Co jest potrzebne, aby na planecie istniało życie

"Wenus jest za gorąca, Mars zbyt zimny, a Ziemia jest w sam raz", mówi naukowiec zajmujący się planetami, Dave Brain. Ale dlaczego tak jest? W swojej humorystycznej prelekcji Brain przedstawia fascynującą naukę dotyczącą życia na planetach oraz tego, co jest do niego potrzebne. Ludzkość może być w idealnym miejscu i czasie, jeśli chodzi o bieg życia zamieszkiwalnych planet.

Cieszę się, że tu jestem.

Oraz, że wy tu jesteście,

inaczej byłoby to dziwne.

Cieszę się, że wszyscy tu jesteśmy.

Mówiąc "tu", nie mówię o tym miejscu,

czy o tym,

ale o tym.

Mam na myśli Ziemię.

Mówiąc "my" nie chodzi
o ludzi tu zebranych,

ale o życie,

całe życie na Ziemi...

(Śmiech)

Od złożonych do jednokomórkowych,

od pleśni po grzyby,

po latające niedźwiedzie.

(Śmiech)

Interesujące,

Ziemia to jedyne miejsce,
o którym wiemy, że jest tu życie...

8,7 miliona gatunków.

Szukaliśmy gdzie indziej,

może nie tak mocno jak powinniśmy,

ale szukaliśmy i nie znaleźliśmy nic.

Ziemia to jedyne miejsce.

Czy jest wyjątkowa?

Chciałbym znać tę odpowiedź

od wczesnego dzieciństwa,

podejrzewam, że 80% was,

myślała o tym samym
i też chce to wiedzieć.

By zrozumieć, czy są inne planety

w naszym Układzie Słonecznym i poza nim,

które mogą utrzymać życie,

trzeba zrozumieć,
co jest potrzebne do życia.

Okazuje się, że pośród
8,7 miliona gatunków,

życie potrzebuje trzech rzeczy.

Z jednej strony całe życie
na Ziemi wymaga energii.

Złożone życie jak my czerpie ją ze Słońca,

ale życie głęboko pod ziemią
może ją zyskać

w reakcjach chemicznych.

Jest wiele różnych źródeł energii

dostępnych na planetach.

A z drugiej strony,

życie potrzebuje pokarmu.

To dość wysokie wymagania,
zwłaszcza dla wymagających roślin.

(Śmiech)

Całe życie na Ziemi uzyskuje pokarm

z sześciu pierwiastków,

które można znaleźć
w każdym obiekcie planetarnym

w naszym układzie.

To stawia nas w połowie drogi,

to coś najtrudniejszego do zdobycia.

Nie łoś, ale woda.

(Śmiech)

Choć łoś byłby całkiem fajny.

(Śmiech)

Nie woda zamrożoną, nie gaz,
tylko w stanie ciekłym.

Tego potrzebuje każda forma życia.

Wiele ciał w Układzie Słonecznym
nie ma płynnej wody,

tam nie szukamy.

Inne mogą mieć jej pod dostatkiem,

nawet więcej niż Ziemia,

ale woda jest uwięziona
pod lodową skorupą.

Ciężko się do niej dostać.

Ciężko sprawdzić, czy jest tam życie.

Zostaje więc kilka obiektów,
nad którymi możemy się pochylić.

Uprośćmy ten problem.

Weźmy pod uwagę tylko
ciekłą wodę na powierzchni.

Tylko trzy ciała niebieskie
w naszym systemie

mają ją na powierzchni,

w kolejności od Słońca
to Wenus, Ziemia i Mars.

Myślicie, że przy ciekłej wodzie
potrzebna jest atmosfera.

Ale trzeba być z nią ostrożnym.

Nie może być jej za dużo,
nie może być za gruba, za ciepła,

bo będzie za gorąco, jak na Wenus,

nie można już mieć ciekłej wody.

Ale gdy atmosfery jest za mało,
jest za cienka i zbyt zimna,

kończy się to jak na Marsie, za zimno.

Wenus za gorąca, Mars zbyt zimny,

Ziemia jest w sam raz.

Patrząc na zdjęcia za mną od razu widać,

gdzie w naszym systemie
może przetrwać życie.

Jak w bajce o Złotowłosej,

nawet dziecko to zrozumie.

Jednakże

chciałbym przypomnieć dwie sprawy.

Nie myślimy często o tej bajce,

ale ona naprawdę tu pasuje.

Po pierwsze.

Jeśli miseczka mamy Miś jest za zimna,

gdy dziewczynka wchodzi do pokoju,

czy znaczy to, że zawsze była taka?

A może jakiś czas temu była w sam raz?

To, kiedy Złotowłosa wchodzi
do pokoju wpływa na odpowiedź,

którą dostajemy w opowieści.

To samo dotyczy planet.

