כוכב לכת דמוי ארץ

כוכב־לכת דמוי ארץ (נקרא גם תאום ארצי, אנלוג ארצי, באנגלית: Earth analog, Twin Earth, Earth-like planet) הוא מין כוכב לכת מחוץ למערכת השמש בו תנאי סביבה הדומים לאלו שעל כדור הארץ. החשיבות במציאת כוכבי לכת כאלו נובעת משני טעמים. הראשון הוא האפשרות לקיומם של יצורים חיים מורכבים מחוץ לכדור הארץ. השני הוא פתרון להתיישבות עתידית כאשר כדור הארץ יפסיק להיות מתאים למחיה עבור בני אדם ויצורים חיים אחרים. משערים כי ככל שכוכב לכת יהיה דומה יותר לכדור הארץ, כך גדל הסיכוי למצוא בו חיים מורכבים הדומים לאלו שעל כדור הארץ.

ההשערה בדבר קיומו של תאום ארצי נוגעת בתחומי המדע, הפילוסופיה, המדע הבדיוני והתרבות הפופולרית, כאשר שאלה זו הייתה בעיקרה פילוסופית טרם המחקר המדעי החל לחפש אחר פלנטות חוץ־שמשיות. נכון להיום, בעידן המחקר המדעי בנושא, נמצאו מספר אקזופלנטות (כוכבי לכת חוץ־שמשיים) הדומות לכדור הארץ, אולם לא נמצאו עליהן חיים, והן רחוקות מדי להתיישבות באמצעים הטכנולוגיים שיש לבני האדם היום. ישנן תאוריות הטוענות שבעבר חלק מכוכבי הלכת היו מתאימים למחיה או שניתן להפוך אותם לכאלו - תהליך הנקרא בשם "הארצה". בנוסף, נעשו ניסיונות בתחום התאורטי להעריך את קיומן של פלנטות דמויות ארץ כמו נוסחת דרייק, נוסחה שמטרתה להעריך את מספר הציוויליזציות המנסות ליצור קשר עם בני האדם, תאוריות מרובות יקומים, התומכות בקיומן של פלנטות דמויות ארץ ביקומים מקבילים וגישות פילוסופיות כמו "עקרון הממוצעות", הגורס כי חיים מורכבים אינם דבר נדיר ביקום והיפותזת "כדור הארץ הנדיר" הגורסת שיצורים חיים פשוטים (מיקרואורגניזמים) הם דבר נפוץ אולם יצורים מורכבים כמו בני אדם הם דבר נדיר ביותר.

נכון ליולי 2024 אושר קיומן של 6,800 אקזופלנטות ב־4,909 מערכות פלנטריות ובהן 996 מערכות מרובות כוכבי לכת, כאשר ישנו ניסיון למצוא מתוכם כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ.

== רקע היסטורי ==
איור מתוך הספר "[[מלחמת העולמות" מאת הרברט ג'ורג' ולס. הספר מתאר פלישה ממאדים, והושפע מרעיון החיים על פני המאדים שרווח בתקופה זו]]
מוערך כי הפילוסוף הפיתגוראי פילולאוס שיער בשנת 400 לפני הספירה את קיומו של "כדור־ארץ נגדי" כחלק מהמודל שלו ליקום. על פי היפותזה שלו, במרכז היקום מצויה מעין "אש מרכזית" שסובבים אותה שלושה גופים בשלושה מסלולים: "אנטי כדור־הארץ" בזמן מחזור של 24 שעות, אחר כך כדור הארץ בזמן מחזור של 24 שעות, ולבסוף השמש בזמן מחזור של שנה אחת. כדור הארץ והנגדי שלו תמיד נמצאים בצדדים מנוגדים של האש המרכזית, ולכן הם נסתרים זה מזה. עם עליית הפופולריות של תאוריות גיאוצנטריות הטוענות שכדור הארץ נמצא במרכז היקום, קפא הניסיון לשער את קיומו של כוכב השווה לכדור הארץ בחשיבותו.

