Dlaczego Ziemia pewnego dnia może wyglądać jak Mars

W każdej minucie około 180 kg wodoru i około 3 kg helu ucieka z Ziemi
w przestrzeń kosmiczną. Astrofizyk Anjali Tripathi, badająca zjawisko parowania atmosfer, w fascynującej i przystępnej prelekcji rozważa, w jaki sposób ten proces może pewnego dnia (za kilka miliardów lat) zmienić naszą niebieską planetę w czerwoną.

Patrząc nocą na gwiazdy,

możemy zobaczyć niezwykłe,

piękne rzeczy.

To, czego zobaczyć nie można,
jest jeszcze piękniejsze.

Wiemy, że dookoła każdej
lub prawie każdej gwiazdy

jest planeta,

a może i kilka.

To zdjęcie nie pokaże nam planet,

o których wiemy, że istnieją.

Mówiąc planeta, często
myślimy o czymś odległym,

odmiennym od tego, co znamy.

Jednak jesteśmy na planecie.

Ziemia proponuje wiele
niesamowitych rzeczy,

dlatego szukamy czegoś
podobnego tak daleko.

Poszukując, odkrywamy ciekawostki.

Oto jedna z ciekawostek o Ziemi.

W każdej minucie

około 180 kg wodoru

i około 3 kg helu

ucieka w przestrzeń kosmiczną

i nigdy nie wraca.

Wodór, hel i wiele innych gazów

tworzą atmosferę ziemską.

Ta niebieska linia to
zdjęcie atmosfery ziemskiej

zrobione przez astronautę
z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Ten cienki paseczek

pozwala życiu na Ziemi rozwijać się.

Chroni ją przed uderzeniami

meteorytów i tym podobnych.

Fakt, że atmosfera ziemska znika,

jest niesamowity

i powinien nieco przerażać.

Jest to proces, który badam.

Nazwany jest parowaniem atmosfer.

Parowanie atmosfer występuje też
na innych planetach.

Jest jednym z czynników
pozwalających nazwać coś planetą.

Planety we wszechświecie

mogą doświadczać tego.

Proces ten mówi wiele o planecie.

Myśląc o Układzie Słonecznym,

zapewne widzicie to.

Osiem lub dziewięć planet.

Dodam dziewiąta planetę,

jeśli jej brak was drażni.

(Śmiech)

Uwzględniamy Plutona dzięki
sondzie kosmicznej New Horizons.

W zamyśle prelekcji i parowania atmosfer,

uważam Plutona za planetę.

Tak samo, jak planetami są obiekty

krążące dookoła innych gwiazd.

Podstawową cechą planet

jest utrzymywanie formy

poprzez grawitację.

Wiele części utrzymywanych razem

siłą przyciągania.

Te formy są wielkie
i posiadają silną grawitację,

dlatego są okrągłe.

Wszystkie z tych planet,

włącznie z Plutonem

są okrągłe.

Grawitacja ma znaczenie.

Kolejna podstawowa cecha planet

to niewidoczna na ekranie gwiazda,

Słońce,

wokół którego krążą planety.

Słońce napędza parowanie atmosfer.

Centralne gwiazdy
napędzają parowanie atmosfer,

ponieważ wysyłają
światło i ciepło powodujące,

że atmosfera znika.

Balony na ogrzane powietrze

czy lampiony na festiwalu w Tajlandii

są popychane w górę za
sprawą gorącego powietrza.

Słońce daje wystarczającą
ilość energii i ogrzewania,

by lekki gaz, trzymany
jedynie przez grawitację

odleciał w przestrzeń kosmiczną.

To powód parowania atmosfer

na Ziemi i innych planetach.

Oddziaływanie ogrzewania z gwiazdy

przezwycięża grawitację na planecie.

Jak powiedziałam,

każda minuta kosztuje
około 180 kg wodoru

i około 3 kg helu.

Jak to wygląda?

Już w latach 80.

wykonywano zdjęcia Ziemi

w ultrafiolecie

podczas misji Dynamic Explorer.

Widoczna na ekranie

czerwona poświata

to uciekający wodór.

Widzimy również tlen i azot

w jasnym okręgu

ukazującym zorzę polarną

oraz jako wiązki dookoła zwrotników.

Te zdjęcia pokazują,

że atmosfera ziemska nie jest
ciasno związana z Ziemią.

Wypływa daleko w przestrzeń kosmiczną

w niepokojącym tempie.

Nie tylko Ziemia ma ten problem.

Mars jest dużo mniejszy od Ziemi,

więc ma słabszą grawitację
utrzymującą atmosferę.

Atmosfera Marsa

jest znacznie cieńsza.

Liczne kratery na powierzchni

oznaczają brak atmosfery

mogącej zatrzymać uderzenia z zewnątrz.

Parowanie atmosfer ma swój wkład w to,

że Mars jest czerwoną planetą.

Uważamy, że na Marsie było więcej wody.

Energia rozłożyła ją na wodór i tlen.

Lekki wodór odleciał
w przestrzeń kosmiczną,

pozostawiając tlen,

który utlenił ziemię,

tworząc znany, rdzawoczerwony kolor.

Patrząc na zdjęcie, można powiedzieć,

że parowanie atmosfer
miało miejsce na Marsie.

Sztuczny satelita Marsa
nazwany MAVEN jest sondą NASA,

badającą parowanie atmosfer.

Rozwinięcie skrótu to "ewolucja
atmosfery Marsa i jej ulatywania."

Rezultatem są obrazy podobne do tych

widzianych na Ziemi.

Od dawna wiadomo,
że Mars tracił atmosferę.

Posiadamy oszałamiające zdjęcia.

