WEBVTT

00:00:00.760 --> 00:00:03.710
当你望向夜空中的星星，

00:00:03.710 --> 00:00:05.210
你会看到美得让人

00:00:05.210 --> 00:00:06.680
窒息的画面。

00:00:06.680 --> 00:00:09.810
但更令人惊叹不已的是
你看不见的部分，

00:00:09.810 --> 00:00:11.210
因为我们现在知道，

00:00:11.210 --> 00:00:14.600
几乎每一颗恒星周围，

00:00:14.600 --> 00:00:15.890
都有一颗行星，

00:00:15.890 --> 00:00:18.130
或者可能有好几颗。

NOTE Paragraph

00:00:18.130 --> 00:00:20.200
眼前这幅画面未能展现给你的，

00:00:20.200 --> 00:00:22.376
是我们所知的

00:00:22.380 --> 00:00:23.800
宇宙中的所有行星。

00:00:24.280 --> 00:00:27.250
但当我们想到行星，
我们倾向于想到远在天边、

00:00:27.520 --> 00:00:29.370
与我们这颗行星
大不相同的那些行星。

00:00:29.370 --> 00:00:31.816
但其实，我们就居住在一颗行星上。

00:00:31.820 --> 00:00:35.130
关于地球，有太多令人惊奇的东西，

00:00:35.130 --> 00:00:39.330
以至于我们会不远万里
去寻找类似的星体。

00:00:39.330 --> 00:00:42.850
而在寻找的过程中，
我们确实发现了惊人的现象。

00:00:42.850 --> 00:00:47.080
但我想告诉大家一个
关于地球的不可思议的事实，

00:00:47.080 --> 00:00:49.820
那就是每分钟，

00:00:49.820 --> 00:00:52.290
有400磅的氢气

00:00:52.290 --> 00:00:54.936
和将近七磅的氦气

00:00:54.940 --> 00:00:58.820
从地球上逃逸到太空中。

00:00:58.820 --> 00:01:03.450
而这些气体一旦逃逸，
就不再返回。

00:01:03.450 --> 00:01:06.450
氢气、氦气和很多其他气体

00:01:06.450 --> 00:01:09.336
组成了我们所知的地球大气层。

00:01:09.340 --> 00:01:13.200
大气层就是由这些气体
组成的一条细细的蓝线，

00:01:13.200 --> 00:01:16.210
这就是宇航员从国际空间站


00:01:16.210 --> 00:01:19.210
拍摄到的大气层。

00:01:19.210 --> 00:01:22.570
而正是围绕我们行星的
这个气体薄层

00:01:22.570 --> 00:01:24.920
让万物得以生生不息。

00:01:24.920 --> 00:01:26.250
它使我们的行星

00:01:26.250 --> 00:01:29.850
免于遭受过多来自陨石
或类似物质的撞击。

00:01:29.850 --> 00:01:33.680
而一个非常惊人的现象就是，

00:01:33.680 --> 00:01:36.520
这些气体正在消失，

00:01:36.520 --> 00:01:40.170
这应该令你多少感到有些惊恐。

NOTE Paragraph

00:01:40.170 --> 00:01:43.480
这就是我研究的内容，

00:01:43.480 --> 00:01:46.700
这一过程被称为“大气逃逸”。

00:01:46.700 --> 00:01:51.250
大气逃逸不仅仅在地球上发生，

00:01:51.250 --> 00:01:54.990
在我看来，它正是
行星一词的部分含义，

00:01:54.990 --> 00:01:59.400
因为不光是地球，
宇宙中的所有行星

00:01:59.400 --> 00:02:01.990
都可能发生大气逃逸。

00:02:02.000 --> 00:02:07.920
而这一现象发生的方式，
揭露了行星自身的奥秘。

00:02:07.920 --> 00:02:10.550
因为当你想到太阳系，

00:02:10.550 --> 00:02:13.820
你可能会想到这幅画面——

00:02:13.820 --> 00:02:17.210
你会说，嗯，总共有
八颗行星，也可能是九颗。

00:02:17.210 --> 00:02:19.730
被这张图片搞晕的朋友们，

00:02:19.730 --> 00:02:21.110
我再给你们添个东西。

NOTE Paragraph

00:02:21.110 --> 00:02:22.350
（笑声）

NOTE Paragraph

00:02:22.350 --> 00:02:26.140
借助“新视野号”太空探测器，
我们将冥王星加入了其中。

00:02:26.140 --> 00:02:27.320
我要强调一点，

00:02:27.320 --> 00:02:30.120
为了方便演讲及介绍大气逃逸，

