چگونه ممکن است زمین روزی مانند مریخ به نظر برسد
متن سخنرانی :
وقتی شب‌ها به آسمان نگاه می‌کنید، چیزهای شگفت‌انگیزی می‌بینید. زیباست. ولی چیزهایی که نمی‌بینید شگفت‌انگیزتر هستند، چون الان ما می‌دونیم که دور هر ستاره‌ای یا تقریباً هر ستاره‌ای، یه سیاره هست، یا چندتایی.بنابراین چیزی که این تصویر بهتون نشون نمی‌ده همه‌ی سیاره‌هایی هستن که تو فضا می‌شناسیم. وقتی به سیاره‌ها فکر می‌کنیم،فکر می‌کنیم چیزهای دورافتاده‌ای هستن که با سیاره‌ی خودمون فرق می‌کنن. ولی ما الان رو یه سیاره هستیم، و چیزهای شگفت‌انگیزی درباره‌ی زمین وجود دارن که همه‌جا روداریم می‌گردیم،تا مشابهش رو پیدا کنیم. ما جستجو می‌کنیم،و داریم چیزهای شگفت‌انگیزی پیدا می‌کنیم. ولی من می‌خوام درباره‌ی یه چیز جالب روی زمین صحبت کنم. این که در هر دقیقه، ۴۰۰ پوند (۱۸۱/۴۴کیلوگرم) هیدروژن و حدوداً ۷ پوند (۳/۷ کیلوگرم) هلیوم از زمین به فضا خارج می‌شه. و این‌ها گازهایی هستن که بیرون میرنو دیگه بر نمی‌گردن. بنابراین هیدروژن، هلیوم و خیلی چیزهای دیگه چیزی رو می‌سازن که ما به عنوان جو زمین می‌شناسیم. جو زمین رو تنها همین گازهابه‌وجود آوردن که یه خط نازک آبی شکل میدن که از ایستگاه فضایی بین‌المللیدیده می‌شه. عکسی که یه فضانورد گرفته بود. این لایه‌ی نازک دور سیاره‌مون چیزیه که به زندگی اجازه‌ی شکفتن میده. از سیاره‌مون در مقابل خیلی از برخوردهای شهاب‌سنگ‌ها و چیزهای مشابه محافظت می‌کنه. و یه پدیده‌ی خیلی شگفت‌انگیز، این حقیقت که داره از بین میره باید شماها رو بترسونه،حداقل یه ذره.
من این فرآیند رو مطالعه می‌کنم و اسمش «گریز جوی» هست. گریز جوی مختص سیاره‌ی زمین نیست. اگه از من بپرسین،بخشی از سیاره بودنه، چون سیارات، نه فقط زمین بلکه در سراسر گیتی، می‌تونن دستخوش گریز جوی بشن. و جوری که اتفاق می‌افته اطلاعاتیدرباره‌ی خود سیارات بهمون میده. چون وقتی شما درباره‌یمنظومه‌ی شمسی می‌اندیشین، شاید درباره‌ی این عکس فکر کنین. و احتمالاً می‌گین که خوب،اینجا هشت تا سیاره هستن، شایدم نه تا. برای اونایی که از دیدن این عکس پریشان شدن، من یکی رو اضافه می‌کنم.
(خنده‌ی حضار)
به کمک «افق‌های نو»،ما پلوتو رو هم در نظر می‌گیریم. و نکته‌ای که اینجا هست، اینه که برای اهداف این سخنرانی و خروج جوی، پلوتو تو ذهن من یه سیاره‌س، همون‌طوری که بقیه سیاراتی که دور ستاره‌های دیگه هستن و نمی‌بینیمشون هم سیاره هستن. بنابراین ویژگی‌های بنیادی سیاره‌هاست که شامل این حقیقت می‌شه که اون‌ها بدنی هستن که با جاذبه شکل گرفتن. پس کلی مواد هستن که فقط با این نیروی جذاب به‌هم چسبیدن. و این بدن‌ها اونقدر بزرگنکه جاذبه‌ی خیلی زیادی دارن. برا همینه که گرد هستن. پس وقتی بهشون نگاه می‌کنین، حتی پلوتو، اونا گرد هستن.
