בעוד שכוכבי לכת המקיפים כוכבים תאומים הם מצרך בסיסי של מדע בדיוני, אחר הוא שהאנשים חיים על כוכבי לכת המקיפים כוכבי ענק אדומים. רוב הסיפור של כוכב הקופים מתרחש בכוכב לכת סביב בטלגוזה. כוכבי לכת סביב ארקטורוס אצל יצחק אסימוב קרן הסדרות מהוות את בירת מגזר סיריוס שלו. הכוכב הביתי של סופרמן אמר כי הוא מקיף את הענק האדום הבדיוני, ראו. המירוצים בכוכבי הלכת הללו מתוארים לעתים קרובות כישנים וחכמים מכיוון שכוכביהם התיישנו, ומתקרבים לסוף חייהם. אבל האם זה באמת מתקבל על הדעת שיש כוכבי לכת כאלה?
כוכבים לא מחזיקים מעמד לנצח. לשמש שלנו יש תאריך תפוגה בעוד כחמישה מיליארד שנים. באותה תקופה, כמות הדלק המימני בליבת השמש תיגמר. נכון לעכשיו, האיחוד של אותו מימן להליום מוליד לחץ שמונע מהכוכב להתמוטט בעצמו בגלל כוח הכבידה. אבל, כשנגמר, מנגנון התמיכה הזה ייעלם והשמש תתחיל להתכווץ. התכווצות זו גורמת לכוכב להתחמם שוב, ומעלה את הטמפרטורה עד שקליפת מימן סביב הגרעין המותש כעת מתחממת מספיק כדי לתפוס את עבודת הליבה ומתחילה למזג מימן להליום. מקור אנרגיה חדש זה דוחף את השכבות החיצוניות של הכוכב לאחור החוצה וגורם לו להתנפח פי אלפי מגודלו הקודם. בינתיים, הטמפרטורה החמה יותר להצית צורה זו של איחוי תגרום לכך שהכוכב יפטור בסך הכל 1,000 עד 10,000 פעמים אור בסך הכל, אך מכיוון שאנרגיה זו מתפשטת על שטח פנים כה גדול, הכוכב ייראה אדום, ומכאן שם.
אז זהו ענק אדום: כוכב גוסס נפוח ומואר מאוד.
כעת כדי להסתכל על המחצית השנייה של המשוואה, כלומר מה קובע את יכולת הכושר של כוכב לכת? מכיוון שבסיפורי המדע הבדיוני יש בהכרח בני אדם מסתובבים על פני השטח, ישנם כמה קריטריונים די נוקשים שעליהם לעמוד.
ראשית, הטמפרטורה חייבת להיות לא חמה ולא קר. במילים אחרות, על הכוכב להיות באזור הרגלים המכונה גם "אזור גרבי הזהב". בדרך כלל זהו מסלול די טוב של נדל"ן שמיימי. במערכת השמש שלנו היא משתרעת בערך ממסלולו של ונוס למסלול של מאדים. אבל מה שהופך את מאדים וונוס ללא יכולת לב ואדמה נעימה יחסית זו האווירה שלנו. בניגוד למאדים, הוא עבה מספיק כדי לשמור על הרבה מהחום שאנו מקבלים מהשמש, אך לא יותר מדי ממנו כמו ונוס.
האווירה היא קריטית גם במובנים אחרים. ברור שזה מה שהמגלים המטרידים עומדים לנשום. אם יש יותר מדי CO2, זה לא רק הולך ללכוד יותר מדי חום, אלא להקשות על הנשימה. כמו כן, CO2 לא חוסם אור UV מהשמש ושיעורי הסרטן יעלו. אז אנו זקוקים לאווירה עשירה בחמצן, אך לא עשיר בחמצן מדי או שלא יהיו מספיק גזי חממה בכדי להחמם את כדור הארץ.
הבעיה כאן היא שאווירה עשירה בחמצן פשוט לא קיימת ללא עזרה מסוימת. החמצן למעשה מגיב מאוד. זה אוהב ליצור קשרים, מה שהופך אותו ללא זמין להיות חופשי באווירה כמו שאנחנו רוצים. זה יוצר דברים כמו ח2O, CO2, תחמוצות וכו '... זו הסיבה שלמאדים וונוס אין כמעט חמצן חופשי באטמוספירה שלהם. המעט שהם עושים נובע מאור UV המכה את האטמוספרה וגורם להתנתקות מהצורות המלוכדות, ומשחרר את החמצן באופן זמני.
לכדור הארץ יש רק חמצן חופשי כמו בגלל פוטוסינתזה. זה נותן לנו קריטריונים נוספים שעלינו לקבוע את יכולת ההרגל: היכולת לייצר פוטוסינתזה.
אז בואו נתחיל להרכיב את כל זה.
ראשית, התפתחות הכוכב כאשר הוא עוזב את הרצף הראשי, מתנפח ככל שהוא הופך לענק אדום והופך להיות בהיר וחם יותר פירושו ש"איזור גרבי הזהב "יישטף כלפי חוץ. כוכבי לכת שהיו בעבר ראויים למגורים כמו כדור הארץ ייצלו אם הם לא נבלעים לגמרי על ידי השמש עם צמיחתה. במקום זאת, אזור המגורים יהיה רחוק יותר, יותר היכן שיופיטר נמצא כעת.