00:02:30.120 --> 00:02:32.200
我准备讨论一下冥王星，

00:02:32.200 --> 00:02:36.160
不过那些围绕我们看不见的
其他恒星旋转的，

00:02:36.160 --> 00:02:37.930
也同样是行星。

00:02:37.930 --> 00:02:40.680
行星的一个基本特点

00:02:40.680 --> 00:02:43.720
就是它们自身由于重力的

00:02:43.720 --> 00:02:45.530
束缚而形成一个整体。

00:02:45.530 --> 00:02:48.050
所以行星仅仅是一大堆物质

00:02:48.050 --> 00:02:50.180
在吸引力的作用下聚在一起。

00:02:50.180 --> 00:02:53.090
而这些行星体积庞大，重力也很大，

00:02:53.090 --> 00:02:54.400
因此它们是圆的。

00:02:54.400 --> 00:02:56.172
你看所有这些行星，

00:02:56.172 --> 00:02:57.280
包括冥王星，

00:02:57.280 --> 00:02:59.010
都是圆的。

NOTE Paragraph

00:02:59.010 --> 00:03:01.736
所以你就可以看出，
重力确实在发挥作用。

00:03:01.740 --> 00:03:05.056
但行星的另一个基本特点，

00:03:05.060 --> 00:03:06.810
是我们在这里看不到的。

00:03:06.810 --> 00:03:09.380
这是恒星——太阳，

00:03:09.380 --> 00:03:13.260
太阳系的所有行星都围绕它旋转，

00:03:13.260 --> 00:03:17.770
而这从根本上导致了大气逃逸。

00:03:17.770 --> 00:03:23.090
恒星从根本上导致
行星大气逃逸的原因在于，

00:03:23.090 --> 00:03:28.480
恒星为行星提供粒子、光和热，

00:03:28.480 --> 00:03:31.590
而这些可以导致大气从行星逃逸。

00:03:31.590 --> 00:03:33.450
如果你想象一个热气球，

00:03:33.450 --> 00:03:37.570
或者看看这张图片中，
某个泰国节日的灯笼，

00:03:37.570 --> 00:03:41.100
你可以看到，热空气会将气体向上推。

00:03:41.100 --> 00:03:43.410
如果你有足够的能量和热量，

00:03:43.410 --> 00:03:44.776
就像我们的太阳那样，

00:03:44.780 --> 00:03:48.690
那么这些仅仅受到
重力束缚的轻盈气体

00:03:48.690 --> 00:03:51.620
就会逃向太空。

00:03:51.620 --> 00:03:55.536
这就是导致大气逃逸的原因，

00:03:55.540 --> 00:03:58.250
无论在地球上，还是在其他行星上——

00:03:58.250 --> 00:04:00.960
即发生于恒星提供的热量

00:04:00.960 --> 00:04:05.000
和克服行星的重力之间的相互作用。

NOTE Paragraph

00:04:05.010 --> 00:04:06.730
我已经讲过，这一过程

00:04:06.730 --> 00:04:10.080
以每分钟400磅氢气

00:04:10.080 --> 00:04:13.030
和将近七磅氦气的速度发生。

00:04:13.040 --> 00:04:14.696
但是这个过程到底是什么样呢？

00:04:14.700 --> 00:04:16.530
其实，早在20世纪80年代，

00:04:16.530 --> 00:04:18.316
我们拍摄的地球照片，

00:04:18.316 --> 00:04:19.796
就是透过紫外线，

00:04:19.796 --> 00:04:22.696
利用美国国家航天局的
“动力探索者号”太空船完成。

00:04:22.700 --> 00:04:24.520
这两张地球的照片，

00:04:24.520 --> 00:04:28.270
向我们展示了逃逸的氢气，

00:04:28.270 --> 00:04:29.560
即图中红色的光。

00:04:29.560 --> 00:04:33.190
我们还可以看到其他气体的
样貌，如氧气和氮气，

00:04:33.190 --> 00:04:34.690
即图中白色的微光

00:04:34.690 --> 00:04:37.050
所形成的一圈极光，

00:04:37.050 --> 00:04:39.950
还有赤道附近的一缕缕光亮。

00:04:39.950 --> 00:04:43.010
这些图片无疑向我们展示了，

00:04:43.010 --> 00:04:46.710
我们的大气层不只是
被牢牢束缚于地球表面，

00:04:46.710 --> 00:04:50.350
它实际上还延伸到了遥远的太空中，

00:04:50.350 --> 00:04:53.080
而且是以一种惊人的速度。

NOTE Paragraph