پس شما می‌بینید که اینجا جاذبه واقعا نقشش رو ایفا می‌کنه. ولی یکی دیگه از ویژگی‌های بنیادی سیارات چیزی هست که اینجا نمی‌بینید، و اونم ستاره هست، خورشید، که همه‌ی سیارات منظومه‌ی شمسی به دورش می‌گردن. و این اساساً چیزیه که منجر به گریز جوی می‌شه. دلیل اینکه اساساً ستارگانمنجر به گریز جوی سیارات می‌شن اینه که ستارگان به سیارات ذرات و نور و گرما ارائه می‌کنن که باعث می‌شه جو سیارات از دست بره. یه بالن پر از هوای گرم رو تصور کنین، یا به عکس این فانوس‌ها تو فستیوالی تو تایلند نگاه بندازین، همونطور که می‌بینین هوای گرممی‌تونه گازها رو به سمت بالا سوق بده. اگه به اندازه‌ی کافی انرژی و گرما داشته باشین، که خورشید ما داره، اون گاز که خیلی سبکه و فقطبا نیروی جاذبه محدود شده، می‌تونه به فضا فرار کنه. و خوب در واقع ایندلیل اتفاق افتادن گریز جوی روی زمین و سایر سیارات هست -- اثر متقابل بین گرمای ستارگان و چیره شدن بر نیروی جاذبه‌ی سیاره.
خوب پیش‌تر گفتم که این نرخ اتفاق با نرخ ۴۰۰ پوند در دقیقه برای هیدروژن و تقریبا ۷ پوند برای هلیوم هست. اما این چطوری به نظر میاد؟ خوب، حتی در دهه‌ی ۸۰، از زمین عکس‌هایی تو نور ماورای بنفش با استفاده از فضاپیمای DE ناسا گرفتیم. خوب این دو تا عکس از زمین نشون میده که درخشش ناشی از فرار هیدروژن چطور به نظر میاد، به رنگ قرمز. همچنین می‌تونین گازهای دیگه مثل اکسیژن و نیتروژن رو توی اون نور کم سفید رنگ تو دایره‌ی نشان‌دهنده‌ی شفق‌ها ببینین، همچنین یه سری حلقه اطراف نواحی گرمسیری. خوب اینا تصاویری هستنکه قطعا بهمون نشون میدن که جو ما محکم به زمین نچسبیده و در حقیقت داره به فضای دوردست میره، و باید اضافه کنم، با یه نرخ هشدار دهنده.
ولی زمین به تنهایی دچار گریز جوی نیست. مریخ، نزدیک‌ترین همسایه‌مون،از زمین خیلی کوچک‌تره، بنابراین جاذبه‌ی خیلی کمتری برای نگهداری از جو خودش داره. و با اینکه می‌دونیم مریخ جو داره، ولی می‌بینیم که خیلی از جو زمین نازک‌تره. فقط به سطحش نگاه کنین. شما گودال‌هایی رو می‌بینین که نشون میده اون جوی که بتونه جلوی این‌جور ضربه‌ها رو بگیره نداشته. همچنین، می‌بینیم که یه «سیاره‌ی سرخ» هست، و فرار جوی نقش مهمی تو قرمز بودن مریخ بازی می‌کنه. چون ما فکر می‌کنیم مریخ گذشته‌ی خیس‌تری داشته، وقتی آب انرژی کامل به‌دست آورد،تبدیل به اکسیژن و هیدروژن شد، و هیدروژن به اندازه‌ای سبکه،که به درون فضا فرار کرد، و اکسیژن باقیمانده باعث زنگ زدن سطحش شده و اون رنگ آشنای قرمز زنگ‌زدگی رو به‌جا گذاشته.
