Trong khi các hành tinh quay quanh các ngôi sao sinh đôi là một yếu tố chính của khoa học viễn tưởng, thì một hành tinh khác là con người sống trên các hành tinh quay quanh các ngôi sao khổng lồ đỏ. Phần lớn câu chuyện về Hành tinh của loài khỉ diễn ra trên một hành tinh xung quanh Betelgeuse. Các hành tinh quanh Arcturus ở Isaac Asimov nền tảng loạt tạo nên vốn của Sirius ngành của mình. Hành tinh nhà Superman Superman được cho là quay quanh một người khổng lồ đỏ hư cấu, Rao. Các chủng tộc trên các hành tinh này thường được mô tả là già và khôn ngoan vì các ngôi sao của họ đã già và gần cuối đời. Nhưng nó có thực sự hợp lý khi có những hành tinh như vậy không?
Sao don Thượng tồn tại mãi mãi. Mặt trời của chúng ta có ngày hết hạn trong khoảng 5 tỷ năm. Vào thời điểm đó, lượng nhiên liệu hydro trong lõi của Mặt trời sẽ hết. Hiện tại, sự hợp nhất của hydro đó thành helium đang tạo ra một áp lực khiến ngôi sao không tự sụp đổ do trọng lực. Nhưng, khi hết, cơ chế hỗ trợ đó sẽ biến mất và Mặt trời sẽ bắt đầu co lại. Sự co lại này làm cho ngôi sao nóng lên trở lại, làm tăng nhiệt độ cho đến khi lớp vỏ hydro xung quanh lõi đã cạn kiệt đủ nóng để đảm nhận công việc của lõi và bắt đầu nung chảy hydro thành helium. Nguồn năng lượng mới này đẩy các lớp bên ngoài của ngôi sao ra ngoài khiến nó phình to gấp hàng nghìn lần kích thước trước đó. Trong khi đó, nhiệt độ nóng hơn để đốt cháy hình thức hợp hạch này sẽ có nghĩa là ngôi sao sẽ phát ra ánh sáng tổng thể gấp 1.000 đến 10.000 lần, nhưng vì năng lượng này lan ra trên một diện tích bề mặt lớn như vậy, nên ngôi sao sẽ xuất hiện màu đỏ, do đó Tên.
Vì vậy, đây là một người khổng lồ đỏ: Một ngôi sao sắp chết bị sưng lên và rất sáng.
Bây giờ để xem xét nửa còn lại của phương trình, cụ thể, điều gì quyết định khả năng cư trú của một hành tinh? Vì những câu chuyện khoa học viễn tưởng này chắc chắn có con người đi lại trên bề mặt, nên có một số tiêu chí khá nghiêm ngặt mà điều này sẽ phải tuân theo.
Trước hết, nhiệt độ phải không nóng và không lạnh. Nói cách khác, hành tinh này phải nằm trong Vùng có thể sống còn được gọi là vùng Gold Goldocks của vùng Vàng. Đây thường là một khu vực bất động sản có kích thước khá tốt. Trong hệ mặt trời của chúng ta, nó kéo dài từ khoảng quỹ đạo của Sao Kim đến quỹ đạo của Sao Hỏa. Nhưng điều khiến Sao Hỏa và Sao Kim không thể ở được và Trái đất tương đối ấm cúng là bầu khí quyển của chúng ta. Không giống như sao Hỏa, nó dày đến mức giữ được nhiều nhiệt lượng mà chúng ta nhận được từ mặt trời, nhưng không quá nhiều như sao Kim.
Bầu không khí là rất quan trọng trong những cách khác quá. Rõ ràng đó là những gì các nhà thám hiểm gan dạ đang thở. Nếu có quá nhiều CO2, nó không chỉ bẫy quá nhiều nhiệt mà còn khó thở. Ngoài ra, CO2 Doesn chặn ánh sáng tia cực tím từ mặt trời và tỷ lệ ung thư sẽ tăng lên. Vì vậy, chúng ta cần một bầu không khí giàu oxy, nhưng không quá giàu oxy hoặc có thể giành được khí nhà kính để giữ cho hành tinh ấm áp.
Vấn đề ở đây là bầu khí quyển giàu oxy chỉ không tồn tại mà không có sự trợ giúp nào. Oxy thực sự rất phản ứng. Nó thích hình thành trái phiếu, khiến nó không có sẵn để được tự do trong bầu không khí như chúng ta muốn. Nó tạo thành những thứ như H2Ô, CO2, oxit, v.v ... Đây là lý do tại sao Sao Hỏa và Sao Kim hầu như không có oxy tự do trong khí quyển của chúng. Những gì họ làm được đến từ ánh sáng tia cực tím chiếu vào bầu khí quyển và khiến các dạng liên kết bị tách ra, tạm thời giải phóng oxy.
Trái đất chỉ có nhiều oxy tự do như vậy vì quang hợp. Điều này cung cấp cho chúng tôi một tiêu chí khác mà chúng tôi sẽ cần để xác định khả năng cư trú: khả năng tạo ra quang hợp.