W czerwonym okręgu

zaznaczony jest Mars.

Kolor niebieski
to wodór ulatujący z planety.

Ulatuje wystarczająco daleko,

by zerwać powiązanie z planetą.

Ucieka w przestrzeń kosmiczną.

Pomaga to potwierdzić koncepcję,

dlaczego Mars jest
czerwony od utraty wodoru.

Wodór nie jest jedynym ulatującym gazem.

Jak mówiłam, na Ziemi jest
to także hel, tlen i azot.

MAVEN pokazuje nam również
tlen ulatujący z Marsa.

Tlen jest cięższy,

dlatego nie ulatuje tak daleko, jak wodór.

Mimo wszystko ucieka z planety.

Nie jest ograniczony do
tego czerwonego okręgu.

Fakt, że parowanie atmosfer
występuje na innych planetach

i możliwe jest badanie tego za
pomocą statków kosmicznych,

daje nam wiedzę o planetach.

Pozwala poznać ich przeszłość,

ale również przyszłość Ziemi.

Możemy poznawać przyszłość

dzięki odległym planetom.

Powinnam zaznaczyć na początku,

że nie pokażę podobnych zdjęć Plutona.

To może być rozczarowujące,

jednak nie ma jeszcze takich zdjęć.

Sonda New Horizons przeprowadza badania

w kierunku parowania atmosfer na Plutonie.

Bądźcie czujni i doglądajcie tego.

Chciałam powiedzieć coś o planetach

znanych jako egzoplanety.

Planety krążące
dookoła gwiazdy innej niż Słońce

znane są jako egzoplanety
lub planety pozasłoneczne.

Ciekawą metodą poszukiwania takich planet

jest tranzyt.

Patrząc na gwiazdę na środku ekranu,

widzimy, że mruga.

Powodem tego

są mijające ją planety.

Planety, mijając gwiazdę,

blokują jej światło,

dzięki czemu widzimy mruganie.

Analizując nocne niebo,

za sprawą mrugania

możemy znajdować planety.

Dzięki tej metodzie wykryliśmy
do tej pory ponad 5000 planet

w naszej Drodze Mlecznej.

Wiemy, że jest ich dużo więcej.

Patrząc na światło z tych gwiazd,

nie widzimy planet.

Widzimy osłabienie jasności,

które możemy nagrywać.

Planeta przechodzi przez tarczę gwiazdy,

tworząc mruganie.

Nie tylko wykrywamy planety,

ale obserwujemy światło
o innych długościach fal.

Wspominałam o obserwacji
Ziemi i Marsa w ultrafiolecie.

Używając Kosmicznego Teleskopu Hubble’a
do obserwacji tranzytu,

widzimy w ultrafiolecie

większe mruganie
i mniej światła z gwiazdy,

gdy planeta przysłania ją.

Powodem tego może być
rozciągająca się dookoła planety

atmosfera pełna wodoru,

co czyni ją napuchniętą

i blokuje więcej światła,
które można zobaczyć.

Metoda ta pozwoliła
na odkrycie kilku egzoplanet

doświadczających parowania atmosfer.

Takie planety

zwane są gorącymi jowszami.

Są to planety gazowe jak Jowisz,

jednak są znacznie bliżej swojej gwiazdy,

sto razy bliżej niż Jowisz.

Wzmożone podgrzewanie tego lekkiego,

podatnego na ulatywanie gazu,

dramatycznie zwiększa
prędkości parowania atmosfer.

W odróżnieniu od 180 kg wodoru
ulatującego z Ziemi w każdej minucie,

planety te

tracą pół miliarda kilogramów na minutę.

Pojawia się pytanie,
czy w związku z tym planeta znika?

Ludzie zastanawiali się nad tym

podczas oglądania Układu Słonecznego.

Planety bliżej Słońca są skaliste,

natomiast te odleglejsze
są większe i gazowe.

Czy gdyby Jowisz

był blisko Słońca,

straciłby cały gaz?

Zaczynając od czegoś
pokroju gorących jowiszy,

nie można skończyć z czymś,
jak Ziemia czy Merkury.

Zaczynając z czymś mniejszym,

możliwe, że uciekłoby tyle gazu,

by zauważyć tego istotny wpływ

i by powstało coś zupełnie innego
niż było to na początku.

Brzmi to dość ogólnikowo.

Można myśleć o Układzie Słonecznym,

jednak jaki ma to wpływ na Ziemię?

W odległej przyszłości

Słońce stanie się jaśniejsze.

Gdy do tego dojdzie,

ogrzewanie ze Słońca
będzie bardziej intensywne.

Gaz będzie ulatywał z Ziemi w tempie,

w jakim obecnie tracą go gorące jowisze.

Można oczekiwać,

w pewien sposób przyszykować się,

że w dalekiej przyszłości

Ziemia będzie podobna do Marsa.

Wodór zostanie odłączony od wody

i odleci w przestrzeń kosmiczną.

Ziemia stanie się suchą,
czerwonawą planetą.

Bez obaw, mamy więcej
niż kilka miliardów lat,

by przygotować się.

(Śmiech)

Chcę byście byli świadomi sytuacji.

To nie tylko przyszłość,

parowanie atmosfer dzieje się cały czas.

Kosmos i odległe planety
przynoszą wiele wspaniałych rzeczy.

Badamy te planety,
by lepiej poznawać świat.

Badając Marsa czy egzoplanety,
takie jak gorące jowisze,

odkrywamy rzeczy, jak parowanie atmosfer,

uczące nas wiele o naszej planecie.

Następnym razem pomyślcie o tym,
mówiąc o kosmosie, jako o czymś odległym.

Dziękuję.

(Brawa)