Чому Земля може колись стати схожою на Марс?

Кожну хвилину більше 400 фунтів водню і 7 фунтів гелію випаровуються з атмосфери Землі у відкритий космос. Вчена-астрофізик Анджалі Тріпаті вивчає феномен планетарного вітру, і в цьому чарівному і доступному для розуміння виступі вона розглядає, як цей процес може одного разу (через мільярди років) перетворити нашу блакитну планету на червону.

Коли ми дивимось на зірки вночі,

те, що ми бачимо - дивовижно.

Це прекрасно.

Але ще більш вражаюче -
те, що нездатні вловити наші очі:

зараз ми знаємо,

що навколо кожної зірки,
чи майже кожної,

знаходиться планета,

а, можливо, і декілька.

Тож на цій картинці неможливо побачити

всі планети, про які ми знаємо,

що вони є в космосі.

Зазвичай думки про планети
асоціюються у нас з чимось вкрай далеким

й дуже відмінним від звичайного.

Але ось ми на планеті,

і тут на Землі так багато
надзвичайного.

Ми звикли шукати дивовижі
деінде, за обріями,

шукати і знаходити
ці дивовижні речі.

Однак я хочу розповісти вам
про дивовижні речі тут, на Землі:

щохвилини

більше 180 кг водню

і майже 3 кг гелію

летять із Землі в космос.

Це газ зникає
та ніколи не повертається.

Отже, водень, гелій та інші елементи

входять до складу відомої нам
атмосфери Землі.

Атмосфера - це лише
тонкий синій шар із газів,

який можна побачити завдяки фото
Міжнародної космічної станції,

які роблять деякі астронавти.

Цей розріджений шар
навколо нашої планети -

те, що дозволяє квітнути життю.

Він захищає нашу планету
від великої кількості

метеоритів тощо.

Це настільки дивовижне явище,

що той факт, що він зникає,

має лякати вас,
бодай трішки.

Отже, я вивчаю процес,

що називається "планетарний вітер".

Планетарний вітер не є
специфічним для Землі.

Я б сказала, це невід'ємна
особливість планет,

тому що всі планети у всесвіті,
а не лише Земля,

можуть зазнавати дії планетарного вітру.

Те, як це трапляється, говорить нам
про самі планети.

Адже коли ви думаєте
про Сонячну систему,

то ви можете думати про цю картинку.

І ви б сказали, що є вісім планет,
може дев'ять.

Для тих з вас, хто
схвильований цим зображенням,

я додам дещо.

(Сміх)

Завдяки станції New Horizons ми
додаємо Плутон.

Справа в тому, що

з огляду на мету цього виступу і
саме планетарний вітер,

я вважаю Плутон планетою,

так само, як і невидимі нам планети,

що обертаються навколо інших зірок.

Згідно їх основних характеристик,

планети є тілами,

пов'язаними між собою гравітацією.

Безліч об'єктів
тримаються разом завдяки

цій силі тяжіння.

Самі тіла і сила гравітації величезні.

Саме тому вони круглі.

Погляньте: всі вони,

включаючи Плутон,

круглі.

Тут можна побачити гравітацію в дії.

Однак є друга основна
особливість планет,

яку тут не видно, -

це наявність зірки, Сонця,

навколо якої обертаються
всі планети Сонячної системи.

Саме вона є рушійною силою
планетарного вітру.

Причина істотного впливу зірок
на планетарний вітер полягає в тому,

що вони дають планетам
частинки, світло і тепло,

які можуть викликати витік атмосфери.

Уявіть повітряну кулю,

або погляньте на це фото ліхтарів
з фестивалю в Таїланді.

Ви побачите, що гаряче повітря
може змушувати газ рухатися вгору.

Якщо у вас достатньо енергії і тепла,

як у Сонця,

цей легкий газ, що
утримується лише гравітацією,

може полетіти в космос.

Саме це викликає планетарний вітер

на Землі та інших планетах -

взаємодія між теплом від зірки

і подоланням сили гравітації на планеті.

