쌍둥이 별을 공전하는 행성은 공상 과학 소설의 필수 요소이지만, 다른 하나는 인간이 붉은 거대한 별을 공전하는 행성에 살고 있습니다. 이야기의 대부분 유인원들의 행성 베텔게우스 주변의 행성에서 일어난다. 아이작 아시모프의 악튜러스 주변 행성 기초 시리즈는 그의 시리우스 섹터의 수도를 구성합니다. 슈퍼맨의 고향 행성은 허구의 붉은 거인 라오를 공전한다고한다. 이 행성의 종족은 종종 별이 노화되어 삶의 끝이 가까워지면서 늙고 현명한 것으로 묘사됩니다. 그러나 그러한 행성을 갖는 것이 실제로 그럴듯합니까?
별은 영원히 지속되지 않습니다. 우리 자신의 태양은 약 50 억 년 안에 만료 날짜를가집니다. 그때 태양의 핵심에있는 수소 연료의 양이 다 떨어졌을 것입니다. 현재, 수소의 헬륨으로의 융합은 중력으로 인해 별이 스스로 붕괴되는 것을 막는 압력을 발생시킨다. 그러나 부족할 때 지원 메커니즘이 사라지고 태양이 줄어들 기 시작합니다. 이 수축으로 인해 별이 다시 가열되어, 이제 소진 된 코어 주변의 수소 껍질이 코어의 역할을 수행하기에 충분히 뜨거워 져서 수소를 헬륨에 융합시키기 시작할 때까지 온도가 증가합니다. 이 새로운 에너지 원은 별의 바깥 층을 뒤로 밀어 이전 크기의 수천 배로 팽창시킵니다. 한편, 이러한 형태의 핵융합을 발화시키는 더 높은 온도는 별이 전체적으로 1,000에서 10,000 배 많은 양의 빛을 방출한다는 것을 의미하지만,이 에너지가 그러한 넓은 표면적에 퍼져 있기 때문에 별은 적색으로 보일 것입니다. 이름.
그래서 이것은 붉은 거인입니다. 부어 오르고 매우 밝은 죽어가는 별.
이제 방정식의 다른 절반, 즉 행성의 거주 성을 결정하는 것은 무엇입니까? 이 공상 과학 이야기는 필연적으로 사람들이 표면을 돌아 다니기 때문에 따라야 할 엄격한 기준이 있습니다.
우선, 온도는 뜨겁지 않아야하며 차가워서는 안됩니다. 다시 말해, 행성은“골디 락 지역”이라고도 알려진 거주 지역에 있어야합니다. 이것은 일반적으로 천체 부동산의 꽤 좋은 크기입니다. 우리 자신의 태양계에서, 그것은 대략 금성의 궤도에서 화성의 궤도까지 확대됩니다. 그러나 화성과 금성을 무시할 수없고 지구를 상대적으로 아늑하게 만드는 것은 우리의 분위기입니다. 화성과는 달리 태양으로부터받는 열의 대부분을 유지하기에는 충분히 두껍지 만 금성과 같은 것은 아닙니다.
분위기도 다른 방식으로 중요합니다. 분명히 대담한 탐험가들이 숨을 쉬게 될 것입니다. CO가 너무 많으면2너무 많은 열을 가할뿐 아니라 숨쉬기가 어려워집니다. 또한, CO2 태양의 자외선을 차단하지 않으면 암 발생률이 올라갑니다. 그래서 우리는 산소가 풍부한 분위기가 필요하지만 너무 산소가 풍부하지 않거나 지구를 따뜻하게 유지할 온실 가스가 충분하지 않을 것입니다.
여기서 문제는 산소가 많은 대기가 도움 없이는 존재하지 않는다는 것입니다. 산소는 실제로 매우 반응성입니다. 그것은 우리가 원하는 것처럼 대기에서 자유 로워 질 수 없게 만드는 유대를 형성하는 것을 좋아합니다. 그것은 H와 같은 것들을 형성합니다2오, 콜로라도2, 산화물 등… 이것이 화성과 금성이 대기 중에 실질적으로 자유 산소를 갖지 않는 이유입니다. 그들이별로하지 않는 것은 대기에 부딪 히고 결합 된 형태가 분해되어 일시적으로 산소를 방출하는 UV 광선에서 비롯됩니다.
지구는 광합성 때문에 많은 자유 산소를 가지고 있습니다. 이것은 우리가 습관성을 결정하는 데 필요한 또 다른 기준, 즉 광합성을 생성하는 능력을 제공합니다.
이제이 모든 것을 하나로 합쳐 봅시다.
