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地球之外，安身何处？ | Dave Brain | TEDxBoulder

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    好的，这一定会很有意思！
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    （笑声）
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    我很荣幸能站在这里
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    我很高兴你们来听我演讲
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    否则就尴尬了
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    我们能齐聚在“这里”，
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    我说的“这里”，
    不是仅指现在“这里"
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    也不是指“这里” (这个小镇)
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    而是"这里"
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    我是指我们的地球
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    我说的“我们”，
    不是仅指“我们坐在这里的人"
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    而是指“生命”。
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    "地球上的一切生命"
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    (笑声)
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    从复杂的生命体到简单的单细胞生物
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    从霉菌到蘑菇
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    到“会飞的熊”
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    (笑声)
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    有趣的是
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    地球是我们所知的唯一一颗存在生命的星球
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    共有约870万个物种
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    我们在宇宙中努力寻找
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    利用一切技术手段
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    但我们仍然无法找到其他存在生命的星球
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    地球是目前我们知道的唯一一个有生命的星球
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    地球真的是特别吗？
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    这个问题我也在努力寻找答案
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    孩提时我就开始了思考
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    我认为你们中有80%的人
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    也想过这个问题 也想知道答案
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    想了解，是不是还有其他星球
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    无论是在太阳系之内还是之外
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    上面存在着生命
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    首先呢 我们要了解生命存在的条件
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    所有地球上的870万个物种
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    他们的生存必须具备三个条件
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    第一 所有地球上的生命都需要能量
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    复杂生命 比如说人类 从太阳那里获取能量
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    但深处地底的生物也可以获取能量
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    从化学反应中获取能量
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    有许许多多不同形式的能量资源
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    所有的星球上都能获得
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    第二
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    所有生命都需要食物或营养
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    这个看起来有点难 特别是你想吃一个多汁的番茄的时候
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    （笑声）
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    然而 地球上的所有生命都可以
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    从六个化学元素中获取营养
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    这些化学元素在太阳系的
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    任何一个行星上都能找到
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    那么第三 中间这个 也就是生命存在的标杆性条件
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    也是最难满足的条件
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    不是麋鹿 是水
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    （笑声）
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    当然麋鹿也不错
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    （笑声）
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    我说的不是冰冻水 不是气态水 而是液态水
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    液态水是所有生命生存的必要条件
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    太阳系内许多天体上都不存在液态水
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    所以上面没有生命存在
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    其他太阳系内的天体可能存在丰富的液态水
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    甚至比地球上的水还多
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    但这些液态水被冰壳覆盖
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    因此很难接近 很难获取
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    甚至很难探寻里面是不是有任何生命
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    所以我可研究的天体
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    就剩下不多了
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    让我们把问题变得简单点
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    我们仅考虑表面存在液态水的行星
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    太阳系我们仅需考虑三个行星
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    它们表面有液态水
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    按照离太阳的远近 它们分别是金星、地球和火星。
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    要想有一个能保存液态水的大气层
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    那对大气层的要求非常高
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    大气不能太多 否则大气层会太厚 温度会太高
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    就像金星一样 太热
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    不能可能存在液态水
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    但是大气太少的话 大气层会太薄 温度会太冷
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    就像火星一样 太冷
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    所以说 金星太热 火星太冷
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    而地球温度刚刚好
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    我身后的图片会向你们展示
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    在我们的太阳系 生命能存在于哪里
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    这是一个“金凤花姑娘 (刚刚好)”的问题
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    很简单 孩子们也能理解
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    然而
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    我想提醒你们两件事情
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    "金凤花姑娘"故事里 有些问题我们可能不太会想到
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    但我觉得跟今天讲的很有关联
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    第一
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    如果金凤花姑娘走进屋子时
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    熊妈妈碗里的粥太凉了
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    那能说这碗粥一直是很凉的么？
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    会不会某个时间这碗粥的温度刚刚好？
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    当金凤花姑娘走进屋子的时候答案就揭晓了
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    这是我们从故事里得到的
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    行星也是如此
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    行星不是一成不变的 它们会改变
