Nors planetos, skriejančios aplink dvynes žvaigždes, yra mokslinės fantastikos dalis, kita vertus, žmonės gyvena planetose, skriejančiose apie raudonąsias milžiniškas žvaigždes. Didžioji dalis istorijosBeždžionių planetavyksta planetoje aplink Betelgeuse. Izaoko Asimovo planetos aplink ArktūrąFondasserijos sudaro jo Sirijaus sektoriaus sostinę. Teigiama, kad Supermeno gimtoji planeta skrieja aplink išgalvotą raudonąjį milžiną Rao. Rasės šiose planetose dažnai vaizduojamos kaip senos ir išmintingos, nes jų žvaigždės yra pasenusios ir artėja prie savo gyvenimo pabaigos. Bet ar tikrai tikėtina turėti tokias planetas?
Žvaigždės netrunka amžinai. Mūsų Saulės galiojimo laikas yra maždaug 5 milijardai metų. Tuo metu vandenilio kuro kiekis Saulės šerdyje bus pasibaigęs. Šiuo metu to vandenilio susiliejimas su heliu sukelia slėgį, kuris neleidžia žvaigždei dėl gravitacijos subyrėti į save. Bet kai jis baigsis, to palaikymo mechanizmo nebeliks ir Saulė pradės trauktis. Dėl šio susitraukimo žvaigždė vėl įkaista, padidindama temperatūrą, kol vandenilio apvalkalas aplink dabar išnaudotą šerdį įkaista pakankamai, kad pradėtų šerdies darbą ir pradės lydyti vandenilį su heliu. Šis naujas energijos šaltinis išstumia išorinius žvaigždės sluoksnius, todėl ji išsipučia iki tūkstančius kartų didesnė už ankstesnį dydį. Tuo tarpu aukštesnė temperatūra šiai sintezės formai uždegti reikš, kad žvaigždė iš viso skleis 1000–10 000 kartų daugiau šviesos, tačiau kadangi ši energija pasklinda tokiame dideliame paviršiaus plote, žvaigždė atrodys raudona, todėl vardas.
Taigi tai yra raudonasis milžinas: mirštanti žvaigždė, kuri yra išpūsta ir labai ryški.
Dabar pažvelkime į kitą lygties pusę, būtent, kas lemia planetos tinkamumą gyventi? Kadangi šiose mokslinės fantastikos istorijose paviršiuje neišvengiamai vaikšto žmonės, tai turės laikytis kai kurių gana griežtų kriterijų.
Visų pirma, temperatūra turi būti ne per karšta ir ne šalta. Kitaip tariant, planeta turi būti gyvenamojoje zonoje, dar vadinamoje „Auksaplaukės zona“. Paprastai tai yra gana nemažas dangaus nekilnojamojo turto plotas. Mūsų pačių Saulės sistemoje ji tęsiasi maždaug nuo Veneros orbitos iki Marso orbitos. Tačiau Marsą ir Venerą daro nesvetingais, o Žemę gana jaukia – mūsų atmosfera. Skirtingai nei Marsas, jis pakankamai storas, kad išlaikytų daug šilumos, kurią gauname iš saulės, bet ne per daug, kaip Venera.
Šioje diagramoje parodytas Saulės sistemos (viršutinė eilutė) ir Gliese 581 sistemos (apatinė eilutė) planetų atstumai nuo atitinkamų žvaigždžių (kairėje). Gyvenamoji zona nurodyta kaip mėlyna sritis, rodanti, kad Gliese 581 d yra gyvenamosios zonos viduje aplink mažos masės raudoną žvaigždę. Remiantis Francko Selsio diagrama, Univ. Bordo. Kreditas: ESO
Atmosfera yra labai svarbi ir kitais atžvilgiais. Akivaizdu, kad tuo kvėpuos drąsūs tyrinėtojai. Jei yra per daug CO2, tai ne tik sulaikys per daug šilumos, bet ir apsunkins kvėpavimą. Taip pat CO2neapsaugos nuo saulės UV spindulių, todėl padidėtų vėžio rizika. Taigi mums reikia atmosferos, kurioje gausu deguonies, bet ne per daug deguonies, nes kitaip nebus pakankamai šiltnamio efektą sukeliančių dujų, kad planeta būtų šilta.
Problema ta, kad atmosfera, kurioje gausu deguonies, tiesiog neegzistuoja be pagalbos. Deguonis iš tikrųjų yra labai reaktyvus. Jai patinka užmegzti ryšius, todėl negali būti laisvai tokioje atmosferoje, kokios norime. Tai sudaro tokius dalykus kaip H2APIE KĄ2, oksidai ir tt... Štai kodėl Marso ir Veneros atmosferoje beveik nėra laisvo deguonies. Mažai ką jie daro, kai į atmosferą patenka UV spinduliai, dėl kurių susijungusios formos atsiskiria, laikinai išlaisvindamos deguonį.
Žemėje laisvo deguonies yra tik tiek, kiek yra dėl fotosintezės. Tai suteikia mums dar vieną kriterijų, kurio turėsime nustatyti tinkamumą gyventi: gebėjimą gaminti fotosintezę.