במאה ה־16 הציע קופרניקוס, אסטרונום פולני, את המודל ההליוצנטרי לפיו כדור הארץ סובב סביב השמש ולא להפך, מה שחולל שינוי בתפיסה של כדור הארץ - הוא אינו מיוחד ואינו מרכז היקום, לכן עשויים להיות רבים כמוהו. בשנים 1858–1920, אנשים רבים ובהם מדענים האמינו כי כוכב הלכת מאדים דומה מאוד לכדור הארץ במסלולו סביב השמש, בעונות על פניו ובנטיית ציר הסיבוב שלו, אך יבש יותר ובעל אטמוספירה סמיכה יותר. אנשים שיערו שקיימת עליו ציוויליזציה שאף הקימה ערוצי נחל עליו, אולם כאשר השתכללו הטלסקופים התגלה שלא קיימת במאדים ציויליזציה וערוצי הנחל היו אשליה אופטית. בדומה למאדים, עד שנות ה־60 של המאה ה־20 אנשים רבים וביניהם מדענים האמינו שנוגה דומה לכדור הארץ, אך מדברי או לח עם עננים ואוקיינוסים, חם יותר ובעל אטמוספירה סמיכה יותר. בשנות ה־60 התברר שהטמפרטורה על פני השטח שלו היא כ־482°C והאטמוספירה שלו צפופה פי 92 מזו של כדור הארץ.

כיום, לא נצפה כוכב לכת במערכת השמש הדומה לכדור הארץ, אבל יש המשערים שניתן לבצע בחלק מהם תהליך הארצה - תהליך שבו באופן מלאכותי הופכים כוכב לכת לדומה לכדור הארץ. עיקר המחקר בנושא מחפש אחר כוכבי לכת חוץ־שמשיים (אקזופלנטות), כאשר חישוב מנובמבר 2013 מעריך שכ־22% ממערכות השמש בגלקסיה הן בעלות פלנטה הנמצאת באזור החיים, ומספר הפלנטות האלו מוערך בכ־40 מיליארד. החישוב בוצע לפי תצפיותיו של טלסקופ החלל קפלר, כלי שבאמצעותו התגלו 913 אקזופלנטות.

טלסקופ החלל WFIRST, אשר יהיה מצויד בקורונגרף מתקדם לצילום כוכבי לכת, מתוכנן להיות משוגר במחצית שנות ה־20 של המאה ה־21.

== התנאים הנדרשים ==
מידת ההידמות של כוכב לכת לכדור הארץ תלויה במשתנים רבים, אך ישנה הסכמה כללית שכוכב לכת זה יהיה כוכב לכת ארצי (כלומר כוכב לכת בעל פני שטח מוצקים), וישנם כמה מחקרים העוסקים במציאת כוכבי לכת מסוג זה. משתנים נוספים שניתן להתחשב בהם הם גודל כוכב הלכת, הכבידה על פניו, גודל וסוג השמש אותה מקיף (תאום שמשי), מרחק המסלול ממנה ויציבותו, נטיית ציר הסיבוב של כוכב לכת ומהירות סיבובו, גאוגרפיה פיזית - אוקיינוסים, אוויר ומזג אוויר, שדה מגנטי והימצאות חיים מורכבים הדומים לחיים על כדור הארץ. אם בכוכב לכת ישנם חיים מורכבים הדומים לאלו שעל כדור הארץ, ניתן להסיק שקיימים בו רבים מן המאפיינים האחרים. בנוסף יש לזכור שכדור הארץ בעברו הקדום היה בעל מאפיינים שונים מהיום, למשל הרכב האטמוספירה: חמצן היה נדיר באטמוספירה עד הופעת יצורים המבצעים פוטוסינתזה, מה שיצר אטמוספירה עשירה בחמצן (זהו גם אחד העקרונות שבבסיס תהליך ההארצה). גורם נוסף המקשה על מציאת תאום ארצי הוא הימצאותו של לווין טבעי כמו הירח של כדור הארץ שגורם לתופעות כמו גאות ושפל.
האקזופלנטות הקטנות ביותר, כדור הארץ ומאדים. מרבית כוכבי הלכת גדולים יותר]]
תרשים המשווה גדלים של פלנטות דמויות ארץ אפשריות. האחוזים בצהוב מראים את הגידול במספרן משנת 2012 עד 2013

