De ce Pământul ar putea arăta cândva ca Marte

În fiecare minut, aproxiamtiv 180 kg de hidrogen și în jur de 3 kg de heliu ies din atmosfera Pământului în spațiu. Astrofiziciana Anjali Tripathi studiază fenomenul de pierdere atmosferică, iar în acest discurs fascinant și accesibil, ia in calcul posibilitatea ca într-o zi (peste câteva miliarde de ani) acest proces să transforme planeta noastră albastră într-una roșie.

Când privești stelele noaptea,

e uimitor ce poți vedea.

E frumos.

Dar ce e și mai uimitor
e ceea ce nu poți vedea,

pentru că ce știm acum

e că în jurul tuturor stelelor,
sau aproape a tuturor,

există o planetă

sau probabil câteva.

Deci ceea ce această imagine nu vă arată

sunt toate planetele
despre care știm că există

acolo în spațiu.

Dar când ne gândim la planete,
tindem să ne gândim la lucruri îndepărtate

care sunt foarte diferite
de planeta noastră.

Însă ne aflăm pe o planetă

și sunt atât de multe lucruri minunate
la acest Pământ

încât căutăm pretutindeni
lucruri care să-i semene.

Iar când căutăm,
descoperim lucruri uimitoare.

Aș vrea să vă spun un lucru uimitor
petrecut aici, pe Pământ.

Și anume, că în fiecare minut,

aproximativ 180 kg de hidrogen

și în jur de 3 kg de heliu

se pierd de pe Pământ și ajung în spațiu.

Aceasta e o cantitate de gaz
care pleacă și nu mai revine niciodată.

Hidrogenul, heliul și multe alte elemente

formează ceea ce noi numim
atmosfera Pământului.

Atmosfera cuprinde aceste gaze
care formează o linie subțire, albastră,

vizibilă aici de pe Stația
Spațială Internațională,

într-o fotografie realizată
de niște astronauți.

Iar fâșia aceasta subțire
din jurul planetei noastre

e ceea ce permite vieții să înflorească.

Ne protejează planeta
de prea multe impacturi,

de meteoriți și alte corpuri cerești.

Și e un fenomen atât de uimitor

încât faptul că dispare

ar trebui să vă sperie, măcar puțin.

Procesul acesta pe care îl studiez

se numește pierdere atmosferică.

Pierderea atmosferică
nu este specifică Pământului.

E parte din ce înseamnă o planetă,
dacă mă întrebați pe mine,

deoarece planetele, nu doar aici
pe Pământ, ci peste tot în Univers,

pot suferi pierdere atmosferică.

Iar felul în care se întâmplă ne oferă
de fapt detalii despre planete.

Deoarece când te gândești
la sistemul solar,

s-ar putea să te gândești
la fotografia de aici.

Și ai spune: „Ei bine, există
opt planete, poate nouă.”

Așa că pentru aceia dintre voi
deranjați de această imagine,

o voi completa.

(Râsete)

Mulțumită sondei spațiale New Horizons,
o includem și pe Pluto.

Iar aici menționez

că pe parcursul acestei prezentări
despre pierderea atmosferică,

voi considera Pluto o planetă,

așa cum planetele din jurul
altor stele pe care nu le putem vedea

sunt și ele planete.

Caracteristicile de bază ale planetelor

includ faptul că sunt corpuri

pe care gravitația le menține împreună.

Deci e un mare amalgam de materie,

susținut de această forță de atracție.

Iar aceste corpuri sunt foarte mari
și au o gravitație puternică.

De aceea sunt rotunde.

Când vă uitați la toate acestea,

inclusiv la Pluto,

observați că sunt rotunde.

Puteți vedea gravitația în mișcare aici.

Dar o altă caracteristică
de bază a planetelor

e ceva ce nu vedeți aici,

și anume steaua, Soarele,

în jurul căruia orbitează
toate planetele din sistemul solar.

Și asta e ceea ce, în esență,
provoacă pierderea atmosferică.

Motivul pentru care stelele provoacă
pierderea atmosferică de pe planete

este pentru că stelele oferă planetelor
particule, lumină și căldură

care pot cauza pierdere atmosferică.

Dacă vă gândiți la un balon cu aer cald

sau priviți această imagine cu lampioane
de la un festival în Thailanda,

puteți observa că aerul cald
propulsează gazele în sus.

Și dacă există
suficientă energie și căldură,

ceea ce Soarele nostru are,

acest gaz, care e atât de ușor
și e susținut doar de gravitație,

se poate pierde în spațiu.

