Vaikka kaksoistähteitä kiertävät planeetat ovat tieteellisen fiktion katkaistuja, toinen asia on saada ihmiset elämään planeetoilla, jotka kiertävät punaisia jättilähteitä. Suurin osa tarinasta Apinoiden planeetta tapahtuu planeetalla Betelgeuksen ympärillä. Planeetta Arcturuksen ympärillä Isaac Asimovin kotona perusta -sarja muodostaa hänen Sirius-sektorinsa pääkaupungin. Supermanin kotiplaneetan sanottiin kiertävän kuvitteellista punaista jättilöä Raoa. Näiden planeettojen rodut kuvataan usein vanhoiksi ja viisaiksi, koska niiden tähdet ovat ikääntyneet ja lähellä elämänsä loppua. Mutta onko todella uskottavaa saada sellaisia planeettoja?
Tähdet eivät kestä ikuisesti. Oman aurinkomme voimassaoloaika on noin 5 miljardia vuotta. Tuolloin vetypolttoaineen määrä Auringon ytimessä on loppunut. Tällä hetkellä kyseisen vedyn fuusio heliumiin aiheuttaa paineen, joka estää tähtiä putoamasta itsestään painovoiman vuoksi. Mutta kun se loppuu, tuen mekanismi on poissa ja aurinko alkaa kutistua. Tämä kutistuminen saa tähden lämmetä uudelleen, nostaen lämpötilaa, kunnes vetykuori nyt loppuun käytetyn ytimen ympärillä muuttuu tarpeeksi kuumaksi ottamaan vastaan ytimen tehtävän ja alkaa sulattaa vetyä heliumiin. Tämä uusi energialähde työntää tähden ulkokerrokset takaisin ulos aiheuttaen sen paisumisen tuhansia kertoja sen aiemmasta koosta. Sillä välin, kuumempi lämpötila tämän fuusiomuodon sytyttämiseksi tarkoittaa, että tähti tuottaa kokonaisuudessaan 1 000–10 000 kertaa enemmän valoa, mutta koska tämä energia on jakautunut niin suurelle pinta-alalle, tähti näyttää punaiselta, joten nimi.
Joten tämä on punainen jättiläinen: Kuoleva tähti, joka on turvonnut ja erittäin kirkas.
Katsotaan nyt yhtälön toista puolta, mikä määrittelee planeetan asettavuuden? Koska nämä sci-fi-tarinat väistämättä saavat ihmiset kävelemään pinnalla, on joitain melko tiukkoja kriteerejä, joita tämän on noudatettava.
Ensinnäkin lämpötilan on oltava ei kuuma eikä kylmä. Toisin sanoen, planeetan on oltava Habitable-alueella, joka tunnetaan myös nimellä “Goldilocks-vyöhyke”. Tämä on yleensä melko hyvän kokoinen taivaallisten kiinteistöjen karho. Omassa aurinkokunnassamme se ulottuu suunnilleen Venuksen kiertoradasta Marsin kiertoradalle. Mutta mikä tekee Marsista ja Venuksesta epäkelpoisia ja Maata suhteellisen viihtyisää, on ilmapiiri. Toisin kuin Mars, se on riittävän paksu pitämään suuren osan auringon vastaanottamasta lämmöstä, mutta ei niin paljon kuin Venus.
Ilmapiiri on ratkaisevan tärkeä myös muilla tavoin. Ilmeisesti se on mitä intrepid tutkimusmatkailijat hengittävät. Jos hiilidioksidia on liian paljon2, se ei vain pyydystä liikaa lämpöä, vaan myös vaikeuttaa hengittämistä. Myös CO2 ei estä auringon UV-valoa ja syöpien määrä nousee. Joten tarvitsemme happea sisältävää ilmakehän, mutta ei liian happea, muuten kasvihuonekaasuja ei tule tarpeeksi pitämään planeetta lämpimänä.
Ongelmana on, että happirikkaita ilmakehoja ei vain ole olemassa ilman apua. Happi on todella hyvin reaktiivinen. Se haluaa muodostaa joukkovelkakirjoja, joten siitä ei ole vapaata ilmapiiriä haluamallaan tavalla. Se muodostaa asioita kuten H2O, CO2, oksideja jne. ... Tämän vuoksi Marsilla ja Venuksella ei käytännössä ole vapaata happea ilmakehässään. Se mitä vähän ne tekevät, tulee UV-valosta, joka iskee ilmakehään ja aiheuttaa sitoutuneiden muotojen irtoamisen vapauttaen väliaikaisesti happea.
Maapallossa on vain yhtä paljon vapaata happea kuin fotosynteesin takia. Tämä antaa meille toisen kriteerin, joka meidän on määritettävä asettavuuden kannalta: kyky tuottaa fotosynteesiä.
Joten aloitetaan koota tämä kaikki yhteen.
Ensinnäkin tähden kehitys, kun se poistuu pääsekvenssistä, turpoamalla, kun siitä tulee punainen jättiläinen, ja kirkkaammaksi ja kuumemmaksi tarkoittaa, että ”Goldilocks-vyöhyke” lakaistaan ulospäin. Maapallon tavoin aiemmin asutettavat planeetat paahdellaan, jos aurinko ei niela niitä kokonaan kasvaessaan. Sen sijaan asuttava alue on kauempana, enemmän missä Jupiter on nyt.