첫째, 주 계열을 떠날 때 별의 진화는 붉은 거인이되어 부풀어 오르고 밝아지고 뜨거워지면서“Goldilocks zone”이 바깥으로 휩쓸 리게 될 것입니다. 지구처럼 거주 가능했던 행성은 태양이 자라면서 완전히 삼키지 않으면 구워 질 것입니다. 대신, 거주 가능한 구역이 더 멀어 질 것이며, 목성이 더 많은 곳에있을 것입니다.
그러나 행성이이 새로운 거주 지역에 있더라도 산소가 풍부한 환경에서도 거주 가능하다는 의미는 아닙니다. 이를 위해서는 대기가 산소 결핍 상태에서 광합성을 통해 산소가 풍부한 상태로 전환해야합니다.
문제는 이것이 얼마나 빨리 일어날 수 있는가입니다. 너무 느리고 거주 구역이 이미 휩쓸 었거나 별이 껍질에 수소가 떨어지고 핵이 다시 헬륨 핵융합을 일으키기 위해 다시 수축하기 시작하여 지구가 다시 얼어 붙었을 수 있습니다.
우리가 지금까지 가지고있는 유일한 예는 우리 자신의 행성에 있습니다. 인생의 처음 30 억 년 동안, 광합성 유기체가 생겨서 오늘날의 수준에 가까운 수준으로 변환하기 시작할 때까지 유리 산소가 거의 없었습니다. 그러나이 과정은 수억 년이 걸렸습니다. 지구상에 유전자 조작 된 박테리아가 심어지면 아마도 수천만 년에서 수천만 년까지 증가 할 수 있지만, 우리는 여전히 시간표가 제대로 작동하는지 확인해야합니다.
그것은 별의 질량에 따라 시간 척도가 다를 것이라고 밝혀졌습니다. 더 큰 별들은 연료를 더 빨리 타서 짧아 질 것입니다. 태양과 같은 별의 경우 적색 거대 단계는 약 15 억 년 지속될 수 있으므로 산소가 풍부한 대기를 개발하는 데 필요한 것보다 ~ 100 배 더 길다. 태양보다 두 배나 큰 별의 경우, 그 시간 척도는 4 천만 년으로 줄어들어 필요한 것의 하한에 도달합니다. 더 큰 별들은 더 빨리 진화 할 것입니다. 이것이 그럴듯 해지려면 천천히 진화하는 더 낮은 질량의 별이 필요합니다. 대략적인 상한선은 두 개의 태양 질량 별입니다.
그러나 걱정해야 할 또 다른 효과가 있습니다. 충분한 CO를 가질 수 있습니까?2 대기에서 광합성을 하는가? 산소만큼 반응하지는 않지만 이산화탄소도 대기에서 제거 될 수 있습니다. 이것은 CO와 같은 규산염 풍화 작용과 같은 효과 때문입니다2 + CaSiO3 –> CaCO3 + SiO2. 이러한 효과는 느리지 만 지질 학적 시간 척도에 따라 쌓입니다. 이것은 우리가 모든 무료 CO를 가지고 있었기 때문에 오래된 행성을 가질 수 없다는 것을 의미합니다.2 표면에 잠겨 있습니다. 이 균형은 2009 년에 발간 된 논문에서 탐색되었으며 지구 질량 행성의 경우 자유 CO2 부모의 별이 붉은 거인 단계에 도달하기 훨씬 전에 지쳐 버릴 것입니다!
따라서 적절한 대기를 발전시키기에 충분한 시간을 갖도록 천천히 진화하는 질량이 적은 별이 필요하지만 천천히 진화하면 CO가 충분하지 않습니다.2 어쨌든 분위기를 얻기 위해 떠났다! 우리는 진정한 캐치 22에 갇혀 있습니다. 이것을 다시 실현시킬 수있는 유일한 방법은 충분한 양의 새로운 CO를 도입하는 방법을 찾는 것입니다2 거주 지역이 청소를 시작하는 것처럼 대기로
다행히도, CO의 꽤 큰 저장소가 있습니다.2 그냥 날아! 혜성은 대부분 냉동 된 일산화탄소와 이산화탄소로 구성됩니다. 그들 중 일부를 행성에 충돌 시키면 충분한 CO가 유입 될 것입니다2 잠재적으로 광합성을 시작할 수 있습니다 (먼지가 침전되면). 행성이 거주 지역에 들어가기 전에 수십만 년을하고 천만 년을 기다린 다음 지구는 추가로 수십억 년 동안 더 거주 할 수 있습니다.
궁극적으로이 시나리오는 그럴듯하지만 혜택을 누리기 오래 전에 죽었 기 때문에 좋은 개인 투자는 아닙니다. 우주 비행 종의 생존을위한 장기 전략이지만 식민지와 전초 기지를 던지기위한 빠른 해결책은 아닙니다.