خوب می‌تونیم به تصاویر مریخ نگاه کنیم و بگیم که احتمالاً فرار جوی اتفاق افتاده، اما ناسا الان کاوشگر ماوِن رو روی مریخ داره، که کار اصلیش مطالعه‌ی گریز جویه. جو مریخ رو ببینید و کاوشگر ماوِن. و نتایجی که از اون به دست اومده عکس‌هایی رو نشون میدن که خیلی شبیه اون چیزین که ما اینجا رو زمین دیدیم. خیلی وقته می‌دونیم که مریخ داره جوش رو از دست میده، اما الان تصاویر خیره‌کننده‌ای داریم. اینجا، برای نمونه،می‌بینید که دایره‌ی قرمز به اندازه‌ی مریخ هست، و رنگ آبی هیدروژن در حال فرار از سیاره. بنابراین به فضایی بیشتر از ۱۰ برابر اندازه‌ی سیاره می‌رسه، به اندازه‌ی کافی دور که دیگه سیاره محدودش نمی‌کنه. به سمت فضا فرار می‌کنه. این کمک می‌کنه برخی ایده‌ها رو تایید کنیم، مثلا اینکه چرا مریخ قرمزه،برای هیدروژن از دست رفته. ولی هیدروژن تنها گازی که از دست رفته نیست. من به هلیوم و مقدار کمی اکسیژن و نیتروژن روی زمین اشاره کردم، و از طریق کاوشگر ماون ما می‌تونیم ببینیمکه مریخ اکسیژن هم از دست میده. و می‌تونید ببینید که چوناکسیژن سنگین‌تره، نمی‌تونه به اندازه هیدروژن دور شه، ولی با این حال همچنانداره از سیاره دور می‌شه. همه‌ش رو محدود شده به دایره‌ی قرمز نمی‌بینین.
پس این حقیقت که ما فرار جوی رو فقط تو سیاره‌ی خودمون نمی‌بینیم و می‌تونیم هرجایی مطالعه‌ش کنیمو فضاپیما بفرستیم به ما اجازه میده که درباره‌ی گذشته‌ی سیارات و حتی خود سیارات به طور کلی و آینده‌ی زمین یاد بگیریم. یکی از راه‌هایی که می‌تونیم درباره‌ی آینده یاد بگیریم از طریق سیارات خیلی دوری هستنکه دیده نمی‌شن. قبل از اینکه سراغ اون موضوع برم، باید به این نکته اشاره کنم، که عکس‌هایی مثل این از پلوتو نشون‌تون نمی‌دم، که ممکنه نومید کننده باشه، ولی برای اینه که ما هنوز نداریم‌شون. ماموریت «افق‌های نو» هم اکنوندر حال مطالعه‌ی فرار جوی از پلوتو هستش. پس آماده و منتظر اونا باشین. سیاره‌هایی که می‌خوام درباره‌شون صحبت کنم فراسیاره‌های در حال گذر نامیده شده‌ان.
هر سیاره‌ای که به دور یکستاره غیر از خورشید می‌گرده یک فراسیاره، یا سیاره‌ی فراخورشیدی نامیده می‌شه. و این سیاره‌هایی که می‌گیم در حال گذر هستن یه ویژگی خاص دارن اگه به وسط ستاره نگاه کنین، می‌بینین که در واقع داره چشمک می‌زنه، و دلیل این چشمک زدن اینه که همواره سیاره‌هایی دارن از جلوش رد می‌شن، و در اون موقعیت خاص که سیارات جلوی رد شدن نور ستاره رو می‌گیرن ما می‌تونیم چشمک زدن نور رو ببینیم. با بررسی ستاره‌های آسمان شب برای این سوسو زدن، می‌تونیم سیارات رو پیدا کنیم. برای همین الان تونستیم بیش از ۵۰۰۰ سیاره تو کهکشان راه شیریِ خودمون شناسایی کنیم، و می‌دونیم که خیلی بیشتر از این اندازه‌ای که گفتم وجود دارن.
وقتی به نور این ستاره‌ها نگاه می‌کنیم، همون‌طوری که گفتم،چیزی که می‌بینیم خود سیاره نیست، تیره شدن نوره که می‌تونیم تو گذر زمان ضبطش کنیم. وقتی سیاره در حال عبور از جلوی ستاره‌س نور کم می‌شه، و این اون چشمک زدنی هست که پیش‌تر دیدین. ما فقط این سیاره‌ها رو پیدا نمی‌کنیم بلکه می‌تونیم به نورشون با طول موج‌های مختلف نگاه کنیم. من به دیدن زمین و مریخ تو نور ماورای بنفش اشاره کردم. اگه ما با تلسکوپ هابل به این فراسیاره‌های در حال گذر بنگریم، تو نور ماورای بنفش سوسو زدن بیشتر و نور کمتریاز ستاره می‌بینیم، وقتی سیاره داره از جلوش رد می‌شه. فکر می‌کنیم که یه جو گسترده از هیدروژن دور سیاره رو پوشانده که به نظر پف‌کرده میاد و بنابراین جلوی رد شدن نور بیشتری رو می‌گیره.