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    它们变化着 发展着
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    大气层也是这样
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    让我举个例子
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    这是我最喜欢的一张火星照片
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    不是分辨率最高的图片 不是最有吸引力的图片
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    不是最近拍摄的图片
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    但这张照片上 我们可以看到火星表面的河床
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    流动着的液态水会形成河床
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    几百年 几千年 几万年 才能形成河床
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    现在这不可能发生在火星上
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    如今火星的大气层太薄 温度太低
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    以至于水不能以液态的形式存在
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    这张照片说明了火星的大气层改变了
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    而且是巨大的改变
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    它从我们定义为"可居住"的状态 变成现在的样子
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    因为很久之前 生命所需的三个条件火星都能满足
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    火星上的能让水维持液态的
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    大气层去哪儿了？
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    有种观点认为大气层逃逸到太空里了
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    大气颗粒有足够的能量
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    来摆脱行星的引力
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    逃逸到太空中 再也不回来
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    这种情况在所有拥有大气层的天体上都会发生
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    彗星的尾巴
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    非常明显的提示了大气逃逸现象
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    金星上的大气也随着时间逃逸掉了
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    火星和地球也会是这样
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    这只是一个程度和规模的问题
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    所以我们要弄明白随着时间大气能逃逸多少
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    这样我们就可以解释行星变化的原因
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    大气是如何获取能量逃逸的？
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    大气颗粒是如何获取能量逃逸的？
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    研究表明 简单来说 有两种方式
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    第一个 太阳光
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    太阳辐射出来的光可以被大气颗粒吸收
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    加热这些粒子
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    是的 我在跳舞 但是大气颗粒呢
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    （笑声）
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    天呐 婚礼上我都不会这么做的
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    (笑声）
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    大气颗粒仅仅通过太阳光加热
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    即可获取足够的能量来摆脱行星引力
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    第二个可从中获取能量的是 太阳风
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    太阳风是从太阳表面射出的粒子流
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    高速吹过整个太阳系
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    每秒400千米
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    太阳风暴的时候速度更快
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    太阳风疾速穿梭在星际空间
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    吹向行星和它的大气层
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    它们可以提供能量
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    使大气颗粒逃逸
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    这一块我非常感兴趣
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    因为它跟适居性有关联
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    我说过 金凤花姑娘的故事里面有两点
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    是我想让你们留意 也想提醒你们的地方
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    第二个更微妙
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    如果熊爸爸碗里的粥太热
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    熊妈妈碗里的粥太凉
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    那按照趋势来看
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    熊宝宝碗里的粥是不是应该比熊妈妈的更凉？
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    这是一个通用的逻辑推理
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    但是仔细想想 可能并没有这么简单
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    当然 行星与太阳之间的距离决定了行星本身的温度
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    温度大大影响了宜居性
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    但是我们应该再好好想想
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    或许是那三个碗本身
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    决定了粥的温度
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    决定了什么是"刚刚好"
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    我可以列举出金星、地球、火星
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    它们很多不同的差异
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    影响了它们的宜居性。
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    但我想用一两分钟来讲讲
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    磁场
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    地球有磁场 火星、金星没有
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    磁场产生于行星内部深处
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    通过地球内部导电液体的流动
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    产生了围绕地球的巨大磁场。
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    如果你有指南针 你可以知道哪里是北
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    然而火星、金星并没有磁场
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    如果你在火星、金星上拿着指南针
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    恭喜你 你会迷路的
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    （笑声）
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    磁场有否会影响星球的宜居性吗？
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    会怎么影响呢？
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    许多科学家认为 行星上的磁场
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    为行星的大气层提供了一层保护盾
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    使得围绕行星的太阳风粒子偏转
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    算是一种力场型效应
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    与这些粒子的电荷有关
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    我喜欢把它想象为沙拉吧的防喷嚏护罩
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    （笑声）
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    没错 我的同事看了这个演讲后会意识到
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    这是我们团队历史上的第一次
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    把太阳风比作鼻涕
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    （笑声）
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    所以说 结果就是 地球已经被保护了
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    数十亿年
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    因为我们有磁场
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    地球的大气层没办法逃逸