Taigi pradėkime visa tai sujungti.
Pirma, žvaigždės evoliucija, kai ji palieka pagrindinę seką, išbrinksta, kai ji tampa raudona milžine ir tampa ryškesnė ir karštesnė, reikš, kad „Auksaplaukės zona“ slinks į išorę. Planetos, kurios anksčiau buvo tinkamos gyventi, kaip ir Žemė, bus išskrudintos, jei jai augant Saulė jų visiškai nepraris. Vietoj to, gyvenamoji zona bus toliau, daugiau ten, kur dabar yra Jupiteris.
Tačiau net jei planeta būtų šioje naujoje gyvenamojoje zonoje, tai nereiškia, kad ji tinkama gyventi su sąlyga, kad joje taip pat bus deguonies turtinga atmosfera. Tam turime fotosintezės būdu paversti atmosferą iš deguonies badaujančios į turtingą deguonimi.
Taigi kyla klausimas, kaip greitai tai gali įvykti? Per lėtas, o gyvenamoji zona jau galėjo prasiskverbti pro šalį arba žvaigždės kiaute galėjo pritrūkti vandenilio ir vėl pradėti trauktis, kad užsidegtų helio sintezė šerdyje ir vėl užšaltų planeta.
Kol kas vienintelis pavyzdys yra mūsų pačių planetoje. Per pirmuosius tris milijardus gyvenimo metų laisvo deguonies buvo mažai, kol atsirado fotosintetiniai organizmai ir pradėjo jį paversti iki dabartinio lygio. Tačiau šis procesas užtruko kelis šimtus milijonų metų. Nors šis skaičius tikriausiai gali padidėti iki dešimčių milijonų metų, kai planetoje pasėjamos genetiškai modifikuotos bakterijos, vis tiek turime įsitikinti, kad laikas pasiteisins.
Pasirodo, skirtingų masių žvaigždžių laiko skalės skirsis. Masyvesnės žvaigždės greičiau sudegina kurą, todėl jos bus trumpesnės. Tokioms žvaigždėms kaip Saulė raudonojo milžino fazė gali trukti apie 1,5 milijardo metų, taigi ~100 kartų ilgiau nei reikia deguonies turtingai atmosferai sukurti. Dvigubai už Saulę masyvesnėms žvaigždėms šis laikotarpis sumažėja iki 40 milijonų metų ir artėja prie apatinės ribos, ko mums reikės. Masyvesnės žvaigždės vystysis dar greičiau. Taigi, kad tai būtų tikėtina, mums reikės mažesnės masės žvaigždžių, kurios vystosi lėčiau. Apytikslė viršutinė riba čia būtų dviejų saulės masių žvaigždė.
Tačiau turime susirūpinti dar vienu poveikiu: ar galime turėti pakankamai CO2atmosferoje net vykti fotosintezė? Nors anglies dioksidas nėra beveik toks reaktyvus kaip deguonis, jis taip pat gali būti pašalintas iš atmosferos. Taip yra dėl poveikio, pavyzdžiui, silikato atmosferos poveikio, pvz., CO2+ CaSiO3-> CaCO3+ SiO2. Nors šie poveikiai yra lėti, jie atsiranda atsižvelgiant į geologinius terminus. Tai reiškia, kad mes negalime turėti senų planetų, nes jos būtų turėjusios visą laisvą CO2užrakintas paviršiuje. Šis balansas buvo ištirtas m 2009 m. paskelbtas straipsnis ir nustatė, kad Žemės masės planetai laisvas CO2būtų išsekęs dar ilgai, kol pagrindinė žvaigždė net pasieks raudonojo milžino fazę!
Taigi iš mūsų reikalaujama turėti mažos masės žvaigždes, kurios vystytųsi lėtai, kad turėtume pakankamai laiko sukurti tinkamą atmosferą, tačiau jei jos vystosi taip lėtai, tai nėra pakankamai CO.2belieka įgyti atmosferą! Mes įstrigome su tikru 22 laimikio. Vienintelis būdas tai padaryti vėl įmanoma yra rasti būdą, kaip įvesti pakankamai naujo CO2į atmosferą kaip tik tada, kai gyvenamoji zona pradeda šluoti.
Laimei, yra keletas gana didelių CO saugyklų2tiesiog skraido aplinkui! Kometos daugiausia sudarytos iš sušalusio anglies monoksido ir anglies dioksido. Keletą iš jų sudaužius į planetą, atsirastų pakankamai CO2kad prasidėtų fotosintezė (kai nusėda dulkės). Padarykite tai likus keliems šimtams tūkstančių metų iki planetos patekimo į gyvenamąją zoną, palaukite dešimt milijonų metų, o tada planeta gali būti tinkama gyventi dar milijardus metų.
Galų gale šis scenarijus būtų tikėtinas, bet ne visai gera asmeninė investicija, nes būsite miręs gerokai anksčiau, nei galėtumėte gauti naudos. Galbūt tai yra ilgalaikė kosmose gyvenančių rūšių išlikimo strategija, bet ne greitas sprendimas, norint sunaikinti kolonijas ir forpostus.