=== גודל ===
גודל הפלנטה עשוי להיות מרכיב חשוב מכיוון שלכוכב לכת הדומה יותר לכדור הארץ יש יותר סיכוי להיות ארצי ובעל אטמוספירה מתאימה. אם כוכב הלכת קטן בהרבה מכדור הארץ, הסיכוי שתהיה לו אטמוספירה סמיכה מספיק קטן, כמו בירח ובמאדים. לעומת זאת אם כוכב הלכת גדול בהרבה מכדור הארץ גדל הסיכוי שהוא יהיה ענק גזים - בעל ליבה מוצקה קטנה ושכבת גזים גדולה וסמיכה כמו צדק ונפטון. כוכבי הלכת החוץ־שמשיים הראשונים שהתגלו היו גדולים בהרבה מכדור הארץ וקרובים מאוד לכוכב האם שלהם, ולהם ניתן השם "צדקים חמים". הסיבה לכך היא שגילויים אלו נעשים בעיקר באמצעות מדידת שינוי מחזורי בבהירות של כוכב (כמו בטלסקופ החלל קפלר) או באמצעות מדידה ספקטרוסקופית לזיהוי תנודות מחזוריות של כוכב על פי אפקט דופלר (כמו בספקטרוגרף ). ככל שכוכב הלכת גדול יותר, מאסיבי יותר וקרוב יותר לכוכב האם שלו, כך השפעותיו על הכוכב נעשות משמעותיות יותר וקלות יותר למדידה.

להלן טבלה המשווה גדלים של כוכבי־לכת עם כדור הארץ, בסדר יורד:
{| class="wikitable" width="50%"
|-
! שם כוכב הלכת !! מסת ארץ (Me) !! רדיוס ארץ (Re) !! הערות
|-
| קפלר־22b || || 2.38 || גדול בהרבה, נמצא באזור הישיב של אנלוג שמשי.
|-
| גליזה 667 Cc || 4.27 || || גדול בהרבה, נמצא באזור הישיב.
|-
| 55 בסרטן e || 8.38 || 2.08 || גדול בהרבה
|-
| קפלר־9d || || 1.64 || גדול יותר
|-
| COROT-7b || 5.02 || 1.679 || גדול יותר
|-
| קפלר־10b || 4.5 || 1.416 || גדול יותר
|-
| קפלר־20 f || || 1.03 || גדול מעט
|-
| טאו בלווייתן b-f ||2-6.6 || || ראו הערה
|-
| גליזה 581g || 3.1≥ || || קיומו לא אושר עדיין
|-
| גליזה 1132b || 1.6 || || גדול יותר. באפריל 2017 אושר לראשונה קיומה של אטמוספירה לכוכב לכת זה
|-
| אלפא קנטאורי B b || 1.127 || || הדומה ביותר בגודלו לכדור הארץ, אבל חם בהרבה. ישנה מחלוקת לגבי קיומו (ראו הערות).
|-
| כדור הארץ || 1 || 1 ||
|-
| נוגה || 0.82 || 0.95 ||קטן מעט וחם בהרבה
|-
| קפלר־20 e || || 0.867 || קטן יותר
|-
| קפלר־42 b || || 0.78 || קטן יותר
|-
| קפלר־42 c || || 0.73 || קטן יותר
|-
| קפלר־42 d || || 0.57 || קטן בהרבה
|-
| מאדים || 0.12 || 0.53 || קטן בהרבה
|-
| גנימד || 0.02 || 0.41 || קטן בהרבה
|-
| טיטאן || 0.02 || 0.4 || קטן בהרבה
|}

