İkiz yıldızların yörüngesindeki gezegenler bilim kurgularının temelini oluştururken, bir diğeri de insanların kırmızı dev yıldızların etrafında dönen gezegenlerde yaşamasını sağlamaktır. Hikayesinin çoğunluğu Maymunların gezegeni Betelgeuse çevresindeki bir gezegende gerçekleşir. Isaac Asimov’daki Arkturus çevresindeki gezegenler Yapı temeli dizisi Sirius Sektörünün başkentini oluşturuyor. Süpermen'in ev gezegeninin kurgusal bir kırmızı dev olan Rao'nun yörüngesinde olduğu söyleniyordu. Bu gezegenlerdeki ırklar, yıldızları yaşlandığından ve yaşamlarının sonuna yaklaştığından genellikle yaşlı ve bilge olarak tasvir edilir. Fakat böyle gezegenlere sahip olmak gerçekten mantıklı mı?
Yıldızlar sonsuza dek sürmez. Kendi Güneşimizin son kullanma tarihi yaklaşık 5 milyar yıldır. O zaman, Güneş'in çekirdeğindeki hidrojen yakıt miktarı tükenecekti. Şu anda, bu hidrojenin helyuma kaynaşması, yıldızın yerçekimi nedeniyle kendi kendine çökmesini engelleyen bir baskıya neden oluyor. Ancak, bittiğinde, bu destek mekanizması kaybolacak ve Güneş küçülmeye başlayacaktır. Bu büzülme yıldızın tekrar ısınmasına neden olur, şu anda tükenmiş olan çekirdek etrafındaki bir hidrojen kabuğu çekirdeğin işini alacak kadar ısınana ve hidrojeni helyuma kaynaştırmaya başlayana kadar sıcaklığı arttırır. Bu yeni enerji kaynağı yıldızın dış katmanlarını geri iter ve önceki boyutunun binlerce katına kadar şişmesine neden olur. Bu arada, bu füzyon biçimini tutuşturmak için daha sıcak sıcaklık, yıldızın toplamda 1.000 ila 10.000 kat daha fazla ışık vereceği anlamına gelecektir, ancak bu enerji bu kadar geniş bir yüzey alanına yayıldığı için yıldız kırmızı görünecektir, adlandırın.
Yani bu kırmızı bir dev: Şişmiş ve çok parlak olan ölmekte olan bir yıldız.
Şimdi denklemin diğer yarısına bir göz atmak, yani bir gezegenin yaşanabilirliğini ne belirler? Bu bilimkurgu hikayeleri kaçınılmaz olarak insanların yüzeyde dolaştığından, takip etmesi gereken oldukça katı kriterler var.
İlk önce, sıcaklık sıcak ve soğuk olmamalıdır. Başka bir deyişle, gezegen “Goldilocks bölgesi” olarak da bilinen Yaşanabilir bölgede olmalıdır. Bu genellikle göksel gayrimenkulün oldukça iyi büyüklükte bir alanıdır. Kendi güneş sistemimizde, kabaca Venüs'ün yörüngesinden Mars'ın yörüngesine uzanır. Ancak Mars ve Venüs'ü barındırılamaz ve Dünya'yı nispeten rahat yapan şey atmosferimizdir. Mars'tan farklı olarak, güneşten aldığımız sıcaklığın çoğunu tutacak kadar kalın, ancak Venüs gibi çok fazla değil.
Atmosfer başka şekillerde de çok önemlidir. Açıkçası, cesur kaşiflerin nefes alacağı şey budur. Çok fazla CO varsa2, sadece çok fazla ısı tutmayacak, aynı zamanda nefes almayı zorlaştıracak. Ayrıca, CO2 Güneş'ten gelen UV ışığını engellemez ve kanser oranları yükselir. Bu yüzden oksijen bakımından zengin bir atmosfere ihtiyacımız var, ancak oksijen açısından zengin değil veya gezegeni sıcak tutmak için yeterli sera gazı olmayacak.
Buradaki sorun, oksijen açısından zengin ortamların yardım almadan var olmamasıdır. Oksijen aslında çok reaktiftir. Bağ oluşturmayı sever, atmosferde istediğimiz gibi özgür olmamayı mümkün kılar. H gibi şeyler oluşturur2O, CO2, oksitler, vs ... Bu yüzden Mars ve Venüs'ün atmosferlerinde neredeyse hiç serbest oksijen yoktur. Ne yaptıkları, atmosfere çarpan ve bağlı formların ayrışmasına neden olan ve oksijeni geçici olarak serbest bırakan UV ışığından gelir.
Dünya sadece fotosentez nedeniyle olduğu kadar serbest oksijene sahiptir. Bu bize yaşanabilirliği belirlememiz gereken başka bir kriter verir: fotosentez üretme yeteneği.
Öyleyse hepsini bir araya getirmeye başlayalım.
