Walaupun planet yang mengorbit bintang kembar adalah pokok fiksyen sains, yang lain ialah manusia hidup di planet yang mengorbit bintang gergasi merah. Sebahagian besar kisah mengenai Planet beruk berlaku di planet di sekitar Betelgeuse. Planet di sekitar Arcturus di Isaac Asimov's Yayasan siri membentuk ibu kota Sektor Sirius-nya. Planet asal Superman dikatakan mengorbit raksasa merah fiksyen, Rao. Perlumbaan di planet-planet ini sering digambarkan sebagai tua dan bijaksana sejak bintang mereka berumur, dan menjelang akhir hayat mereka. Tetapi adakah benar-benar masuk akal untuk memiliki planet seperti itu?
Bintang tidak kekal selama-lamanya Matahari kita sendiri mempunyai tarikh luput sekitar 5 bilion tahun. Pada masa itu, jumlah bahan bakar hidrogen di teras Matahari akan habis. Pada masa ini, peleburan hidrogen ke dalam helium menimbulkan tekanan yang membuat bintang tidak runtuh pada dirinya sendiri kerana graviti. Tetapi, apabila habis, mekanisme sokongan itu akan hilang dan Matahari akan mulai menyusut. Pengecutan ini menyebabkan bintang menjadi panas lagi, meningkatkan suhu sehingga cengkerang hidrogen di sekitar teras yang habis sekarang menjadi cukup panas untuk mengambil tugas inti dan mula menyatukan hidrogen ke helium. Sumber tenaga baru ini mendorong lapisan luar bintang ke belakang menyebabkannya membengkak hingga ribuan kali dari ukuran sebelumnya. Sementara itu, suhu yang lebih panas untuk menyulut bentuk pelakuran ini bermaksud bahawa bintang akan mengeluarkan 1.000 hingga 10.000 kali lebih banyak cahaya secara keseluruhan, tetapi kerana tenaga ini tersebar di kawasan permukaan yang begitu besar, bintang itu akan kelihatan merah, oleh itu nama.
Jadi ini adalah gergasi merah: Bintang mati yang membengkak dan sangat terang.
Sekarang untuk melihat separuh persamaan yang lain, iaitu, apa yang menentukan kebiasaan planet? Oleh kerana kisah-kisah sci-fi ini pasti ada manusia berjalan di permukaan, ada beberapa kriteria yang sangat ketat yang harus diikuti.
Mula-mula, suhu mestilah tidak panas dan tidak sejuk. Dengan kata lain, planet ini mesti berada di zon yang dapat dihuni juga dikenal sebagai "zon Goldilocks". Ini adalah harta tanah seluas langit yang cukup besar. Dalam sistem suria kita sendiri, ia meluas dari sekitar orbit Venus hingga ke orbit Mars. Tetapi apa yang menjadikan Marikh dan Venus tidak ramah dan Bumi yang selesa adalah suasana kita. Tidak seperti Marikh, cukup tebal untuk menahan banyak panas yang kita terima dari matahari, tetapi tidak terlalu banyak seperti Venus.
Suasana sangat penting dengan cara lain juga. Jelas itulah yang akan dilalui oleh para peneroka yang berani. Sekiranya terdapat terlalu banyak CO2, bukan sahaja memerangkap terlalu banyak haba, tetapi sukar untuk bernafas. Juga, CO2 tidak menghalang cahaya UV dari Matahari dan kadar barah akan meningkat. Oleh itu, kita memerlukan suasana yang kaya dengan oksigen, tetapi tidak terlalu kaya dengan oksigen atau tidak akan ada gas rumah hijau yang mencukupi untuk memastikan planet ini tetap panas.
Masalahnya di sini ialah atmosfera kaya oksigen tidak wujud tanpa bantuan. Oksigen sebenarnya sangat reaktif. Ia suka membentuk ikatan, menjadikannya tidak bebas dalam suasana seperti yang kita mahukan. Ia membentuk perkara seperti H2O, CO2, oksida, dll ... Inilah sebabnya mengapa Mars dan Venus hampir tidak mempunyai oksigen bebas di atmosfera mereka. Apa yang mereka lakukan datang dari cahaya UV yang menyerang atmosfera dan menyebabkan bentuk terikat terlepas, sementara membebaskan oksigen.
Bumi hanya mempunyai oksigen bebas sebanyak kerana fotosintesis. Ini memberi kita kriteria lain yang kita perlukan untuk menentukan kebiasaan: kemampuan menghasilkan fotosintesis.
Jadi mari kita mulakan semua ini.
Pertama, evolusi bintang ketika meninggalkan urutan utama, membengkak kerana ia menjadi gergasi merah dan semakin cerah dan panas akan bermaksud bahawa "zon Goldilocks" akan menyapu ke luar. Planet yang dahulunya dapat dihuni seperti Bumi akan dipanggang jika tidak ditelan sepenuhnya oleh Matahari ketika ia tumbuh. Sebaliknya, zon yang dapat dihuni akan berada lebih jauh, lebih jauh di mana Musytari berada sekarang.