המסקנה הנובעת מהטבלה היא שגודלו של כוכב לכת אינו מספק די מידע על מנת להעריך את אופי כוכב הלכת ולכן יש להתחשב בנתונים אחרים. יש להתייחס גם לטמפרטורה, משתנה המושפע מגודל הכוכב (או כוכבים במערכת מרובת כוכבים) במרכז המערכת וסוגו, והמרחק של כוכב הלכת הסובב סביבו. לדוגמה, ניתן לראות שכוכבי לכת כמו נוגה ואלפא קנטאורי Bb דומים מאוד בגודלם לכדור הארץ, אך הם חמים בהרבה וקרובים מאוד לשמש שלהם. משתנה נוסף מושפע גודל הוא הכבידה על פני כוכב הלכת: כוכב לכת בעל מסה גדולה ורדיוס קטן עשוי להיות בעל כבידה עוצמתית יותר מכדור הארץ, וכוכב לכת בעל מסה קטנה ורדיוס גדול עשוי להיות בעל כבידה חלשה יותר מכדור הארץ. לסיכום, גודל כוכב הלכת הוא אמצעי סינון ראשוני למציאת תאום ארצי, בעיקר משום שלא ניתן למדוד מסה של כוכבי לכת חוץ שמשיים באופן מדויק ולכוכבי לכת בגודל של כדור הארץ יש יותר סיכוי להיות ארציים ולא גזיים.

{| width="200" align="left" class="wikitable"
|-
! colspan="2" | התפלגות היסודות בכדור הארץ
|-
! יסוד !! שיעורו בקרום כדור הארץ
|-
| חמצן || 46.71%
|-
| צורן || 27.69%
|-
| אלומיניום || 8.07%
|-
| ברזל || 5.05%
|-
| סידן || 3.65%
|-
| נתרן || 2.75%
|-
| אשלגן || 2.58%
|-
| מגנזיום || 2.08%
|-
| יסודות אחרים || 1.42%
|}
=== גאולוגיה ===
על מנת שכוכב לכת יוכל להיות דמוי כדור הארץ עליו להיות בעל קרקע, ולהכיל את אותם סוגי הקרקע ואותם היסודות. הרכב הקרקע הדומה ביותר לכדור הארץ נמצא בגופים הארציים שבמערכת השמש כמו מאדים וטיטאן, אך עם הבדלים אחרים כמו טמפרטורה וכמות מים. יש להתחשב בכך שמרבית סוגי הקרקע שנוצרו בכדור הארץ הם תוצאות של קשרי גומלין עם מים (סלע משקע, חרסית) והאטמוספירה, פעילות געשית (בזלת), פעולות האדם ותוצרי לוואי של יצורים חיים (פחם, אבן גיר). כוכב לכת דמוי ארץ יהיה צריך, ככל הנראה, לעבור את אותם התהליכים הגאולוגיים שעבר כדור הארץ על מנת להיות דומה לו, ואולי להכיל מים, אטמוספירה, יצורים חיים ופעילות געשית.

מן הטבלה בצד שמאל (התפלגות היסודות בקרום כדור הארץ) עולה שכוכב לכת דמוי ארץ צריך להכיל כמויות גדולות של חמצן וצורן (סיליקון), בעיקר בצורתם הנפוצה על כדור הארץ - תרכובות סיליקטיות. גם לאלומיניום יש חלק ביצירת סיליקטים בשם סילימניטים. משערים כי רוב הברזל בכדור הארץ אינו נמצא בקרום שלו אלא בגלעין שלו, ביחד עם ניקל ומעט קובלט, תכונה חשובה מכיוון שגלעין כדור הארץ, על פי תאוריית הדינמו, יוצר את השדה המגנטי של כדור הארץ. שדה מגנטי זה מקטין את השפעתן של סופות שמש מגנטיות והיעדרו יסכן את החיים על פני כדור הארץ, לכן יש לשקול את קיומה של מגנטוספירה (שדה אלקטרומגנטי) על כוכב לכת מועמד.

=== טמפרטורה ===
ישנם גורמים שונים המשפיעים על הטמפרטורה של כוכב לכת, כשהעיקריים הם סוג השמש (או שמשות) במערכת וגודלה, מרחק כוכב הלכת ממנה והימצאות אטמוספירה על כוכב הלכת (מה שיוצר אפקט חממה). כוכב לכת ללא אטמוספירה הנמצא בשדה קרינה של כוכב יתחמם לטמפרטורה הנקראת "טמפרטורת שיווי המשקל הפלנטרית", הטמפרטורה בה הקרינה שמקבל כוכב הלכת מכוכב האם שלו והקרינה שהוא פולט שוות.

