So when you look out at the stars at night,

夜空を見上げ星を見ると

it's amazing what you can see.

その数に驚かされます

It's beautiful.

美しいですね

But what's more amazing is what you can't see,

しかし そこには 目には見えない星が もっとあるのです

because what we know now

なぜなら

is that around every star or almost every star,

ほとんどの恒星には それぞれ

there's a planet,

周回している惑星が １つや２つはあると

or probably a few.

分かっているからです

So what this picture isn't showing you

ですからこの写真には

are all the planets that we know about

今まで発見された系外惑星全ては

out there in space.

写っていないのです

But when we think about planets, we tend to think of faraway things

惑星というと 私たちは遥か彼方にある

that are very different from our own.

地球とは全く異なる天体を 想像しがちですが

But here we are on a planet,

私たちが暮らしている地球も惑星です

and there are so many things that are amazing about Earth

地球に関する多くの 驚くべき現象があります

that we're searching far and wide to find things that are like that.

そのようなことを探し求め 幅広く宇宙を探索する中

And when we're searching, we're finding amazing things.

驚くことが分かって来ています

But I want to tell you about an amazing thing here on Earth.

その中の地球に関するあることを お話ししたいと思います

And that is that every minute,

それは 毎分

400 pounds of hydrogen

約180kgの水素と

and almost seven pounds of helium

3kg近くのヘリウムが

escape from Earth into space.

地球から宇宙空間へと散逸しており

And this is gas that is going off and never coming back.

二度と戻って来るものではない ということです

So hydrogen, helium and many other things

水素やヘリウムその他多くの気体で

make up what's known as the Earth's atmosphere.

組成されている地球の大気は

The atmosphere is just these gases that form a thin blue line

宇宙飛行士が ISSから撮ったこの写真に

that's seen here from the International Space Station,

青い線となって写し出される

a photograph that some astronauts took.

様々な気体の集まりにすぎません

And this tenuous veneer around our planet

しかし 私たちの惑星を包む この薄い層のお陰で

is what allows life to flourish.

地球では生命が繁栄し

It protects our planet from too many impacts,

隕石その他多くの衝撃から

from meteorites and the like.

地球が守られているというのは

And it's such an amazing phenomenon

驚愕の現象です

that the fact that it's disappearing

それだからこそ この構成部分が 失われているということは

should frighten you, at least a little bit.

それ程でないにしても 恐るべき話です

So this process is something that I study

私は この現象を研究しています

and it's called atmospheric escape.

これは「大気の散逸」と呼ばれ

So atmospheric escape is not specific to planet Earth.

地球に限って起きていることではなく

It's part of what it means to be a planet, if you ask me,

むしろ惑星である証拠だと 言ってもいいでしょう

because planets, not just here on Earth but throughout the universe,

地球だけでなく どの惑星にも

can undergo atmospheric escape.

起きている大気の散逸は

And the way it happens actually tells us about planets themselves.

その惑星自体を 知る手がかりとなります

Because when you think about the solar system,

太陽系というと

you might think about this picture here.

この絵を思い浮かべるでしょう

And you would say, well, there are eight planets, maybe nine.

惑星が８個ありますが ９個だと言う人もいるでしょうから

So for those of you who are stressed by this picture,

この絵に苛立つ そんなあなたの為に

I will add somebody for you.

もう１つ加えましょう

(Laughter)

（笑）

Courtesy of New Horizons, we're including Pluto.

探査機「ニュー・ホライズン」の写真も あるので冥王星も並べましょう

And the thing here is,

実は ここでは

for the purposes of this talk and atmospheric escape,

大気散逸に関する このトークの目的のため

Pluto is a planet in my mind,

冥王星も

in the same way that planets around other stars that we can't see

他の見えない恒星を 周回する惑星と同じように

are also planets.

私の中では惑星なのです

So fundamental characteristics of planets

惑星の基本的な性質の定義に

include the fact that they are bodies

自己重力で１つに結合した天体

that are bound together by gravity.

というのが含まれています

So it's a lot of material just stuck together

つまり色々なものが

with this attractive force.

引力で引きつけられ結合しており

And these bodies are so big and have so much gravity.

質量も重力も大きいので

That's why they're round.

丸いのです

So when you look at all of these,

冥王星を含む これら全ての惑星を見ると

including Pluto,

みんな丸いでしょう

they're round.

重力の働きが分かりますね

So you can see that gravity is really at play here.

惑星のもう１つの基本的性質は

But another fundamental characteristic about planets

これでは見えない

is what you don't see here,

恒星である太陽との関係にあります

and that's the star, the Sun,

太陽系にある惑星は全て 太陽を周回していますが

that all of the planets in the solar system are orbiting around.