Як я вже говорила, ми втрачаємо

400 фунтів гідрогену за хвилину

і майже сім фунтів гелію.

Як же це виглядає?

Навіть в 80-х роках

ми фотографували Землю

в ультрафіолетовому світлі

за допомогою космічного корабля
NASA Dynamic Explorer.

Ці два зображення Землі показують,

як виглядає випаровування водню

в червоному світлі.

Також тут можна побачити кисень і азот

у вигляді білого проблиску

в колі, що демонструє полярне сяйво,

а також кількох клаптиків
навколо тропіків.

Отже, ці зображення
переконливо показують,

що наша атмосфера
не лише міцно прив'язана до Землі,

вона простягається далеко в космос,

мушу зазначити, в тривожних обсягах.

Але Земля не єдина
зазнає планетарного вітру.

Марс, наш найближчий сусід,
набагато менший за Землю,

отже, гравітація
утримує його атмосферу слабкіше.

У Марса є атмосфера,

але вона більш розріджена, ніж земна.

Погляньте на його поверхню.

Ці кратери вказують,
що у нього не було атмосфери,

здатної зупинити зіткнення.

Також ми бачимо, що це "червона планета",

а планетарний вітер відіграє роль в тому,

що Марс є червоним.

Ми думаємо, що раніше
на Марсі було більш волого,

а коли у води було достатньо енергії,
вона розпалася на водень і кисень.

Водень дуже легкий,
тому він полетів у космос,

а залишився кисень,

окислився чи покрив землю іржею,

через що вона отримала
знайомий червоно-іржавий колір.

Поглянувши на зображення Марса,

можна подумати, що раніше
там був планетарний вітер.

В даний момент у НАСА на Марсі
є зонд MAVEN,

який займається вивченням
планетарного вітру.

Це космічний апарат «Еволюція
атмосфери і летючих речовин на Марсі».

Передані ним зображення
дуже схожі на те,

що ми бачимо тут, на Землі.

Давно відомо, що Марс
втрачає атмосферу, але тепер

у нас з'явилися приголомшливі знімки.

Наприклад, тут, в червоному колі,

можна побачити розмір Марса,

а сині частини зображення показують
витік водню з планети.

Він поширюється на відстань, що
в 10 разів перевищує розмір Марса -

це достатньо далеко,
щоб втратити зв'язок з планетою.

Він витікає у відкритий космос.

Це допомагає підтвердити припущення,

що Марс червоний через втрату водню.

Однак крім водню
витікають і інші гази.

Я розповідала про гелій на Землі,
а також кисень і водень,

а завдяки MAVEN ми можемо бачити,
що і Марс втрачає кисень.

Можна побачити,
що через те, що кисень є важчим,

він не може зникнути
так само далеко, як водень,

проте він все одно зникає з планети.

Ви цього не бачите, але він обмежений
тим червоним колом.

Фактично, ми не тільки бачимо
планетарний вітер на нашій планеті,

але і можемо вивчати його в інших місцях,
а запуск космічних апаратів

дозволить вивчити минуле планет,

а також їхнє майбутнє

і майбутнє Землі.

Отже, один із способів
дізнатися про майбутнє -

вивчити планети, що знаходяться
за межами нашого поля зору.

Перш, ніж перейти до цього, хочу зазначити,

що не покажу вам фото,
як у випадку з Плутоном.

Можливо, це вас розчарує,

але справа в тому, що у нас їх ще немає.

Однак місія New Horizons
якраз вивчає планетарний вітер,

що є втрачений планетами.

Тому стежте за новинами.

Планети, про які я хочу поговорити,

відомі як транзитні екзопланети.

Будь-яка планета, що обертається
навколо іншої зірки, а не нашого Сонця,

називається екзопланетою
або позасонячною планетою.

У цих так званих транзитних планет

є особливість:

глянувши на цю зірку в центрі,

ви побачите, що вона мерехтить.