Asta e, prin urmare,
ceea ce cauzează pierderea atmosferică

aici pe Pământ și pe alte planete:

această interacțiune
dintre căldura emanată de stea

și depășirea forței
de gravitație a planetei.

V-am spus că ritmul în care se întâmplă

este de cca 180 kg pe minut
pentru hidrogen

și aproape 3 kg pentru heliu.

Dar cum arată asta?

Ei bine, chiar și în anii '80

am fotografiat Pământul

în ultraviolet

folosind Dynamic Explorer,
nava spațială NASA.

Așadar, aceste două imagini
ale Pământului

ilustrează cum arată acea strălucire
a hidrogenului care se pierde,

evidențiată în roșu.

Se pot observa și alte componente
precum oxigenul și nitrogenul

în acea licărire albă

din cercul care vă arată aurorele

și în benzile din jurul tropicelor.

Aceste imagini ne arată concludent

că atmosfera noastră nu e strâns legată
doar de noi, aici pe Pământ

ci ajunge de fapt departe în spațiu,

și asta într-un ritm alarmant, aș adăuga.

Dar Pământul nu e singura planetă
care suferă pierdere atmosferică.

Marte, cel mai apropiat vecin,
e mult mai mică decat Pământul,

deci are o forță mai mică de gravitație
cu care să-și rețină atmosfera.

Așa că deși Marte are o atmosferă,

putem vedea că e mult mai subțire
decât cea a Pământului.

Uitați-vă la suprafață.

Vedeți cratere care sugerează
că nu a avut o atmosferă

care să blocheze aceste impacturi.

Mai vedem și că este „planeta roșie”,

iar pierderea atmosferică joacă un rol

în culoarea ei.

Credem că se datorează faptului că Marte
avea mai multă apă în trecut

și când apa a avut destulă energie,
s-a descompus în hidrogen și oxigen,

iar hidrogenul, fiind atât de ușor,
a ajuns în spațiu,

iar oxigenul rămas

a corodat solul

dând naștere acelei culori familiare
de un roșu ruginiu.

E în regulă să ne uităm
la fotografii cu Marte

și să afirmăm că s-a produs
probabil pierdere atmosferică,

dar NASA are în prezent o sondă
pe Marte, numită satelitul MAVEN,

a cărei sarcină e să studieze
pierderea atmosferică.

Este sonda spațială
Mars Atmosphere and Volatile Evolution.

Rezultatele obținute ne-au arătat
deja imagini foarte similare

cu ce am văzut aici pe Pământ.

Știam de mult că Marte
își pierdea atmosfera,

dar avem câteva imagini uluitoare.

Aici, de exemplu,
puteți vedea cercul roșu

care arată mărimea lui Marte,

iar cu albastru puteți vedea
cum se pierde hidrogenul.

Deci se răspândește pe o suprafață
de peste 10 ori mai mare decât a planetei,

suficient de departe
încât să nu mai fie legat de planetă.

Se pierde în spațiu.

Iar asta ne ajută să confirmăm idei,

cum ar fi de ce Marte e roșie,
din cauza hidrogenului pierdut.

Dar hidrogenul nu este
singurul gaz care se pierde.

Am menționat heliul de pe Pământ
și o cantitate de oxigen și azot,

iar datorită lui MAVEN, putem vedea
și oxigenul care se pierde de pe Marte.

Și puteți vedea cum,
deoarece oxigenul e mai greu,

nu ajunge la fel de departe
precum hidrogenul,

dar tot se pierde de pe planetă.

Nu este tot limitat în acel cerc roșu.

Faptul că pierderea atmosferică
e vizibilă nu numai pe planeta noastră,

ci o putem studia altundeva
și trimite nave spațiale,

ne permite să învățăm
despre trecutul planetelor,

dar și despre planete în general

și despre viitorul Pământului.

O cale prin care putem afla
mai multe despre viitor

sunt planetele atât de îndepărtate
pe care nu le putem vedea.

Ar trebui să menționez totuși,
înainte să continui,

nu vă voi arăta imagini
ca aceasta cu Pluto,

ceea ce v-ar putea dezamăgi,

dar nu le avem încă.

Misiunea New Horizons studiază în prezent
modul în care pierderile atmosferice

se produc de pe planetă.

Așa că rămâneți cu noi și așteptați vești.

Planetele de care voiam să vorbesc

sunt cunoscute ca exoplanete în tranzit.

Orice planetă care orbitează în jurul
unei stele, alta decât Soarele nostru,

se numește exoplanetă
sau planetă extrasolară.

Iar aceste planete numite „în tranzit”

au o proprietate specială,

așa încât dacă vă uitați
în mijlocul stelei,

veți vedea că de fapt pâlpâie.

