:05:55,040 --> 00:05:59,650
MAVEN即“火星大气与
挥发物演化”太空船。

126
00:05:59,650 --> 00:06:03,320
探测传回的图片非常类似于

127
00:06:03,320 --> 00:06:05,250
我们在地球上看到的景象。

128
00:06:05,250 --> 00:06:07,760
我们早已知道，火星一直在失去大气，

129
00:06:07,760 --> 00:06:09,560
但我们这里有一些令人震惊的图片。

130
00:06:09,560 --> 00:06:12,710
比如在这张图中，
我们可以看到，红色圆圈

131
00:06:12,710 --> 00:06:14,230
就是火星的轮廓；

132
00:06:14,230 --> 00:06:18,440
而蓝色的部分，
就是从火星上逃逸的氢气，

133
00:06:18,440 --> 00:06:21,990
它延伸到了火星自身尺寸
十多倍的距离之外，

134
00:06:21,990 --> 00:06:24,710
这一距离，足以使氢气
不再受到火星引力的束缚，

135
00:06:24,710 --> 00:06:26,730
于是它逃逸到了太空中。

136
00:06:26,730 --> 00:06:28,976
这帮助我们验证了我们的观点，

137
00:06:28,980 --> 00:06:32,460
即通过氢气的逃逸来解释
为什么火星是红色的。

138
00:06:32,460 --> 00:06:35,096
但是氢气不是火星丧失的唯一气体。

139
00:06:35,100 --> 00:06:38,280
我提到了地球上的氦气，
以及一些氧气和氮气，

140
00:06:38,280 --> 00:06:42,080
而通过MAVEN我们也可以
观察从火星逃逸的氧气。

141
00:06:42,080 --> 00:06:44,570
我们可以看到，由于氧气更重，

142
00:06:44,570 --> 00:06:47,720
它不会逃逸到像氢气那么远的距离，

143
00:06:47,720 --> 00:06:49,930
但它仍然向火星之外逃逸。

144
00:06:49,930 --> 00:06:53,040
可以看到氧气并不是
全部集中在红色圆圈里。

145
00:06:53,800 --> 00:06:57,810
我们不仅在自己的行星上
能看到大气逃逸，

146
00:06:57,810 --> 00:07:01,450
还可以发射太空船，
在其他地方研究这一现象，

147
00:07:01,450 --> 00:07:04,570
这让我们得以了解行星的过去，

148
00:07:04,570 --> 00:07:06,840
乃至行星的概况，

149
00:07:06,840 --> 00:07:08,630
以及地球的未来。

150
00:07:08,630 --> 00:07:11,330
因此，我们了解未来的一个途径

151
00:07:11,330 --> 00:07:14,440
就是去研究不可见的遥远行星。

152
00:07:15,440 --> 00:07:18,490
在我继续讲下去之前，
我应该强调一点，

153
00:07:18,490 --> 00:07:20,960
我不打算给你们展示
像这样的冥王星图片，

154
00:07:20,960 --> 00:07:22,410
这可能让你们有点失望，

155
00:07:22,410 --> 00:07:24,250
不过这是因为我们还没有图片。

156
00:07:24,250 --> 00:07:27,680
但是“新地平线”任务正在研究大气逃逸，

157
00:07:27,680 --> 00:07:29,040
也就是冥王星失去的大气。

158
00:07:29,040 --> 00:07:31,560
所以继续关注，等待结果吧。

159
00:07:31,570 --> 00:07:33,680
我原本想谈论的行星

160
00:07:33,680 --> 00:07:35,970
被称为凌日系外行星。

161
00:07:35,970 --> 00:07:39,790
任何一个围绕太阳以外的
恒星旋转的行星

162
00:07:39,790 --> 00:07:42,760
都被称为外部行星，或系外行星。

163
00:07:42,760 --> 00:07:45,250
而我们称之为“凌日”的这些行星

164
00:07:45,250 --> 00:07:46,290
有一个特点，

165
00:07:46,290 --> 00:07:48,460
那就是如果你观察这颗恒星的中央，

166
00:07:48,460 --> 00:07:50,980