One nie są statyczne, zmieniają się.

Różnią się od siebie, ewoluują.

Tak samo atmosfery.

Podam przykład.

To jedno z moich ulubionych zdjęć Marsa.

Nie ma najwyższej rozdzielczości,
nie jest seksowne,

nie jest najnowsze,

ale pokazuje doliny rzek
wyryte w krajobrazie planety.

Wyrzeźbione przez płynącą, ciekłą wodę.

Ich powstanie zajęło setki,
tysiące, dziesiątki tysięcy lat.

To nie dzieje się dziś na Marsie.

Teraz atmosfera jest za cienka i zimna,

aby woda utrzymała się w stanie ciekłym.

To zdjęcie mówi nam,
że atmosfera Marsa zmieniła się

i to poważnie.

Ze stanu, który określilibyśmy
zdatnym do zamieszkania,

ponieważ trzy elementy życia
były obecne już długo.

Gdzie podziała się atmosfera,

dzięki której była tam woda ciekła?

Jeden pomysł głosi, ze uleciała w kosmos.

Cząsteczki atmosfery miały
dość energii, by uwolnić się

z grawitacji planety,

ulatując na zawsze w przestrzeń.

Tak jest ze wszystkimi
ciałami z atmosferą.

Komety mają ogony,

to niesamowicie widoczne objawy
ucieczki atmosferycznej.

Ale atmosfera Wenus też powoli ucieka,

podobnie jak Marsa czy Ziemi.

Wszystko zależy od stopnia i skali.

Chcielibyśmy odkryć,
jak dużo jej uleciało w czasie,

abyśmy mogli wytłumaczyć to przejście.

Skąd atmosfery
czerpią energię do ucieczki?

Jak udaje się to cząsteczkom?

Są dwa sposoby, trochę to uprościmy.

Po pierwsze, światło słoneczne.

Cząsteczki mogą je pochłaniać

i się ogrzewać.

Tak tańczę, ale one...

(Śmiech)

O Boże, nie tańczyłem
nawet na własnym weselu.

(Śmiech)

Zyskują dość energii,
by się uwolnić i uciec

od grawitacji, tylko dzięki ogrzewaniu.

Drugi sposób, to energia
z wiatru słonecznego.

To cząsteczki, masa, materiał
wyrzucone z powierzchni Słońca,

które przedzierają się
przez Układ Słoneczny

z prędkością 400 km na sekundę,

czasem szybciej podczas burzy słonecznej,

pędzą przez przestrzeń międzyplanetarną

w kierunku planet i ich atmosfer,

dostarczając energii

cząsteczkom, które mogą uciec.

To mnie interesuje,

ponieważ dotyczy zamieszkiwalności.

Wspominałem o dwóch rzeczach
przy bajce o Złotowłosej,

na które chciałem zwrócić uwagę.

Druga jest nieco subtelniejsza.

Skoro miseczka Taty Misia jest za gorąca,

a miseczka Mamy Miś za zimna,

to czy miseczka Dzidziusia
nie powinna być zimniejsza,

jeśli podążamy za tendencją?

Godziliśmy się z tym całe życie,

myśląc o tym więcej,
to może nie być takie proste.

Oczywiście odległość od Słońca
determinuje temperaturę.

To ma wpływ na zamieszkiwalność.

Ale może są jeszcze jakieś inne czynniki.

Może to chodzi o same miseczki,

które pomagają określić
rezultat tej historii,

który jest w sam raz.

Mógłbym mówić dużo o różnicach

tych trzech planet,

wpływających na zamieszkiwalność,

ale z egoistycznych pobudek
związanych z moimi badaniami

i faktem, że stoję tu
z pilotem w ręku, a wy nie...

(Śmiech)

Chciałbym pomówić przez minute czy dwie

o polach magnetycznych.

Ziemia je posiada, Wenus i Mars nie.

Powstają głęboko we wnętrzu planety,

w wyniku przewodnictwa elektrycznego
wzburzonego, płynnego materiału,

który tworzy ogromne
pole magnetyczne, otaczające Ziemię.

Mając kompas, wiecie gdzie jest północ.

Wenus i Mars tego nie mają.

Jeśli macie kompas na tych planetach,

gratulacje, jesteście zgubieni.

(Śmiech)

Czy to wpływa na zamieszkiwalność?

Jak mogłoby?

Wielu naukowców sądzi, że pole

działa jak tarcza ochronna atmosfery,

odbijająca cząsteczki
wiatru słonecznego wokół planety

niczym pole siłowe.

Ma to związek z ich
potencjałem elektrycznym.

Kojarzy mi się z plastikową osłonką
produktów w barach sałatkowych.

(Śmiech)

Koledzy, którzy obejrzą to później,

pomyślą, że pierwszy raz

ktoś porównał wiatr słoneczny
do kichania czy kaszlu.