Și motivul pentru care pâlpâie

este că există planete
care trec prin fața ei mereu,

și acea orientare specială

în care planetele blochează
lumina emanată de stea

ne permite să vedem lumina pâlpâind.

Iar observând stelele pe cerul nopții

pentru a vedea pâlpâirea,

descoperim planete.

În felul acesta am putut detecta
peste 5000 de planete

în Calea Lactee

și știm că sunt multe altele acolo,
după cum am spus.

Când ne uităm
la lumina de la aceste stele,

ceea ce vedem, cum am spus,
nu este planeta însăși,

ci vedeți de fapt o diminuare a luminii

pe care o putem înregistra în timp.

Deci lumina scade pe măsură
ce planeta coboară în fața stelei,

și aceea e pâlpâirea
pe care ați văzut-o adineaori.

Nu numai că detectăm planete,

dar putem studia această lumină
în lungimi de undă diferite.

Am menționat studierea Pământului
și a lui Marte în ultraviolet.

Dacă ne uităm la exoplanetele în tranzit
prin telescopul spațial Hubble,

aflăm că în ultraviolet,

se vede o licărire mult mai intensă,
mult mai puțină lumină de la stea

atunci când planeta trece prin față.

Iar noi credem că este din cauză
că există o atmosferă de hidrogen

extinsă în jurul planetei

care o face să arate mai gonflată,

blocând astfel mai mult
din lumina pe care o vedeți.

Folosind această tehnică,
am putut descoperi

câteva planete în tranzit
care suferă pierdere atmosferică.

Iar aceste planete pot fi numite
Jupitere fierbinți,

precum unele pe care le-am descoperit.

Și asta deoarece sunt
planete de gaz precum Jupiter,

dar sunt și aproape de steaua lor,

aproape de 100 de ori
mai aproape decât Jupiter.

Și pentru că există tot acest gaz ușor
pe cale să se piardă

și toată această căldură de la stea,

ritmul pierderii atmosferice
este catastrofic.

Față de cele cca 180 de kg de hidrogen
pierdute pe minut de pe Pământ,

pe aceste planete

se pierd circa 590.000 kg de hidrogen
în fiecare minut.

Ați putea gândi, „Bine, dar asta face
ca planeta să nu mai existe?”

Asta e o întrebare
pe care oamenii și-au pus-o

când s-au uitat
la sistemul nostru solar

deoarece planetele mai apropiate
de Soare sunt solide,

iar cele mai îndepărtate
sunt mai mari și mai gazoase.

Se poate să fi început
cu ceva asemănător lui Jupiter

care se afla mai aproape de Soare,

eliberând gazul din interior?

Credem că dacă pornim de la ceva
asemănător unui Jupiter fierbinte,

nu poate rezulta o planetă
ca Mercur sau Pământ.

Dar dacă la început a fost ceva mai mic,

e posibil ca suficient gaz
să se fi pierdut,

ceea ar fi avut un impact semnificativ

și să rezulte ceva foarte diferit
față de ce era la început.

Toate acestea sună cam generic

și ne-ar putea duce cu gândul
la sistemul solar,

dar ce legătură are cu noi,
aici pe Pământ?

Ei bine, în viitorul îndepărtat,

Soarele va deveni mai luminos.

Pe măsura ce asta se întâmplă,

căldura provenită de la Soare
va deveni foarte intensă.

La fel cum vedeți gazul ieșind
din atmosfera unui Jupiter fierbinte,

gazul va ieși și de pe Pământ.

Așadar, ne putem aștepta,

sau cel puțin ne putem pregăti

ca într-un viitor îndepărtat,

Pământul să arate mai mult ca Marte.

Hidrogenul nostru
din apa care se descompune

va fi pierdut în spațiu mai rapid,

iar noi vom rămâne
cu această planetă uscată, roșiatică.

Nu vă temeți, va mai dura
câteva miliarde de ani,

așa că avem ceva timp
să ne pregătim.

(Râsete)

Dar voiam să fiți conștienți
de ce se întâmplă,

nu doar în viitor,

căci pierderea atmosferică se produce
chiar în acest moment.

Există multe fenomene uimitoare
de care auzim că se întâmplă în spațiu

și pe planete îndepărtate,

iar noi studiem aceste planete
pentru a învăța despre aceste lumi.

Dar pe măsură ce învățăm despre Marte
sau exoplanete precum Jupiteri fierbinți,

descoperim fenomene
precum pierderea atmosferică

care ne dau indicii
despre planeta noastră.

Așa că reflectați la asta data viitoare
când vă veți gândi că spațiul e departe.

Mulțumesc.

(Aplauze)