עם זאת, גם אם כוכב לכת היה באזור חדש זה למגורים, זה לא אומר שהוא ניתן למגורים בתנאי שיש בו גם אווירה עשירה בחמצן. לשם כך עלינו להמיר את האטמוספרה מחמצן מורעב, לחמצן עשיר באמצעות פוטוסינתזה.
אז השאלה היא כמה מהר זה יכול להתרחש? איטי מדי וייתכן שהאזור המגורים כבר סחף לידו או שאולי הכוכב אזל לו מימן במעטפת והחל להתכווץ שוב רק כדי להצית את היתוך הליום בגרעין, ושוב הקפיא את כדור הארץ.
הדוגמא היחידה שיש לנו עד כה היא בכוכב הלכת שלנו. בשלושת מיליארד השנים הראשונות לחיים, היה מעט חמצן חופשי עד שקם אורגניזמים פוטוסינתטיים והחלו להמיר אותו לרמות הסמוכות לזה של ימינו. עם זאת, תהליך זה ארך כמה מאות מיליוני שנים. למרות שכנראה ניתן להגדיל את זה בסדר גודל לעשרות מיליוני שנים עם חיידקים מהונדסים גנטית שנזרעים על פני כדור הארץ, אנו עדיין צריכים לוודא כי טווחי הזמן יסתדרו.
מסתבר כי טווחי הזמן יהיו שונים להמוני כוכבים שונים. כוכבים מאסיביים יותר שורפים את הדלק שלהם מהר יותר ובכך יהיו קצרים יותר. עבור כוכבים כמו השמש, שלב הענק האדום יכול להימשך כמיליון וחצי מיליארד שנים, כך ש ~ 100X ארוך יותר מכפי שצריך כדי לפתח אטמוספרה עשירה בחמצן. עבור כוכבים מאסיביים כפליים כמו השמש, טווח הזמן הזה יורד ל 40 מיליון שנה בלבד, ומתקרב לגבול התחתון של מה שנצטרך. כוכבים מאסיביים יותר יתפתחו עוד יותר מהר. כדי שזה יהיה מתקבל על הדעת, נצטרך כוכבים נמוכים יותר שמתפתחים לאט יותר. גבול עליון מחוספס כאן יהיה כוכב שני מסת מסת שמש.
עם זאת, ישנה השפעה אחת נוספת שאנחנו צריכים לדאוג לה: האם נוכל לקבל מספיק CO2 באווירה אפילו לעשות פוטוסינתזה? אמנם אינו מגיב כמעט כמו חמצן, אך גם פחמן דו חמצני כפוף להסרה מהאטמוספרה. זה נובע מהשפעות כמו בליה של סיליקט כמו CO2 + CaSiO3 -> CaCO3 + SiO2. בעוד שההשפעות הללו איטיות הם בונים עם טווחי זמן גיאולוגיים. המשמעות היא שלא נוכל להחזיק כוכבי לכת ישנים מכיוון שהם היו מקבלים את כל ה- CO החינמי שלהם2 נעול לפני השטח. איזון זה נחקר במאמר שפורסם בשנת 2009 וקבע כי עבור כדור הארץ המוני של כדור הארץ, ה- CO החופשי2 היה מותש הרבה לפני שכוכב האם אפילו הגיע לשלב הענק האדום!
אז אנו נדרשים מכוכבים בעלי מסה נמוכה שמתפתחים לאט כדי שיהיה לנו מספיק זמן לפתח את האווירה הנכונה, אבל אם הם יתפתחו כך לאט, אין מספיק CO2 עזבנו בכל זאת כדי להשיג את האווירה! אנו תקועים במלכוד אמיתי 22. הדרך היחידה להפוך את זה למימוש שוב היא למצוא דרך להכניס כמויות מספיקות של CO חדש.2 לאטמוספירה בדיוק כשהאזור המגורים מתחיל לטאטא.
למרבה המזל, ישנם כמה מאגרים גדולים למדי של CO2 פשוט עף מסביב! שביטים מורכבים ברובם מפחמן חד חמצני קפוא ופחמן דו חמצני. ריסוק של כמה מהם לכוכב לכת יביא מספיק CO2 על מנת להתחיל פוטוסינתזה (ברגע שהאבק התיישב). עשה זאת כמה מאות אלפי שנים לפני שכוכב הלכת ייכנס לאזור המגורים, חכה עשרה מיליון שנים ואז הכוכב יכול להיות ראוי למגורים עוד מיליארד שנה נוספות.
בסופו של דבר תרחיש זה יהיה מתקבל על הדעת, אך לא בדיוק השקעה אישית טובה מכיוון שהיית מת הרבה לפני שתצליח לקצור את היתרונות. אסטרטגיה ארוכת טווח להישרדותו של מין החוצה חלל אולי, אך לא תיקון מהיר להשבת מושבות ומאחזים.