それが基本的に大気の散逸を 引き起こしているのです

And that's fundamentally driving atmospheric escape.

恒星が惑星に大気散逸を 起こさせている根本的な原因は

The reason that fundamentally stars drive atmospheric escape from planets

恒星から惑星に放射される 粒子や光や熱が

is because stars offer planets particles and light and heat

惑星の大気を 流出させているからです

that can cause the atmospheres to go away.

熱気球を考えても

So if you think of a hot-air balloon,

また この写真で見られるタイの 「コムローイ祭り」の提灯を見ても

or you look at this picture of lanterns in Thailand at a festival,

熱風は気体を上昇させる力を 生み出すのが分かります

you can see that hot air can propel gasses upward.

太陽が持つ十分なエネルギーと熱で

And if you have enough energy and heating,

重力に拘束されているだけの 非常に軽い気体は

which our Sun does,

宇宙空間へと拡散しています

that gas, which is so light and only bound by gravity,

こうして

it can escape into space.

地球や他の惑星の大気が

And so this is what's actually causing atmospheric escape

恒星から熱を受け 自己重力に逆らいながら

here on Earth and also on other planets --

その双方の影響を受け 大気散逸が起きています

that interplay between heating from the star

先程お話ししたように

and overcoming the force of gravity on the planet.

その割合は 毎分 水素が約180kg

So I've told you that it happens

ヘリウムが３kg近くです

at the rate of 400 pounds a minute for hydrogen

では その様子は？

and almost seven pounds for helium.

すでに1980年代に

But what does that look like?

NASAの「ダイナミックエクスプローラー」

Well, even in the '80s,

探査衛星が

we took pictures of the Earth

地球の紫外線写真を撮っています

in the ultraviolet

この地球の写真では

using NASA's Dynamic Explorer spacecraft.

散逸している水素が

So these two images of the Earth

赤く表示されています

show you what that glow of escaping hydrogen looks like,

酸素や窒素の他の気体は

shown in red.

白くキラキラと極圏に

And you can also see other features like oxygen and nitrogen

オーロラの環になり

in that white glimmer

熱帯地方付近にも所々現れています

in the circle showing you the auroras

この写真が決定的に証明しているのは

and also some wisps around the tropics.

地球の大気は 地球上の私たちを しっかりと包んでいるだけでなく

So these are pictures that conclusively show us

宇宙の彼方まで 流出しているということです

that our atmosphere isn't just tightly bound to us here on Earth

それも驚異的ペースで 起きているのです

but it's actually reaching out far into space,

しかし地球だけが大気の散逸を 起こしているのではありません

and at an alarming rate, I might add.

お隣の火星は 地球よりずっと小さいので

But the Earth is not alone in undergoing atmospheric escape.

大気を保持する重力は 遥かに小さく

Mars, our nearest neighbor, is much smaller than Earth,

大気はあるのですが

so it has much less gravity with which to hold on to its atmosphere.

地球とは比較にならない程希薄です

And so even though Mars has an atmosphere,

地表を見て下さい

we can see it's much thinner than the Earth's.

大気が薄く天体衝突の衝撃を 和らげられなかったことを示す

Just look at the surface.

複数のクレーターが見えます

You see craters indicating that it didn't have an atmosphere

また「赤い惑星」と呼ばれるように

that could stop those impacts.

火星が赤くなったのには

Also, we see that it's the "red planet,"

大気散逸が関わっているのです

and atmospheric escape plays a role

火星は過去 水があり

in Mars being red.

水に十分なエネルギーが加わり 水素と酸素に分解して

That's because we think Mars used to have a wetter past,

軽い水素が宇宙空間に散逸し

and when water had enough energy, it broke up into hydrogen and oxygen,

残る酸素が

and hydrogen being so light, it escaped into space,

地表を酸化させ錆びつかせ

and the oxygen that was left

現在の錆色となったと 思われています

oxidized or rusted the ground,

火星の写真を見て

making that familiar rusty red color that we see.

多分 大気散逸が起こったのだろうと 言うのは構わないのですが

So it's fine to look at pictures of Mars

NASAは火星の周回軌道に 探査衛星「メイヴン」を送り

and say that atmospheric escape probably happened,

火星の大気散逸を調べています

but NASA has a probe that's currently at Mars called the MAVEN satellite,

火星探査機メイヴンは

and its actual job is to study atmospheric escape.

地球上の景色にとても似た映像を

It's the Mars Atmosphere and Volatile Evolution spacecraft.

送って来ています

And results from it have already shown pictures very similar

火星が大気を失いつつあるとは 随分前から分かっていましたが

to what you've seen here on Earth.