00:04:53.080 --> 00:04:56.890
但是地球不是唯一一个
正在经历大气逃逸的星球，

00:04:56.890 --> 00:05:00.370
我们最近的邻居火星，比地球小得多，

00:05:00.370 --> 00:05:04.176
所以它借以束缚大气的重量也轻得多。

00:05:04.180 --> 00:05:06.390
因此， 虽然火星有大气层，

00:05:06.390 --> 00:05:08.650
但我们可以看到，
它比地球的大气层薄得多。

00:05:08.650 --> 00:05:10.120
看看火星的表面，

00:05:10.120 --> 00:05:13.580
我们看到了火山口，
这表明火星未曾有过可以阻止

00:05:13.580 --> 00:05:15.490
这些撞击的大气层。

00:05:15.490 --> 00:05:18.290
另外我们还看到，
火星是一颗“红色行星”，

00:05:18.290 --> 00:05:20.850
而大气逃逸扮演的一个角色

00:05:20.850 --> 00:05:22.456
就是使火星成为红色。

00:05:22.460 --> 00:05:26.050
这是因为我们认为，
火星曾经比现在湿润，

00:05:26.050 --> 00:05:30.650
当水获得足够的能量，
它就分解为氢气和氧气，

00:05:30.650 --> 00:05:34.416
而氢气很轻，会逃逸到太空中，

00:05:34.420 --> 00:05:36.340
而留下来的氧气

00:05:36.340 --> 00:05:38.210
则氧化使地表生锈，

00:05:38.210 --> 00:05:42.980
使地表变成了这种我们熟悉的锈红色。

NOTE Paragraph

00:05:42.980 --> 00:05:44.880
所以当我们观察火星的图片，

00:05:44.880 --> 00:05:47.370
我们有理由说，
大气逃逸可能曾经发生过。

00:05:47.370 --> 00:05:51.490
不过，美国国家航天局
正在利用太空探测器MAVEN探测火星，

00:05:51.490 --> 00:05:55.040
它的实际任务就是研究大气逃逸。

00:05:55.040 --> 00:05:59.650
MAVEN即“火星大气与
挥发物演化”太空船。

00:05:59.650 --> 00:06:03.320
探测传回的图片非常类似于

00:06:03.320 --> 00:06:05.250
我们在地球上看到的景象。

00:06:05.250 --> 00:06:07.760
我们早已知道，火星一直在失去大气，

00:06:07.760 --> 00:06:09.560
但我们这里有一些令人震惊的图片。

00:06:09.560 --> 00:06:12.710
比如在这张图中，
我们可以看到，红色圆圈

00:06:12.710 --> 00:06:14.230
就是火星的轮廓；

00:06:14.230 --> 00:06:18.440
而蓝色的部分，
就是从火星上逃逸的氢气，

00:06:18.440 --> 00:06:21.990
它延伸到了火星自身尺寸
十多倍的距离之外，

00:06:21.990 --> 00:06:24.710
这一距离，足以使氢气
不再受到火星引力的束缚，

00:06:24.710 --> 00:06:26.730
于是它逃逸到了太空中。

00:06:26.730 --> 00:06:28.976
这帮助我们验证了我们的观点，

00:06:28.980 --> 00:06:32.460
即通过氢气的逃逸来解释
为什么火星是红色的。

00:06:32.460 --> 00:06:35.096
但是氢气不是火星丧失的唯一气体。

00:06:35.100 --> 00:06:38.280
我提到了地球上的氦气，
以及一些氧气和氮气，

00:06:38.280 --> 00:06:42.080
而通过MAVEN我们也可以
观察从火星逃逸的氧气。

00:06:42.080 --> 00:06:44.570
我们可以看到，由于氧气更重，

00:06:44.570 --> 00:06:47.720
它不会逃逸到像氢气那么远的距离，

00:06:47.720 --> 00:06:49.930
但它仍然向火星之外逃逸。

00:06:49.930 --> 00:06:53.040
可以看到氧气并不是
全部集中在红色圆圈里。

NOTE Paragraph

00:06:53.800 --> 00:06:57.810
我们不仅在自己的行星上
能看到大气逃逸，

00:06:57.810 --> 00:07:01.450
还可以发射太空船，
在其他地方研究这一现象，

00:07:01.450 --> 00:07:04.570
这让我们得以了解行星的过去，

00:07:04.570 --> 00:07:06.840
乃至行星的概况，

00:07:06.840 --> 00:07:08.630
以及地球的未来。

00:07:08.630 --> 00:07:11.330
因此，我们了解未来的一个途径

00:07:11.330 --> 00:07:14.440
就是去研究不可见的遥远行星。

00:07:15.440 --> 00:07:18.490