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    然而火星 却没被保护
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    因为火星没有磁场
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    在数十亿年中
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    或许有很多大气脱离了
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    导致火星从一个宜居的行星转变成
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    现在这个样子
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    其他的科学家认为 行星的磁场
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    更像是船上的风帆
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    使得行星与更多来自太阳风的能量相互作用
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    比与自己能量的相互作用要多
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    这面帆可以从太阳风中收集能量
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    磁场可以从太阳风中获得能量
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    使得甚至更多的大气逃逸现象发生
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    这个理论还有待证实
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    但是产生的效果和运作原理
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    似乎是显而易见的
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    因为我们知道
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    太阳风中的能量可以蓄积在大气层中
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    就在地球的大气层中
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    这些能量可以沿着磁场的磁感线
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    一直到达极地区域
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    产生了难以置信的美丽的极光
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    极光的宏伟壮观 会让你永世难忘
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    我们知道 太阳风的能量进来了
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    我们正试着测定有多少大气粒子逃逸了
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    磁场是否是通过任何方式影响着大气逃逸
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    我给你们在座的各位提了一个问题
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    但我还没有解决的办法
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    我们还没有解决方案
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    但我们正在解决的路上 我们都做了什么呢？
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    我们已经向这三个行星发射了航天器
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    他们中的一些已经进入轨道了
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    包括MAVEN航天器 现在正在绕着火星运行
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    我参与了这个项目
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    这是在科罗拉多大学的事儿了
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    这个航天器是用来探测大气逃逸的
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    对金星和地球我们也采用了相似的探测方法
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    一但我们完成了所有的探测
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    我们会将数据整合 接着我们就能明白
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    这三个行星是如何与它们的宇宙环境相互作用的
  • 10:51 - 10:52
    如何与周围环境相互作用的
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    我们就可以确定磁场对宜居性的
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    重要与否
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    一旦我们有了答案 你为何还要关心它呢
  • 11:00 - 11:01
    我是说 我相当关心
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    经济上也关心 但是相当关心这个答案
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    (笑声)
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    首先 这个问题的答案
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    会告诉我们这三个行星
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    金星 地球 和火星
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    不仅仅包括它们是如何与环境相互作用的
  • 11:16 - 11:18
    还包括数十亿年前他们的情况
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    很久之前 它们宜居与否
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    答案会告诉我们有关围绕着我们的
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    大气层的情况 以及相关的种种
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    但除此之外 我们从这些行星中得到的信息
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    也可以适用到其他有大气层的天体上
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    包括其他我们正在观测的 围绕其他恒星的行星
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    比如 开普勒空间站
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    建造和控制中心就在博尔德这里
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    一直在观测星空中一张邮票大小的区域
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    已经好几年了
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    它已经发现了数以千计的行星
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    就在一张邮票那么大小的区域里
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    这块区域 和天空中其他区域 没什么不同
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    在20年的岁月里
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    我们从对太阳系外的行星一无所知
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    到如今发现这么多行星
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    反而不知道应该从哪一个开始研究
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    任何一个"杠杆"都会帮助到我们
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    实际上，基于开普勒的观察结果
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    以及其他相似的观察结果
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    我们现在有理由相信
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    在我们银河系的2000亿颗恒星中
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    平均每一个恒星至少有一个行星
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    除此之外
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    有估计显示 在这400亿到1000亿的行星中
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    一定有一些是宜居的行星
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    就只是在我们的银河系里
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    我们在观测着这些行星
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    但我们还不知道哪一些是宜居的
  • 12:45 - 12:49
    就好像你被困在这个红点里
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    （笑声）
  • 12:50 - 12:51
    在这个讲台上
  • 12:52 - 12:56
    你知道外面有其他的世界
  • 12:57 - 13:00
    你迫不及待地想知道更多
  • 13:01 - 13:05
    想询问和找到是否有那么一两个外面的世界
  • 13:05 - 13:07
    是跟你的一样的
  • 13:08 - 13:11
    你还做不到 你还到不了那里
  • 13:11 - 13:15
    所以你要使用一些你周围发展起来的技术手段
  • 13:15 - 13:16
    来探索金星 地球 火星
  • 13:16 - 13:19
    以此为基础 拓展到其他地方
  • 13:19 - 13:24
    从这些数据中做出一些合理的推断
  • 13:24 - 13:27
    然后将能够决定最佳的宜居行星候选
  • 13:27 - 13:29
    以及哪些是不宜居的
  • 13:31 - 13:33
    最后 至少现在看来
  • 13:33 - 13:36
    地球 就是困住我们的红点
  • 13:37 - 13:40
    这是唯一一个我们知道能够居住的行星
  • 13:40 - 13:43
    尽管很快 我们就能知道更多了
  • 13:43 - 13:46
    但至少现在 这就是唯一的宜居的行星
  • 13:46 - 13:48
    这就是我们的红点
  • 13:48 - 13:50
    我真的很高兴我们都在这儿
  • 13:51 - 13:52
    谢谢
  • 13:52 - 13:55
    （鼓掌）
Title:
地球之外，安身何处？ | Dave Brain | TEDxBoulder
Description:

“金星上的地表温度太高，火星上的太低，地球上的则恰好适宜”，这番话出自行星科学家Dave Brain之口。然而，原因何在？在本次幽默风趣的演讲中，Brain向听众展示了宜居行星探索计划的科学背景，以及地球上生命存在的奇迹——合适的时间、合适的地点，满足了适宜生命存在的所有条件。

This talk was given at a TEDx event using the TED conference format but independently organized by a local community. Learn more at http://ted.com/tedx
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDxTalks
Duration:
14:14

Chinese, Simplified subtitles

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