(Śmiech)

W efekcie tego Ziemia mogła być chroniona

przez miliardy lat,

bo mamy pole magnetyczne.

Atmosfera nie mogła uciec.

Mars nie był tak chroniony,

bo nie ma pola magnetycznego.

W ciągu miliardów lat

może dość atmosfery uleciało,

że przeszedł z zamieszkiwalnej planety,

na to, co widzimy dziś.

Inni naukowcy myślą, że pole magnetyczne

działa bardziej jak żagle na statku,

pozwalając planecie współdziałać
z większą energią od wiatru słonecznego

niż planeta mogłaby wejść w interakcję
gdyby tego pola nie było.

Żagle mogą zbierać tę energię.

Pole magnetyczne może ją zbierać,

przez co więcej atmosfery może ulatywać.

Trzeba sprawdzić tę teorię,

ale jej efekt i to jak działa

zdaje się być oczywiste.

Ponieważ wiemy,

że energia z wiatru słonecznego
jest składowana w atmosferze

tu na Ziemi.

Przewodzą ją linie pola magnetycznego

w obszary polarne,

stąd mamy przepiękne zorze.

Jeśli kiedyś je widzieliście,
wiecie jak są cudowne.

Wiemy, że energia dostaje się do środka.

Chcemy zbadać, jak wiele
cząsteczek się przebija

i czy pole magnetyczne na to wpływa.

Postawiłem was przed problemem,

ale nie znam jeszcze rozwiązania.

Nie mamy rozwiązania.

Ale pracujemy nad tym. Jak to robimy?

Wysłaliśmy sondy na wszystkie 3 planety.

Niektóre krążą na orbicie,

w tym MAVEN na orbicie Marsa,

z którym jestem związany,
kierujemy nim stąd,

z Uniwersytetu Kolorado.

Ma mierzyć ucieczkę atmosfery.

Mamy podobne pomiary z Wenus i Ziemi.

Kiedy je dokończymy,

porównamy je z sobą
i będziemy mogli zrozumieć

jak te trzy planety współdziałają
z kosmicznym środowiskiem,

ich otoczeniem.

Dowiemy się, czy pole magnetyczne
jest ważne dla zamieszkiwalności,

czy nie.

Czy powinno was to obchodzić?

Mnie to bardzo obchodzi.

Nie tylko finansowo.

(Śmiech)

Odpowiedź na to pytanie

powie nam więcej o tych trzech planetach,

Wenus, Ziemi i Marsie.

Nie tylko o ich obecnych
interakcjach z przestrzenią,

ale o tym, jakie były miliardy lat temu.

Czy były zamieszkiwalne, czy nie.

Dowiemy się o atmosferach,

które nas otaczają i są blisko.

Co więcej, dowiemy się,

czy dotyczy to wszystkich atmosfer,

w tym planet zaobserwowanych
wokół innych gwiazd.

Na przykład Kepler

zbudowany i sterowany tutaj w Boulder,

obserwuje obszar nieba
wielkości znaczka pocztowego

od kilku lat.

Odkrył tysiące planet

w skrawku nieba wielkości znaczka,

który nie różni się niczym
od innych części nieba.

W ciągu 20 lat przeszliśmy

od braku wiedzy
o jakichkolwiek planetach,

przez znajomość garstki,

po czasy, gdzie nie wiemy,
za którą się najpierw zabrać.

Przyda się każda pomoc.

Dzięki obserwacjom Keplera

i jemu podobnych

uważamy obecnie,

że w samej Drodze Mlecznej
jest 200 miliardów gwiazd,

średnio każda z nich
ma przynajmniej jedną planetę.

W dodatku

szacuje się, że od 40 do 100 miliardów

można określić, jako zamieszkałe.

Tylko w naszej galaktyce.

Obserwujemy je,

ale jeszcze nie wiemy,
na których może być życie.

To tak jakbyście musieli stać
na czerwonej kropce...

(Śmiech)

na scenie,

wiedząc, że są tam inne światy,

desperacko chcąc wiedzieć o nich więcej,

przesłuchać je i odkryć, że jeden czy dwa

są trochę podobne do ciebie.

Nie możesz tego zrobić,
polecieć tam, jeszcze nie.

Musisz użyć narzędzi obok ciebie,

zbadać Wenus, Ziemię, Marsa

i odnieść je do innych przypadków,

mając nadzieję,
że to wiarygodne odniesienie,

dzięki czemu będzie można
określić najlepszych kandydatów

na zamieszkiwalne planety.

Jak narazie

to nasza czerwona kropka.

Jedyna planeta, o której wiemy,
że jest zamieszkana,

a może już wkrótce poznamy kolejne.

Na razie jest jedyna,

nasza czerwona kropka.

Cieszę się, że tu jesteśmy.

Dzięki.

(Brawa)