În timp ce planetele care orbitează stele gemene sunt o bază de știință-ficțiune, o alta este ca oamenii să trăiască pe planete orbitând stele uriașe roșii. Majoritatea poveștii din Planeta Maimutelor are loc pe o planetă din jurul Betelgeuse. Planetele din jurul lui Arcturus din Isaac Asimov fundație seria formează capitala sectorului său Sirius. Planeta de origine a lui Superman s-a spus că orbitează pe un gigant fictiv roșu, Rao. Rasele de pe aceste planete sunt adesea înfățișate ca fiind vechi și înțelepte, deoarece stelele lor sunt îmbătrânite și se apropie de sfârșitul vieții. Dar este cu adevărat plauzibil să avem astfel de planete?
Stelele nu durează pentru totdeauna. Soarele nostru are o dată de expirare în aproximativ 5 miliarde de ani. În acel moment, cantitatea de hidrogen combustibil din miezul Soarelui va fi epuizată. În prezent, fuziunea acelui hidrogen în heliu creează o presiune care împiedică steaua să se prăbușească din cauza gravitației. Dar, când se va termina, acel mecanism de sprijin va fi dispărut și Soarele va începe să se micșoreze. Această scădere face ca steaua să se încălzească din nou, crescând temperatura până când o coajă de hidrogen din jurul miezului acum epuizat devine suficient de fierbinte pentru a prelua locul de muncă al miezului și începe să fuzioneze hidrogenul cu heliu. Această nouă sursă de energie împinge straturile exterioare ale stelei înapoi, făcând-o să se umfle la mii de ori dimensiunea sa anterioară. Între timp, temperatura mai caldă pentru a aprinde această formă de fuziune va însemna că steaua va emite de 1.000 până la 10.000 de ori mai multă lumină în general, dar, deoarece această energie este răspândită pe o suprafață atât de mare, steaua va apărea roșie, de unde Nume.
Așadar, acesta este un uriaș roșu: o stea pe moarte care este umflată în sus și foarte strălucitoare.
Acum, să aruncăm o privire la cealaltă jumătate a ecuației, și anume, ce determină locuința unei planete? Întrucât aceste povești de știință științifică au în mod inevitabil oameni care se plimbă la suprafață, există câteva criterii destul de stricte pe care va trebui să le urmeze.
În primul rând, temperatura trebuie să nu fie la cald și nu la rece. Cu alte cuvinte, planeta trebuie să se afle în zona Habitată cunoscută și sub denumirea de „zona Goldilocks”. Acesta este, în general, o dimensiune destul de bună a bunurilor imobiliare cerești. În propriul nostru sistem solar, se extinde de pe orbita lui Venus până pe orbita Marte. Dar ceea ce face ca Marte și Venus să fie inospitale și Pământul relativ confortabil este atmosfera noastră. Spre deosebire de Marte, este suficient de groasă pentru a păstra o mare parte din căldura pe care o primim de la soare, dar nu prea mult ca Venus.
Atmosfera este crucială și în alte moduri. Evident, este ceea ce vor explora exploratorii intrigi. Dacă există prea mult CO2, nu numai că va capta prea multă căldură, dar va îngreuna respirația. De asemenea, CO2 nu blochează lumina UV de la Soare, iar ratele cancerului ar crește. Deci avem nevoie de o atmosferă bogată în oxigen, dar nu prea bogată în oxigen sau nu vor fi suficiente gaze de seră pentru a menține planeta caldă.
Problema aici este că atmosferele bogate în oxigen pur și simplu nu există fără ajutor. Oxigenul este de fapt foarte reactiv. Îi place să formeze legături, făcând indisponibil să fie liber în atmosferă așa cum ne dorim. Formează lucruri precum H2O, CO2, oxizi, etc ... Acesta este motivul pentru care Marte și Venus nu au practic oxigen gratuit în atmosfera lor. Ceea ce fac nu rezultă din lumina UV care lovește atmosfera și face ca formele legate să se dezasocieze, eliberând temporar oxigenul.
Pământul are la fel de mult oxigen liber ca și din cauza fotosintezei. Acest lucru ne oferă un alt criteriu de care va trebui să determinăm locuința: capacitatea de a produce fotosinteză.
Așadar, să începem să facem totul împreună.
În primul rând, evoluția stelei, în timp ce părăsește secvența principală, umflându-se pe măsură ce devine un gigant roșu, iar din ce în ce mai luminos va însemna că „zona Goldilocks” se va strecura spre exterior. Planetele care erau anterior locuibile precum Pământul vor fi prăjite dacă nu sunt înghițite în întregime de Soare pe măsură ce crește. În schimb, zona locuibilă va fi mai departe, mai mult acolo unde este acum Jupiter.