それを示す素晴らしい写真があります

We've long known that Mars was losing its atmosphere,

赤い円が見えますね

but we have some stunning pictures.

火星の輪郭です

Here, for example, you can see in the red circle

青い色が 火星から散逸している水素を示しています

is the size of Mars,

火星のサイズの10倍以上 その範囲は広がっています

and in blue you can see the hydrogen escaping away from the planet.

散逸した水素は もはや火星の大気圏にはなく

So it's reaching out more than 10 times the size of the planet,

宇宙空間にあります

far enough away that it's no longer bound to that planet.

このことによって 水素が無くなったので

It's escaping off into space.

火星が赤くなったという 理論が裏付けられます

And this helps us confirm ideas,

火星が失っているのは 水素だけではありません

like why Mars is red, from that lost hydrogen.

地球の大気からヘリウムだけでなく 酸素や窒素も散逸していますが

But hydrogen isn't the only gas that's lost.

火星からも酸素が失われているのが メイヴンからの記録で見て取れます

I mentioned helium on Earth and some oxygen and nitrogen,

酸素は重いので

and from MAVEN we can also look at the oxygen being lost from Mars.

水素程 遠くへは行きませんが

And you can see that because oxygen is heavier,

それでも火星から拡散しており

it can't get as far as the hydrogen,

赤い枠内に閉じ込められている わけではないのが分かります

but it's still escaping away from the planet.

大気の散逸は地球にだけ 見られる現象ではなく

You don't see it all confined into that red circle.

どの惑星でも起きており 探査機を送り大気散逸を調べると

So the fact that we not only see atmospheric escape on our own planet

その惑星の歴史が分かり

but we can study it elsewhere and send spacecraft

また惑星一般についても

allows us to learn about the past of planets

地球の未来についても 知ることができます

but also about planets in general

それで地球の未来を予測するには

and Earth's future.

遠くの見えない惑星を知る というのが１つの方法です

So one way we actually can learn about the future

その前に一言

is by planets so far away that we can't see.

冥王星では このような写真は お見せできません

And I should just note though, before I go on to that,

がっかりでしょうが

I'm not going to show you photos like this of Pluto,

その写真が まだないのです

which might be disappointing,

探査機「ニュー・ホライズン」が

but that's because we don't have them yet.

冥王星の大気散逸について調査中なので

But the New Horizons mission is currently studying atmospheric escape

楽しみに しばらくお待ち下さい

being lost from the planet.

しかし ここでお話したい惑星は

So stay tuned and look out for that.

「トランジット系外惑星」 として知られている

But the planets that I did want to talk about

太陽系外の恒星を 周回する惑星です

are known as transiting exoplanets.

「系外惑星」または 「太陽系外惑星」と呼ばれる

So any planet orbiting a star that's not our Sun

トランジット系外惑星には

is called an exoplanet, or extrasolar planet.

ある特質があります

And these planets that we call transiting

中央にある星をよく見ると

have the special feature

瞬いているでしょう

that if you look at that star in the middle,

その瞬きの理由は

you'll see that actually it's blinking.

常にその恒星を周回している 複数の惑星があるからです

And the reason that it's blinking

そして それが特有な効果を生み出し

is because there are planets that are going past it all the time,

それらの惑星が恒星の光を遮るとき

and it's that special orientation

瞬いて見えるのです

where the planets are blocking the light from the star

夜空の星の

that allows us to see that light blinking.

瞬きを調べて

And by surveying the stars in the night sky

惑星を探し出すことが出来ます

for this blinking motion,

この方法で５千個以上もの惑星が

we are able to find planets.

天の川銀河内で発見されています

This is how we've now been able to detect over 5,000 planets

前にも言いましたが もっとあると思っています

in our own Milky Way,

私たちが見ている星の瞬きは

and we know there are many more out there, like I mentioned.

惑星そのものからのものではなく

So when we look at the light from these stars,

記録可能な

what we see, like I said, is not the planet itself,

恒星の周期的な輝度の変化です

but you actually see a dimming of the light

恒星を周回する惑星が 恒星からの光を遮り

that we can record in time.

それで私たちには 瞬いているように見えるのです

So the light drops as the planet decreases in front of the star,

これから惑星を発見できるだけでなく

and that's that blinking that you saw before.

波長の異なる光をも検知できます

So not only do we detect the planets

地球や火星を 紫外線で見ると言いましたが

but we can look at this light in different wavelengths.

ハッブル宇宙望遠鏡で トランジット系外惑星の

So I mentioned looking at the Earth and Mars in ultraviolet light.