在我继续讲下去之前，
我应该强调一点，

00:07:18.490 --> 00:07:20.960
我不打算给你们展示
像这样的冥王星图片，

00:07:20.960 --> 00:07:22.410
这可能让你们有点失望，

00:07:22.410 --> 00:07:24.250
不过这是因为我们还没有图片。

00:07:24.250 --> 00:07:27.680
但是“新地平线”任务正在研究大气逃逸，

00:07:27.680 --> 00:07:29.040
也就是冥王星失去的大气。

00:07:29.040 --> 00:07:31.560
所以继续关注，等待结果吧。

00:07:31.570 --> 00:07:33.680
我原本想谈论的行星

00:07:33.680 --> 00:07:35.970
被称为凌日系外行星。

NOTE Paragraph

00:07:35.970 --> 00:07:39.790
任何一个围绕太阳以外的
恒星旋转的行星

00:07:39.790 --> 00:07:42.760
都被称为外部行星，或系外行星。

00:07:42.760 --> 00:07:45.250
而我们称之为“凌日”的这些行星

00:07:45.250 --> 00:07:46.290
有一个特点，

00:07:46.290 --> 00:07:48.460
那就是如果你观察这颗恒星的中央，

00:07:48.460 --> 00:07:50.980
你会看到它其实在闪烁。

00:07:50.980 --> 00:07:52.860
而它闪烁的原因，

00:07:52.860 --> 00:07:57.056
就是一直都有行星从那里经过，

00:07:57.056 --> 00:07:59.120
而且遵从特定的轨道，

00:07:59.120 --> 00:08:01.900
这样行星就挡住了来自恒星的光，

00:08:01.900 --> 00:08:04.950
于是我们就看到了闪烁的光。

00:08:04.960 --> 00:08:07.990
通过在夜空中观测这些恒星的

00:08:07.990 --> 00:08:09.220
闪烁运动，

00:08:09.220 --> 00:08:10.910
我们就可以找到行星。

00:08:10.910 --> 00:08:15.010
我们就是用这种方法，
在银河系中探测到了

00:08:15.010 --> 00:08:16.400
5000多颗行星。

00:08:16.400 --> 00:08:19.250
而且就像我讲过的，
在银河系外还有很多行星。

NOTE Paragraph

00:08:19.250 --> 00:08:22.176
所以当我们观察这些行星发出的光，

00:08:22.180 --> 00:08:25.670
就像我说的，我们看到的不是行星本身，

00:08:25.670 --> 00:08:27.750
而是光亮的明暗，

00:08:27.750 --> 00:08:29.536
我们可以记录它随时间的变化。

00:08:29.536 --> 00:08:32.879
当行星绕到恒星前方，光亮就会变暗，

00:08:32.879 --> 00:08:35.330
这就是你们之前看到的闪烁。

00:08:35.330 --> 00:08:37.140
所以我们不仅探测行星，

00:08:37.140 --> 00:08:40.009
还透过不同的波长来观察星光。

00:08:40.009 --> 00:08:44.119
我已经讲过，可以透过
紫外线来观察地球和火星。

00:08:44.119 --> 00:08:47.750
如果利用哈勃太空望远镜
观察凌日系外行星，

00:08:47.750 --> 00:08:49.880
我们会发现，透过紫外线，

00:08:49.880 --> 00:08:53.640
当行星经过恒星前方时，
闪烁变得更明显，

00:08:53.640 --> 00:08:55.360
星光也更暗。

00:08:55.360 --> 00:08:58.790
我们认为，因为有一层厚厚的氧气

00:08:58.790 --> 00:08:59.900
围绕着整个行星，

00:08:59.900 --> 00:09:01.636
所以行星看上去更膨胀，

00:09:01.636 --> 00:09:03.920
于是挡住了更多光。

NOTE Paragraph

00:09:04.880 --> 00:09:07.730
运用这一技术，我们已经发现了

00:09:07.730 --> 00:09:12.096
好几颗正在发生
大气逃逸的凌日系外行星。

00:09:12.096 --> 00:09:15.150
在我们已发现的行星中，

00:09:15.150 --> 00:09:16.380
有一些可称为热木星。

00:09:16.380 --> 00:09:19.120
这是因为这些行星
和木星一样，是气体行星，

00:09:19.120 --> 00:09:21.116
但它们和自己的恒星距离相当近，

00:09:21.116 --> 00:09:23.210
大约是木星的百分之一。

00:09:23.210 --> 00:09:26.660
而且由于有这些会逃逸的轻质气体，

00:09:26.660 --> 00:09:28.390