Cu toate acestea, chiar dacă o planetă s-ar afla în această nouă zonă locuibilă, aceasta nu înseamnă că este locuibilă în condițiile în care are și o atmosferă bogată în oxigen. Pentru aceasta, trebuie să transformăm atmosfera dintr-una înfometată cu oxigen, într-una bogată în oxigen, prin fotosinteză.
Deci, întrebarea este cât de rapid poate să apară acest lucru? Prea lent și zona locuibilă ar fi putut deja să fie măturată sau steaua ar fi putut rămâne fără hidrogen în coajă și a început să se contracte din nou doar pentru a aprinde fuziunea de heliu în miez, înghețând din nou planeta.
Singurul exemplu pe care îl avem până acum este pe propria noastră planetă. Pentru primele trei miliarde de ani de viață, a existat puțin oxigen gratuit până când organismele fotosintetice au apărut și au început să-l convertească la niveluri apropiate de cel de azi. Totuși, acest proces a durat câteva sute de milioane de ani. În timp ce acest lucru ar putea fi probabil crescut cu un ordin de mărime până la zeci de milioane de ani, cu ajutorul bacteriilor proiectate genetic, însămânțate pe planetă, trebuie totuși să ne asigurăm că calendarul va funcționa.
Se pare că calendarul va fi diferit pentru diferite mase de stele. Mai multe stele masive ard prin combustibil mai repede și astfel vor fi mai scurte. Pentru stele precum Soarele, faza gigantului roșu poate dura aproximativ 1,5 miliarde de ani, deci ~ 100x mai mult decât este necesar pentru a dezvolta o atmosferă bogată în oxigen. Pentru stele de două ori mai masive decât Soarele, această perioadă scade la doar 40 de milioane de ani, apropiindu-se de limita inferioară a ceea ce avem nevoie. Stele mai masive vor evolua și mai repede. Deci, pentru ca acest lucru să fie plauzibil, vom avea nevoie de stele cu masă mai mică care să evolueze mai lent. O limită superioară aspră aici ar fi o stea cu două mase solare.
Cu toate acestea, mai există un efect de care trebuie să ne preocupăm: putem avea suficient CO2 în atmosferă pentru a avea chiar fotosinteză? Deși nu este la fel de reactiv ca oxigenul, dioxidul de carbon este, de asemenea, supus eliminării din atmosferă. Acest lucru se datorează efectelor precum intemperiile silicaților, cum ar fi CO2 + CaSiO3 -> CaCO3 + SiO2. În timp ce aceste efecte sunt lente, ele se dezvoltă cu termene geologice. Acest lucru înseamnă că nu putem avea planete vechi, deoarece ar fi avut tot CO-ul lor gratuit2 închis departe de suprafață. Acest echilibru a fost explorat într-o lucrare publicată în 2009 și a stabilit că, pentru o planetă de masă a Pământului, CO liber2 ar fi epuizat cu mult înainte ca vedeta părinte să ajungă chiar la faza uriașului roșu!
Așadar, ni se cere să avem stele cu masă scăzută, care evoluează încet pentru a avea suficient timp pentru a dezvolta atmosfera potrivită, dar dacă evoluează încet, atunci nu există suficient CO2 stânga pentru a obține atmosfera oricum! Am rămas cu o adevărată captură 22. Singura modalitate de a face acest lucru posibil din nou este de a găsi o modalitate de a introduce cantități suficiente de CO noi2 în atmosferă la fel cum zona locuibilă începe să mătura.
Din fericire, există câteva depozite destul de mari de CO2 doar zboară! Cometele sunt compuse în mare parte din monoxid de carbon congelat și dioxid de carbon. Spargerea câtorva dintre ele pe o planetă ar introduce suficient CO2 pentru a putea începe fotosinteza (odată ce praful s-a stabilit). Faceți asta cu câteva sute de mii de ani înainte ca planeta să intre în zona locuibilă, așteptați zece milioane de ani și atunci planeta ar putea fi locuibilă până la un miliard de ani suplimentar.
În cele din urmă, acest scenariu ar fi plauzibil, dar nu chiar o investiție personală bună, deoarece ai fi mort cu mult înainte de a putea beneficia de beneficii. Poate că o strategie pe termen lung pentru supraviețuirea unei specii spațiale, dar nu o soluție rapidă pentru doborârea coloniilor și a avanposturilor.