Vì vậy, hãy để bắt đầu kết hợp tất cả những thứ này
Đầu tiên, sự tiến hóa của ngôi sao khi nó rời khỏi chuỗi chính, phồng lên khi nó trở thành một người khổng lồ đỏ và ngày càng sáng hơn và nóng hơn sẽ có nghĩa là khu vực Gold Goldocks của Vàng sẽ bị quét ra bên ngoài. Các hành tinh trước đây có thể ở được như Trái đất sẽ bị rang nếu chúng hoàn toàn bị Mặt trời nuốt chửng khi nó lớn lên. Thay vào đó, khu vực có thể ở được sẽ xa hơn, nơi có nhiều sao Mộc hơn.
Tuy nhiên, ngay cả khi một hành tinh nằm trong vùng có thể ở được mới này, thì điều này không có nghĩa là nó có thể ở được với điều kiện là nó cũng có bầu không khí giàu oxy. Để làm được điều đó, chúng ta cần chuyển đổi khí quyển từ một nơi bị thiếu oxy, thành một nơi giàu oxy thông qua quá trình quang hợp.
Vì vậy, câu hỏi là làm thế nào nhanh chóng có thể xảy ra? Quá chậm và vùng có thể ở được có thể đã bị quét hoặc ngôi sao có thể đã hết hydro trong vỏ và bắt đầu co lại lần nữa chỉ để đốt cháy phản ứng tổng hợp helium trong lõi, một lần nữa đóng băng hành tinh.
Ví dụ duy nhất chúng ta có cho đến nay là trên hành tinh của chúng ta. Trong ba tỷ năm đầu tiên của cuộc đời, có rất ít oxy tự do cho đến khi các sinh vật quang hợp phát sinh và bắt đầu chuyển đổi nó thành mức gần như ngày nay. Tuy nhiên, quá trình này mất vài trăm triệu năm. Mặc dù điều này có thể có thể được tăng lên theo một mức độ lớn đến hàng chục triệu năm với các vi khuẩn biến đổi gen được gieo mầm trên hành tinh, chúng ta vẫn cần đảm bảo thời gian sẽ hoạt động.
Hóa ra thời gian sẽ khác nhau đối với các khối sao khác nhau. Nhiều ngôi sao lớn hơn đốt cháy nhiên liệu của chúng nhanh hơn và do đó sẽ ngắn hơn. Đối với các ngôi sao như Mặt trời, pha khổng lồ đỏ có thể tồn tại khoảng 1,5 tỷ năm, do đó, lâu hơn ~ 100 lần so với mức cần thiết để phát triển bầu không khí giàu oxy. Đối với các ngôi sao lớn gấp đôi Mặt trời, thời gian đó giảm xuống chỉ còn 40 triệu năm, tiến gần đến giới hạn thấp hơn của những gì chúng ta sẽ cần. Nhiều ngôi sao lớn hơn sẽ phát triển nhanh hơn nữa. Vì vậy, để điều này trở nên hợp lý, chúng ta sẽ cần những ngôi sao có khối lượng thấp hơn phát triển chậm hơn. Một giới hạn trên thô ở đây sẽ là một ngôi sao hai mặt trời.
Tuy nhiên, có thêm một hiệu ứng nữa mà chúng ta cần lo lắng: chúng ta có thể có đủ CO không2 Trong khí quyển để thậm chí có quang hợp? Mặc dù gần như không phản ứng như oxy, carbon dioxide cũng có thể bị loại bỏ khỏi khí quyển. Điều này là do các hiệu ứng như phong hóa silicat như CO2 + CaSiO3 -> CaCO3 + Si2. Trong khi những hiệu ứng này chậm, chúng tích tụ theo thời gian địa chất. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể có những hành tinh cũ vì họ sẽ có tất cả CO miễn phí2 bị khóa vào bề mặt Sự cân bằng này đã được khám phá trong một bài báo xuất bản năm 2009 và xác định rằng, đối với một hành tinh đại chúng Trái đất, CO tự do2 sẽ kiệt sức từ lâu trước khi ngôi sao mẹ thậm chí đạt đến giai đoạn khổng lồ đỏ!
Vì vậy, chúng tôi yêu cầu phải có những ngôi sao có khối lượng thấp phát triển chậm để có đủ thời gian để phát triển bầu khí quyển phù hợp, nhưng nếu chúng phát triển chậm như vậy, thì đó không phải là đủ CO2 còn lại để có được bầu không khí! Chúng tôi đã bị mắc kẹt với một Catch thực sự 22. Cách duy nhất để làm cho điều này khả thi trở lại là tìm cách giới thiệu đủ lượng CO mới2 vào bầu khí quyển giống như khu vực có thể ở được bắt đầu quét qua.
May mắn thay, có một số kho CO khá lớn2 chỉ bay xung quanh! Sao chổi có thành phần chủ yếu là carbon monoxide và carbon dioxide đông lạnh. Đâm một vài trong số chúng vào một hành tinh sẽ giới thiệu đủ CO2 để có khả năng bắt đầu quang hợp (một khi bụi đã lắng xuống). Làm điều đó một vài trăm ngàn năm trước khi hành tinh đi vào vùng có thể ở được, đợi mười triệu năm, và sau đó hành tinh có thể có thể ở được trong khoảng một tỷ năm nữa.
Cuối cùng, kịch bản này sẽ hợp lý, nhưng không chính xác là một khoản đầu tư cá nhân tốt vì bạn đã chết rất lâu trước khi bạn có thể gặt hái được những lợi ích. Một chiến lược dài hạn cho sự sống còn của một loài xa không gian có lẽ, nhưng không phải là một sửa chữa nhanh chóng để ném xuống các thuộc địa và tiền đồn.