以及来自恒星的热量，

00:09:28.390 --> 00:09:32.250
大气逃逸的发生是毫无疑问的。

00:09:32.250 --> 00:09:36.896
与地球每分钟失去400磅氢气不同，

00:09:36.900 --> 00:09:38.040
这些行星

00:09:38.040 --> 00:09:42.280
每分钟失去13亿磅氢气。

NOTE Paragraph

00:09:43.320 --> 00:09:47.650
你可能会想，呃，
这会不会让行星不复存在？

00:09:47.650 --> 00:09:49.570
而这正是人们观测

00:09:49.570 --> 00:09:51.000
太阳系时的疑问，

00:09:51.000 --> 00:09:53.890
因为距离太阳较近的行星为岩态，

00:09:53.890 --> 00:09:56.840
而距太阳远一些的行星体积更大，
气态程度更高。

00:09:56.840 --> 00:09:58.850
如果一个行星一开始像木星这样，

00:09:58.850 --> 00:10:00.610
离太阳又很近，

00:10:00.610 --> 00:10:02.646
它的气体会不会全跑光？

00:10:02.646 --> 00:10:05.600
我们目前认为，如果一个行星
一开始像热木星一样，

00:10:05.600 --> 00:10:08.566
那么它最终不会变得像水星或者地球。

00:10:08.566 --> 00:10:10.766
但是一个体积更小的行星，

00:10:10.766 --> 00:10:13.520
是有可能因为气体逃逸太多

00:10:13.520 --> 00:10:15.690
而受到明显影响的，

00:10:15.690 --> 00:10:19.050
最终，这个行星将变得
和一开始截然不同。

NOTE Paragraph

00:10:19.050 --> 00:10:20.970
以上的内容都是泛泛而谈，

00:10:20.970 --> 00:10:23.530
我们想到的可能只是太阳系，

00:10:23.530 --> 00:10:26.366
但这和地球上的我们有什么关系？

00:10:26.366 --> 00:10:28.166
其实，在遥远的未来，

00:10:28.166 --> 00:10:30.290
太阳会变得更亮。

00:10:30.290 --> 00:10:31.566
如此一来，

00:10:31.566 --> 00:10:35.620
太阳给我们带来的热量
就会变得非常强烈。

00:10:35.620 --> 00:10:39.966
与我们所讲的热木星
流失气体的方式一样，

00:10:39.966 --> 00:10:42.316
地球也会流失气体。

00:10:42.320 --> 00:10:44.526
所以我们可以预料，

00:10:44.526 --> 00:10:46.570
或者至少有所准备的，

00:10:46.570 --> 00:10:48.446
就是在遥远的未来，

00:10:48.446 --> 00:10:51.236
地球将会看上去更像火星。

00:10:51.240 --> 00:10:54.016
水分解产生的氢气

00:10:54.016 --> 00:10:56.436
将以更快的速度逃逸到太空中，

00:10:56.440 --> 00:11:00.920
留给我们一个干燥的红色星球。

NOTE Paragraph

00:11:00.920 --> 00:11:03.496
不过别害怕，
最近几十亿年内还不会发生，

00:11:03.496 --> 00:11:05.086
我们还有时间做准备。

NOTE Paragraph

00:11:05.086 --> 00:11:06.156
（笑声）

NOTE Paragraph

00:11:06.160 --> 00:11:09.016
但是我想让大家意识到
正在发生的事情：

00:11:09.016 --> 00:11:10.416
大气逃逸不只是在未来，

00:11:10.416 --> 00:11:13.526
而是此时此刻就在发生。

00:11:13.526 --> 00:11:17.200
关于太空和那些遥远的行星，
大家听说过很多

00:11:17.200 --> 00:11:18.980
惊人的科学发现。

00:11:18.980 --> 00:11:22.240
我们正在研究这些行星，
以便对那里的世界有更多了解。

00:11:22.240 --> 00:11:26.950
但在我们探索火星，或是
像热木星这样的系外行星的同时，

00:11:26.960 --> 00:11:29.970
我们发现了诸如大气逃逸这样的现象，

00:11:29.970 --> 00:11:33.766
从而大大增进了我们对地球的了解。

NOTE Paragraph

00:11:33.766 --> 00:11:37.856
如果你下次再觉得太空遥不可及，
不妨想想我今天的演讲。

NOTE Paragraph

00:11:37.856 --> 00:11:39.040
谢谢大家。

NOTE Paragraph

00:11:39.040 --> 00:11:42.120
（掌声）