Vaikka planeetta olisi tällä uudella asutettavalla vyöhykkeellä, tämä ei tarkoita sen asuttamista sillä ehdolla, että sillä on myös happirikas ilmapiiri. Sitä varten meidän on muutettava ilmakehä happea nälkää aiheuttavasta happea sisältäväksi ilmakehään fotosynteesin avulla.
Joten kysymys on, kuinka nopeasti tämä voi tapahtua? Liian hidas ja asuttava alue voi olla jo pyyhkäissyt tai tähti on saattanut loppua vedystä kuoressa ja alkanut supistua vain sytyttääkseen heliumin sulamisen ytimeen, jäädyttäen jälleen planeetta.
Ainoa esimerkki, joka meillä on toistaiseksi, on omalla planeetallamme. Ensimmäisen kolmen miljardin elämän vuoden aikana vapaata happea oli vähän, kunnes fotosynteettiset organismit syntyivät ja alkoivat muuntaa sitä tasolle, joka on lähellä nykypäivän tasoa. Tämä prosessi kesti kuitenkin useita satoja miljoonia vuosia. Vaikka tätä voidaan todennäköisesti kasvattaa suuruusluokalla kymmeniin miljooniin vuosiin, kun planeetalla kylvetään geneettisesti muunnetut bakteerit, meidän on silti varmistettava, että aikataulut toimivat.
Osoittautuu, että aikataulut ovat erilaiset eri tähtimassoille. Massiivisemmat tähdet palavat polttoaineensa kautta nopeammin ja ovat siten lyhyempiä. Tähtien, kuten Auringon, punainen jättiläinen vaihe voi kestää noin 1,5 miljardia vuotta, joten ~ 100x pidempään kuin on tarpeen happea sisältävän ilmakehän kehittämiseksi. Tähtien osalta, jotka ovat kaksi kertaa niin massiivisia kuin aurinko, aikataulu putoaa vain 40 miljoonaan vuoteen lähestyessä tarvitsemme alarajaa. Massiivisemmat tähdet kehittyvät vielä nopeammin. Jotta tämä olisi uskottavaa, tarvitsemme alempia massa tähtiä, jotka kehittyvät hitaammin. Karkea yläraja tässä olisi kaksi aurinkomassatähteä.
On kuitenkin vielä yksi vaikutus, josta meidän on huolehdittava: Voisiko meillä olla riittävästi hiilidioksidia?2 ilmakehässä jopa fotosynteesiä varten? Vaikka hiilidioksidi ei ole läheskään yhtä reaktiivinen kuin happi, se poistuu myös ilmakehästä. Tämä johtuu vaikutuksista kuten silikaattisää, kuten CO2 + CaSiO3 -> CaCO3 + SiO2. Vaikka nämä vaikutukset ovat hitaita, ne muodostuvat geologisella aikataululla. Tämä tarkoittaa, että meillä ei voi olla vanhoja planeettoja, koska heillä olisi ollut kaikki ilmainen hiilidioksidi2 lukittu pois pintaan. Tätä tasapainoa tutkittiin vuonna 2009 julkaistussa asiakirjassa, jossa määritettiin, että maapallon massa planeetalle vapaa CO2 olisi uupunut kauan ennen kuin vanhemmatähti edes saavuttanut punaisen jättiläisen vaiheen!
Joten meiltä vaaditaan alhaisen massan tähtiä, jotka kehittyvät hitaasti, jotta meillä olisi tarpeeksi aikaa kehittää oikea ilmapiiri, mutta jos ne kehittyvät hitaasti, silloin ei ole riittävästi CO2 vasemmalla saada ilmapiiri muutenkin! Olemme kiinni todellisesta saalista 22. Ainoa tapa tehdä tämä uudelleen toteutettavissa on löytää tapa ottaa käyttöön riittävä määrä uusia CO2 ilmakehään aivan kuin asuttava alue alkaa lakaistaan.
Onneksi on joitain melko suuria CO-varastoja2 vain lentää ympäri! Komeetat koostuvat pääosin jäädytetystä hiilimonoksidista ja hiilidioksidista. Muutaman niistä kaatuminen planeetalle johtaisi riittävästi hiilidioksidia2 mahdollisesti fotosynteesin aloittamiseksi (kun pöly on laskeutunut). Tee se muutama satatuhatta vuotta ennen kuin planeetta menisi asuttamisvyöhykkeelle, odota kymmenen miljoonaa vuotta ja sitten planeetta voisi olla asuttava jopa miljardi ylimääräistä vuotta lisää.
Viime kädessä tämä skenaario olisi uskottava, mutta ei aivan hyvä henkilökohtainen sijoitus, koska olisit kuollut kauan ennen kuin pystyisit hyötymään eduista. Ehkä pitkän aikavälin strategia avaruuslajeja selviävien lajien selviytymiseksi, mutta ei nopea ratkaisu pesäkkeiden ja lähteiden heittämiseen.