Birincisi, yıldızın ana diziyi terk ettikçe evrimi, kırmızı bir dev haline geldikçe şişer ve daha parlak ve daha sıcak hale gelirse, “Goldilocks bölgesi” dışa doğru süpürülecektir. Daha önce Dünya gibi yaşanabilir gezegenler, büyüdükçe Güneş tarafından tamamen yutulmamışlarsa kavrulurlar. Bunun yerine, yaşanabilir bölge daha fazla olacak, Jüpiter'in şimdi olduğu yerde.
Bununla birlikte, bir gezegen bu yeni yaşanabilir bölgede olsa bile, bu, oksijen açısından zengin bir atmosfere sahip olması koşuluyla, yaşanabilirliği anlamına gelmez. Bunun için atmosferi fotosentez yoluyla açlıktan oksijen oksijenden oksijene dönüştürmeliyiz.
Soru şu: bunun ne kadar hızlı gerçekleşebileceği? Çok yavaş ve yaşanabilir bölge halihazırda süpürülmüş olabilir veya yıldız kabuktaki hidrojenden tükenmiş olabilir ve tekrar bir kez daha gezegeni dondurmak için çekirdekteki helyum füzyonunu ateşlemek için tekrar daralmaya başlamış olabilir.
Şimdiye kadar sahip olduğumuz tek örnek kendi gezegenimizde. Yaşamın ilk üç milyar yılı boyunca, fotosentetik organizmalar ortaya çıkana ve günümüzünkine yakın seviyelere dönüştürmeye başlayana kadar çok az serbest oksijen vardı. Ancak bu süreç birkaç yüz milyon yıl sürdü. Bu, muhtemelen gezegende tohumlanan genetik olarak tasarlanmış bakterilerle on milyonlarca yıla kadar artırılabilirken, zaman çizelgelerinin çalışacağından emin olmamız gerekiyor.
Zaman ölçeklerinin farklı yıldız kütleleri için farklı olacağı ortaya çıktı. Daha büyük yıldızlar yakıtlarını daha hızlı yakarlar ve böylece daha kısa olurlar. Güneş gibi yıldızlar için, kırmızı dev faz yaklaşık 1,5 milyar yıl sürebilir, bu nedenle oksijen açısından zengin bir atmosfer geliştirmek için gerekli olandan yaklaşık 100x daha uzun. Güneş'in iki katı kütleli yıldızlar için, zaman çizelgesi sadece 40 milyon yıla düşer ve ihtiyacımız olanın alt sınırına yaklaşır. Daha büyük yıldızlar daha da hızlı bir şekilde gelişecektir. Bunun mantıklı olması için, daha yavaş gelişen daha düşük kütleli yıldızlara ihtiyacımız olacak. Buradaki kaba bir üst sınır, iki güneş kütlesi yıldızı olacaktır.
Bununla birlikte, endişelenmemiz gereken bir etki daha var: Yeterli CO'ya sahip olabilir miyiz2 atmosferde bile fotosentez? Oksijen kadar reaktif olmasa da, karbondioksit de atmosferden uzaklaştırılır. Bunun nedeni CO gibi silikat ayrışma gibi etkilerdir.2 + CaSiO3 -> CaCO3 + SiO2. Bu etkiler yavaş olmakla birlikte jeolojik zaman çizelgeleri ile oluşur. Bu, tüm ücretsiz CO'larına sahip olacaklarından eski gezegenlere sahip olamayacağımız anlamına gelir2 yüzeye kilitlenir. Bu denge 2009 yılında yayınlanan bir makalede incelenmiş ve bir Dünya kütle gezegeni için serbest CO2 ana yıldız kırmızı dev faza bile ulaşmadan çok önce tükenecekti!
Bu nedenle, doğru atmosferi geliştirmek için yeterli zamana sahip olmak için yavaş yavaş gelişen düşük kütleli yıldızlara ihtiyacımız var, ancak bunu yavaş yavaş geliştirirlerse, yeterli CO yoktur.2 Yine de atmosferi almak için ayrıldı! Gerçek bir Catch 22 ile sıkışıp kaldık. Bunu tekrar uygulanabilir hale getirmenin tek yolu, yeterli miktarda yeni CO getirmenin bir yolunu bulmaktır2 yaşanabilir alanın süpürmeye başlaması gibi atmosfere.
Neyse ki, CO'nun oldukça büyük bazı depoları var2 sadece etrafta uçuyor! Kuyrukluyıldızlar çoğunlukla donmuş karbon monoksit ve karbon dioksitten oluşur. Bir kaçını bir gezegene çarpmak, yeterli CO2 potansiyel olarak fotosentezi başlatmak için (toz çöktüğünde). Gezegenin yaşanabilir bölgeye girmesinden, on milyon yıl beklemesinden ve daha sonra gezegen potansiyel olarak ek bir milyar yıl daha yaşanabilir hale gelmeden önce bunu yapın.
Nihayetinde bu senaryo akla yatkın olurdu, ancak tam olarak iyi bir kişisel yatırım değil, çünkü avantajlardan yararlanabilmeniz için çok önce ölmüş olacaksınız. Bir uzay gemisi türünün hayatta kalması için uzun vadeli bir strateji belki de, ancak kolonileri ve karakolları atmak için hızlı bir çözüm değil.