Namun, walaupun planet berada di zon baru yang dapat dihuni ini, ini tidak bermakna ia dapat dihuni dengan syarat ia juga mempunyai atmosfera yang kaya dengan oksigen. Untuk itu, kita perlu mengubah atmosfer dari oksigen yang kelaparan, menjadi oksigen yang kaya melalui fotosintesis.
Oleh itu, persoalannya ialah seberapa cepat perkara ini boleh berlaku? Terlalu lambat dan zon yang dapat didiami mungkin sudah menyapu atau bintang mungkin kehabisan hidrogen di dalam cangkang dan mula menguncup lagi hanya untuk menyalakan peleburan helium di teras, sekali lagi membekukan planet ini.
Satu-satunya contoh yang kita ada setakat ini adalah di planet kita sendiri. Selama tiga bilion tahun pertama kehidupan, terdapat sedikit oksigen bebas sehingga organisma fotosintetik muncul dan mula mengubahnya ke tahap yang hampir dengan hari ini. Namun, proses ini memakan masa beberapa ratus juta tahun. Walaupun ini mungkin dapat ditingkatkan dengan urutan besar hingga puluhan juta tahun dengan bakteria rekayasa genetik yang disemai di planet ini, kita masih perlu memastikan jangka masa akan berjalan lancar.
Ternyata skala masa akan berbeza bagi julat bintang yang berbeza. Bintang yang lebih besar membakar bahan bakarnya lebih cepat dan dengan itu akan menjadi lebih pendek. Untuk bintang seperti Matahari, fasa gergasi merah dapat bertahan sekitar 1.5 bilion tahun, jadi ~ 100x lebih lama daripada yang diperlukan untuk mengembangkan suasana yang kaya dengan oksigen. Untuk bintang dua kali lebih besar daripada Matahari, skala waktu turun menjadi hanya 40 juta tahun, menghampiri had bawah yang kita perlukan. Bintang yang lebih besar akan berkembang dengan lebih pantas. Oleh itu, agar ini tidak masuk akal, kita memerlukan bintang berjisim lebih rendah yang berkembang lebih perlahan. Had atas kasar di sini adalah bintang berjisim suria.
Walau bagaimanapun, ada satu lagi kesan yang perlu kita bimbangkan: Bolehkah kita mempunyai cukup CO2 di atmosfera untuk mempunyai fotosintesis? Walaupun tidak terlalu reaktif seperti oksigen, karbon dioksida juga boleh dikeluarkan dari atmosfera. Ini disebabkan oleh kesan seperti pelapukan silikat seperti CO2 + CaSiO3 -> CaCO3 + SiO2. Walaupun kesan ini perlahan, ia akan bertambah dengan jangka masa geologi. Ini bermakna kita tidak dapat memiliki planet lama kerana mereka akan memiliki semua CO percuma mereka2 terkunci ke permukaan. Keseimbangan ini diterokai dalam makalah yang diterbitkan pada tahun 2009 dan menentukan bahawa, untuk planet massa Bumi, CO percuma2 akan habis lama sebelum bintang induk itu sampai ke fasa gergasi merah!
Oleh itu, kita diharuskan mempunyai bintang berjisim rendah yang berevolusi perlahan untuk mempunyai cukup waktu untuk mengembangkan suasana yang tepat, tetapi jika mereka berkembang perlahan-lahan, maka tidak ada cukup CO2 kiri untuk mendapatkan suasana pula! Kami terjebak dengan Catch 22 yang nyata. Satu-satunya cara untuk membuatnya dapat dilaksanakan lagi adalah dengan mencari cara untuk memperkenalkan jumlah CO baru yang mencukupi2 ke atmosfera sama seperti zon yang boleh dihuni mula menyapu.
Nasib baik, terdapat beberapa repositori CO yang cukup besar2 hanya terbang di sekitar! Komet kebanyakannya terdiri daripada karbon monoksida beku dan karbon dioksida. Menghancurkan beberapa dari mereka ke planet akan memperkenalkan CO yang mencukupi2 untuk berpotensi memulakan fotosintesis (sebaik sahaja habuk menetap). Lakukan itu beberapa ratus ribu tahun sebelum planet ini memasuki zon yang dapat dihuni, tunggu sepuluh juta tahun, dan kemudian planet itu berpotensi dapat dihuni selama satu miliar tahun lagi.
Pada akhirnya senario ini tidak masuk akal, tetapi bukan pelaburan peribadi yang baik kerana anda akan mati lama sebelum anda dapat meraih keuntungan. Strategi jangka panjang untuk kelangsungan hidup spesies ruang angkasa mungkin, tetapi bukan jalan cepat untuk menjatuhkan koloni dan pos-pos.