Причина мерехтіння в тому,

що планети, які постійно
проходять повз неї,

мають особливе місцерозташування,

через що затуляють світло зірки,

і ми бачимо, як вона мерехтить.

Вивчивши мерехтіння зірок

в нічному небі,

ми можемо виявити планети.

Так ми змогли виявити
більше 5 000 планет

в нашому
Чумацькому Шляху.

Ми знаємо, що існує
безліч зірок і за його межами.

Дивлячись на світло,
що виходить від цих зірок,

насправді ми бачимо не самі планети,

а затемнення світла,

яке можна зафіксувати.

Освітлення стає слабкішим, коли планета
проходить перед зіркою -

саме це мерехтіння ви бачили раніше.

Ми не тільки знаходимо планети,

але і вивчаємо це світло
в хвилях різної довжини.

Я згадувала про спостереження
за Землею і Марсом в ультрафіолеті.

Якщо подивитися на транзитні екзопланети
через телескоп «Хаббл»,

можна виявити, що в ультрафіолеті

мерехтіння набагато більше,
а світла від зірки менше,

коли планета проходить перед нею.

Ми вважаємо, що причина в розширеному
шарі водню в атмосфері

навколо планети,

що робить її на вигляд більшою

і блокує значну частину видимого світла.

За допомогою цієї техніки ми виявили

кілька транзитних екзопланет
з планетарним вітром.

Ці планети можна назвати
розпеченими Юпітерами

через те, що ми там виявили.

Вони, як і Юпітер,
є газовими планетами,

але знаходяться
ближче до своєї зірки,

приблизно в сто разів ближче за Юпітер.

Через легкий газ, готовий до витоку,

і тепло зірки

показники планетарного вітру
катастрофічні.

Для порівняння, Земля втрачає
400 фунтів гідрогену за хвилину,

але на цих планетах

втрата досягає 1.3 мільярдів фунтів
за хвилину.

Можна задуматися:
чи приведе це до загибелі планети?

Саме цим питанням люди були схвильовані,

дивлячись на нашу Сонячну систему,

тому, що ближчі до Сонця планети,
кам'янисті,

а більш газоподібні і великі планети
знаходяться на віддалі.

Чи може об'єкт на кшталт Юпітера,

перебуваючи близько до Сонця,

позбутися усього свого газу?

Зараз ми вважаємо, що об'єкт
на зразок розпеченого Юпітера

не може перетворитися
в Меркурій або Землю.

Але у випадку з об'єктом меншого розміру,

є ймовірність, що з нього
випарується достатньо газу,

і це настільки змінить його,

що новий об'єкт буде
значно відрізнятися від початкового.

Це все звучить досить розпливчасто,

і ми можемо думати про Сонячну систему,

але як це пов'язано з нами тут, на Землі?

В далекому майбутньому

Сонце стане яскравішим.

Коли це відбудеться,

тепло, яке ми отримуємо від Сонця,
стане дуже інтенсивним.

Газ буде випаровуватися з Землі
так само стрімко,

як з розпеченого Юпітера.

Тому нам слід очікувати,

або хоча б бути готовими

до того, що в далекому майбутньому

Земля буде більше схожа на Марс.

Гідроген із води, внаслідок її розпаду,

буде витікати у відкритий космос швидше,

а нам залишиться ця суха
червона планета.

Не бійтеся, у нас є ще
кілька мільярдів років,

тому є трохи часу для підготовки.

(Сміх)

Однак я хочу, щоб ви знали,
що це почне відбуватися

не в майбутньому,

втрата атмосферних газів відбувається
протягом нашої розмови.

Ви чуєте про безліч
дивовижних явищ в космосі

та про далекі планети,

а ми вивчаємо ці планети,
щоб дізнатися про ці світи.

Однак при вивченні Марса або екзопланет,
подібних до розпеченого Юпітера,

ми виявляємо явища,
такі як планетарний вітер,

які більше розповідають
про нашу планету тут, на Землі.

Враховуйте це, коли наступного разу
подумаєте, що космос знаходиться далеко.

Дякую.

(Оплески)