با استفاده از این روش،ما در واقع تونستیم فراسیاره‌های در حال گذری رو کشف کنیمکه دستخوش فرار جوی هستن. این سیاره‌ها رو می‌تونیم«مشتری»های داغ بنامیم، برخی از اونایی که پیدا کردیم رو. به دلیل اینکه مانند مشتریسیاره‌های گازی هستند، ولی خیلی نزدیک ستاره‌شون هستن، صدها برابر نزدیک‌تر از مشتری. به دلیل گازهای سبکِ آماده برای فرار، و گرمایی که از ستاره ساتع می‌شه، نرخ کاملاً فاجعه‌باری از گریز جوی رو داریم. بنابراین بر خلاف ۴۰۰ پوند در دقیقه‌از دست دادن هیدروژن توسط زمین، برای این سیاره‌ها، ۱/۳ میلیارد پوند (۵۸۹/۶۷ میلیون کیلوگرم) هیدروژن در دقیقه از دست میره.
پس ممکنه با خودتون فکر کنین، خوب، آیا این سیاره‌ها از بین خواهند رفت؟ این سوالیه که وقتی که به منظومه‌ی شمسی خودمون نگاه کردیم پرسیدیم، چون‌که سیاره‌های نزدیک‌تر بهخورشید صخره‌ای هستن، و سیاره‌های دورتر بزرگ‌تر و گازی‌تر. آیا می‌تونید از چیزی مثل مشتری‌ای شروع کنید که به خورشید نزیدک بود، و از همه‌ی گاز داخلش خلاص شین؟ الان فکر می‌کنیم که اگهاز یه مشتری داغ شروع کنیم، نمی‌تونید به زمین یا عطارد برسین. ولی اگه از یه چیز کوچک‌تر شروع کنین، احتمالش هست که گازهابه اندازه‌ی کافی فرار کنن که شدیدا تحت تاثیر قرار بگیره و یه چیز خیلی متفاوت از اولش به جای بذاره.
همه‌ی این‌ها خیلی کلی به نظر میان، و ممکنه درباره‌ی منظومه‌ی شمسی صحبت کنیم، ولی این چه کاری به ما روی زمین داره؟ خوب در آینده‌ی دور، خورشید روشن‌تر خواهد شد. و هم‌زمان با این اتفاق، گرمایی که از خورشید میاد خیلی شدید می‌شه. خیلی شبیه اون چیزی که می‌بینیدگاز از مشتری داغ ساطع می‌شه، از زمین هم ساطع خواهد شد، و چیزی که می‌تونیم به دنبالش باشیم، یا براش آماده باشیم، اینه که در آینده‌ی دور، زمین شبیه مریخ خواهد شد. هیدروژن خارج شده از مولکول آب، سریع‌تر به داخل فضا میره، و ما می‌مونیم و یه سیاره‌ی خشک و قرمز.
نترسید،چند میلیارد سال دیگه‌س، یکمی زمان برای آماده شدن داریم.
(خنده‌ی حضار)
ولی من می‌خواستم از چیزی که اتفاق می‌افته آگاه باشید، نه لزوما در آینده، بلکه همین حالا که صحبت می‌کنیمگریز جوی در جریانه. درباره‌ی علوم شگفت‌انگیزی که دارن تو فضااتفاق می‌افتن چیزهای زیادی شنیدین و سیاراتی در دوردست، و ما این سیارات رو مطالعه می‌کنیمتا این جهان‌ها رو بفهمیم. اما در حالی که داریم درباره‌ی مریخ و این فراسیاره‌های داغ مشتری‌سان یاد می‌گیریم، چیزهایی مثل گریز جوی پیدا می‌کنیم که خیلی چیزها درباره‌یسیاره‌مون زمین یادمون میدن.
پس دفعه دیگه‌ای که به فضای دوردست فکر می‌کنین این رو هم در نظر بگیرین.
خیلی ممنونم.
(تشویق حضار)