你会看到它其实在闪烁。

167
00:07:50,980 --> 00:07:52,860
而它闪烁的原因，

168
00:07:52,860 --> 00:07:57,056
就是一直都有行星从那里经过，

169
00:07:57,056 --> 00:07:59,120
而且遵从特定的轨道，

170
00:07:59,120 --> 00:08:01,900
这样行星就挡住了来自恒星的光，

171
00:08:01,900 --> 00:08:04,950
于是我们就看到了闪烁的光。

172
00:08:04,960 --> 00:08:07,990
通过在夜空中观测这些恒星的

173
00:08:07,990 --> 00:08:09,220
闪烁运动，

174
00:08:09,220 --> 00:08:10,910
我们就可以找到行星。

175
00:08:10,910 --> 00:08:15,010
我们就是用这种方法，
在银河系中探测到了

176
00:08:15,010 --> 00:08:16,400
5000多颗行星。

177
00:08:16,400 --> 00:08:19,250
而且就像我讲过的，
在银河系外还有很多行星。

178
00:08:19,250 --> 00:08:22,176
所以当我们观察这些行星发出的光，

179
00:08:22,180 --> 00:08:25,670
就像我说的，我们看到的不是行星本身，

180
00:08:25,670 --> 00:08:27,750
而是光亮的明暗，

181
00:08:27,750 --> 00:08:29,536
我们可以记录它随时间的变化。

182
00:08:29,536 --> 00:08:32,879
当行星绕到恒星前方，光亮就会变暗，

183
00:08:32,879 --> 00:08:35,330
这就是你们之前看到的闪烁。

184
00:08:35,330 --> 00:08:37,140
所以我们不仅探测行星，

185
00:08:37,140 --> 00:08:40,009
还透过不同的波长来观察星光。

186
00:08:40,009 --> 00:08:44,119
我已经讲过，可以透过
紫外线来观察地球和火星。

187
00:08:44,119 --> 00:08:47,750
如果利用哈勃太空望远镜
观察凌日系外行星，

188
00:08:47,750 --> 00:08:49,880
我们会发现，透过紫外线，

189
00:08:49,880 --> 00:08:53,640
当行星经过恒星前方时，
闪烁变得更明显，

190
00:08:53,640 --> 00:08:55,360
星光也更暗。

191
00:08:55,360 --> 00:08:58,790
我们认为，因为有一层厚厚的氧气

192
00:08:58,790 --> 00:08:59,900
围绕着整个行星，

193
00:08:59,900 --> 00:09:01,636
所以行星看上去更膨胀，

194
00:09:01,636 --> 00:09:03,920
于是挡住了更多光。

195
00:09:04,880 --> 00:09:07,730
运用这一技术，我们已经发现了

196
00:09:07,730 --> 00:09:12,096
好几颗正在发生
大气逃逸的凌日系外行星。

197
00:09:12,096 --> 00:09:15,150
在我们已发现的行星中，

198
00:09:15,150 --> 00:09:16,380
有一些可称为热木星。

199
00:09:16,380 --> 00:09:19,120
这是因为这些行星
和木星一样，是气体行星，

200
00:09:19,120 --> 00:09:21,116
但它们和自己的恒星距离相当近，

201
00:09:21,116 --> 00:09:23,210
大约是木星的百分之一。

202
00:09:23,210 --> 00:09:26,660
而且由于有这些会逃逸的轻质气体，

203
00:09:26,660 --> 00:09:28,390
以及来自恒星的热量，

204
00:09:28,390 --> 00:09:32,250
大气逃逸的发生是毫无疑问的。

205
00:09:32,250 --> 00:09:36,896
与地球每分钟失去400磅氢气不同，

206
00:09:36,900 --> 00:09:38,040
这些行星

207
00:09:38,040 --> 00:09:42,280
每分钟失去13亿磅氢气。

208
00:09:43,320 --> 00:09:47,650
你可能会想，呃，
这会不会让行星不复存在？

209
00:09:47,650 --> 00:09:49,570
