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  • Translator: Joseph Geni Reviewer: Joanna Pietrulewicz

    翻訳: Reiko Bovee 校正: Masaki Yanagishita

  • 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