紫外線観測をすると

If we look at transiting exoplanets with the Hubble Space Telescope,

惑星が恒星の前を通るとき 紫外線はずっと弱くなり

we find that in the ultraviolet,

瞬きが ずっと大きくみえます

you see much bigger blinking, much less light from the star,

それは拡散した水素を含む大気が

when the planet is passing in front.

惑星を囲んでいるので

And we think this is because you have an extended atmosphere of hydrogen

惑星は 膨らんで見え

all around the planet

より多くの光が遮られることになるからだと 考えています

that's making it look puffier

この手法を使い 大気散逸をしている

and thus blocking more of the light that you see.

数個のトランジット系外惑星を 発見することが出来ました

So using this technique, we've actually been able to discover

私たちが発見した惑星の中の 幾つかは

a few transiting exoplanets that are undergoing atmospheric escape.

「ホット・ジュピター」とでも 呼びたいものです

And these planets can be called hot Jupiters,

この名前の由来は 木星のように 主に気体でできた惑星だからです

for some of the ones we've found.

ホット・ジュピターは 恒星にとても近く

And that's because they're gas planets like Jupiter,

その距離は太陽と木星間の 百分の１程しかありません

but they're so close to their star,

ホット・ジュピターにはたくさんの 今にも散逸しそうな軽い気体と

about a hundred times closer than Jupiter.

恒星から放射される強い熱があり

And because there's all this lightweight gas that's ready to escape,

壊滅的ペースで 大気散逸が起きています

and all this heating from the star,

毎分180kgの水素を 失っている地球とは雲泥の差で

you have completely catastrophic rates of atmospheric escape.

ホット・ジュピターは

So unlike our 400 pounds per minute of hydrogen being lost on Earth,

毎分約60万トンもの水素を 失っているのです

for these planets,

これでは そんな惑星は 無くなってしまうのではと

you're losing 1.3 billion pounds of hydrogen every minute.

誰もが私たちの太陽系を見て

So you might think, well, does this make the planet cease to exist?

投げかけてきた疑問です

And this is a question that people wondered

なぜなら太陽に近い惑星は 岩石惑星で

when they looked at our solar system,

太陽から遠い惑星は もっと大きく主に気体だからです

because planets closer to the Sun are rocky,

最初は木星のような惑星だったのに 太陽が近いので

and planets further away are bigger and more gaseous.

ガスが全部なくなったということが

Could you have started with something like Jupiter

あり得るのでしょうか

that was actually close to the Sun,

惑星の始まりが ホット・ジュピターみたいな状態だったら

and get rid of all the gas in it?

水星や地球のような惑星には ならないだろうと考えています

We now think that if you start with something like a hot Jupiter,

しかし 小さい惑星で始まるなら

you actually can't end up with Mercury or the Earth.

大量の気体が放出され

But if you started with something smaller,

それが大きく影響して

it's possible that enough gas would have gotten away

最初の状態とは随分違う惑星に なった可能性はあります

that it would have significantly impacted it

これは 一般的なことのようで

and left you with something very different than what you started with.

太陽系では どうなのかと お考えのことかもしれません

So all of this sounds sort of general,

これが地球の私たちと どんな関係があるのでしょう

and we might think about the solar system,

遠い未来

but what does this have to do with us here on Earth?

太陽の光度が増し

Well, in the far future,

太陽から放射される熱が 非常に強烈になるとしたなら

the Sun is going to get brighter.

今 ホット・ジュピターから 気体が流出しているように

And as that happens,

地球からも気体が 急速に流出して行きます

the heating that we find from the Sun is going to become very intense.

それで 私たちが予期するのは

In the same way that you see gas streaming off from a hot Jupiter,

少なくとも 心の準備をしているのは

gas is going to stream off from the Earth.

遠い未来に

And so what we can look forward to,

地球は火星のようになる と言う現実があるからなのです

or at least prepare for,

地球の水から分離した水素は

is the fact that in the far future,

宇宙空間により速く 放出され

the Earth is going to look more like Mars.

乾燥した赤い惑星だけが残るでしょう

Our hydrogen, from water that is broken down,

でも 怖がらないで下さい 数十億年後の話ですから

is going to escape into space more rapidly,

十分準備の時間はあります

and we're going to be left with this dry, reddish planet.

（笑）

So don't fear, it's not for a few billion years,

未来に何が起きるのか

so there's some time to prepare.

というだけでなく

(Laughter)

大気散逸が こうしている間も 起きていることに気付いて欲しかったのです

But I wanted you to be aware of what's going on,

宇宙で起きていることや 遥か彼方の惑星について知らせてくれる

not just in the future,

多くの素晴らしい技術が 今はあります