而这正是人们观测

210
00:09:49,570 --> 00:09:51,000
太阳系时的疑问，

211
00:09:51,000 --> 00:09:53,890
因为距离太阳较近的行星为岩态，

212
00:09:53,890 --> 00:09:56,840
而距太阳远一些的行星体积更大，
气态程度更高。

213
00:09:56,840 --> 00:09:58,850
如果一个行星一开始像木星这样，

214
00:09:58,850 --> 00:10:00,610
离太阳又很近，

215
00:10:00,610 --> 00:10:02,646
它的气体会不会全跑光？

216
00:10:02,646 --> 00:10:05,600
我们目前认为，如果一个行星
一开始像热木星一样，

217
00:10:05,600 --> 00:10:08,566
那么它最终不会变得像水星或者地球。

218
00:10:08,566 --> 00:10:10,766
但是一个体积更小的行星，

219
00:10:10,766 --> 00:10:13,520
是有可能因为气体逃逸太多

220
00:10:13,520 --> 00:10:15,690
而受到明显影响的，

221
00:10:15,690 --> 00:10:19,050
最终，这个行星将变得
和一开始截然不同。

222
00:10:19,050 --> 00:10:20,970
以上的内容都是泛泛而谈，

223
00:10:20,970 --> 00:10:23,530
我们想到的可能只是太阳系，

224
00:10:23,530 --> 00:10:26,366
但这和地球上的我们有什么关系？

225
00:10:26,366 --> 00:10:28,166
其实，在遥远的未来，

226
00:10:28,166 --> 00:10:30,290
太阳会变得更亮。

227
00:10:30,290 --> 00:10:31,566
如此一来，

228
00:10:31,566 --> 00:10:35,620
太阳给我们带来的热量
就会变得非常强烈。

229
00:10:35,620 --> 00:10:39,966
与我们所讲的热木星
流失气体的方式一样，

230
00:10:39,966 --> 00:10:42,316
地球也会流失气体。

231
00:10:42,320 --> 00:10:44,526
所以我们可以预料，

232
00:10:44,526 --> 00:10:46,570
或者至少有所准备的，

233
00:10:46,570 --> 00:10:48,446
就是在遥远的未来，

234
00:10:48,446 --> 00:10:51,236
地球将会看上去更像火星。

235
00:10:51,240 --> 00:10:54,016
水分解产生的氢气

236
00:10:54,016 --> 00:10:56,436
将以更快的速度逃逸到太空中，

237
00:10:56,440 --> 00:11:00,920
留给我们一个干燥的红色星球。

238
00:11:00,920 --> 00:11:03,496
不过别害怕，
最近几十亿年内还不会发生，

239
00:11:03,496 --> 00:11:05,086
我们还有时间做准备。

240
00:11:05,086 --> 00:11:06,156
（笑声）

241
00:11:06,160 --> 00:11:09,016
但是我想让大家意识到
正在发生的事情：

242
00:11:09,016 --> 00:11:10,416
大气逃逸不只是在未来，

243
00:11:10,416 --> 00:11:13,526
而是此时此刻就在发生。

244
00:11:13,526 --> 00:11:17,200
关于太空和那些遥远的行星，
大家听说过很多

245
00:11:17,200 --> 00:11:18,980
惊人的科学发现。

246
00:11:18,980 --> 00:11:22,240
我们正在研究这些行星，
以便对那里的世界有更多了解。

247
00:11:22,240 --> 00:11:26,950
但在我们探索火星，或是
像热木星这样的系外行星的同时，

248
00:11:26,960 --> 00:11:29,970
我们发现了诸如大气逃逸这样的现象，

249
00:11:29,970 --> 00:11:33,766
从而大大增进了我们对地球的了解。

250
00:11:33,766 --> 00:11:37,856
如果你下次再觉得太空遥不可及，
不妨想想我今天的演讲。

251
00:11:37,856 --> 00:11:39,040
谢谢大家。

252
00:11:39,040 --> 00:11:42,120
（掌声）