<math>T_p=T_\odot(1-A)^{1/4}\sqrt{\frac{R_\odot}{2d}}</math>

<math>T_p</math> - טמפרטורת שיווי המשקל הפלנטרית של כוכב לכת

<math>T_\odot</math> - טמפרטורת הקרינה של כוכב האם

<math>A</math> - האלבדו של כוכב הלכת (ערך בין <math>0-100\%</math> הקובע את אחוזי הקרינה שגוף או משטח מחזיר)

<math>R_\odot</math> - רדיוס כוכב האם

<math>d</math> - המרחק בין כוכב הלכת לכוכב האם שלו

עבור נוסחה זו מתקבל שטמפרטורת שיווי המשקל של כדור הארץ היא 225K (-18°C), טמפרטורה נמוכה מזו שבפועל. הסיבה לכך היא אפקט החממה שנוצר על ידי האטמוספירה בה הנוסחה אינה מתחשבת. אם כן, ניתן להסיק שהטמפרטורה המשוערת על כוכב לכת עשויה להיות גבוהה יותר מזו הניתנת לחישוב, ודוגמה קיצונית לכך היא נוגה, עם טמפרטורת שיווי משקל של 307K (34°C) ולעומת זאת טמפרטורה בפועל של 737K (464°C), כשהסיבה לכך היא האטמוספירה הסמיכה שלו והרכבה (הלחץ האטמוספירי בנוגה גבוה פי 92 מזה שבכדור הארץ, ושיעור הפחמן הדו־חמצני (גז חממה יעיל במיוחד) באטמוספירה שלו הוא 96.5% לעומת 0.038% בכדור הארץ).

הטמפרטורה המתאימה לכוכב לכת על מנת שיהיה דומה לכדור הארץ היא הטמפרטורה בה יימצאו מים במצב צבירה נוזלי - טמפרטורה חמה מדי ומים יתאדו מן הקרקע, וטמפרטורה קרה מדי תגרום למים לקפוא.

=== אטמוספירה ===
אטמוספירה מתאימה היא מרכיב מהותי בהידמותו של כוכב לכת לכדור הארץ. האטמוספירה של כדור הארץ מכילה גזים חיוניים לחיים, יוצרת שינויים מטאורולוגיים, מסננת את קרינת השמש ויוצרת אפקט חממה. כוכב לכת דמוי ארץ, אם כן, צריך להכיל מאפייני אטמוספירה דומים לכדור הארץ כמו לחץ אטמוספירי והרכב כימי. לא קיימים אמצעי מדידה שיכולים למדוד את מאפייני האטמוספירה של אקזופלנטה, אך ניתן להעריך באופן גס את הסיכוי להימצאות אטמוספירה על כוכב לכת.

ראשית יש לבחון את גודל כוכב הלכת, שכן לכוכבי לכת בגודל של כדור הארץ יש יותר סיכוי להיות דומים לו. אם כוכב לכת יהיה קטן מדי כוח המשיכה שלו לא יוכל להחזיק אטמוספירה צפופה מספיק, ואם הוא יהיה גדול בהרבה (סדר גודל של נפטון או צדק) יהיה לו כוח משיכה גדול יותר ולכן גם אטמוספירה סמיכה מדי. מאחר שהגזים המרכיבים את אטמוספירת כדור הארץ הם חיוניים לכלל היצורים החיים על פניו, הכרחי שכוכב לכת יכיל את אותו ההרכב כדי להיות בר־התיישבות. תופעות של מזג אוויר הן גם חלק חשוב עבור החי על פני כדור הארץ, וללא אפקט חממה טמפרטורת כדור הארץ הייתה נמוכה בהרבה. חיוניותם של המרכיבים הללו נכונה עבור יצורים חיים על פני כדור הארץ, אך יש להתחשב גם באפשרות של קיום חיים שונים מן המוכר הזקוקים לאטמוספירה אחרת או להיעדרה.

=== מים ===
בתרשים זה [[אזור ישיב מסומן בירוק, אזור קר מדי בכחול ואזור חם מדי באדום. ניתן לראות שעבור כוכב גדול יותר רוחב האזור ומרחקו מהכוכב גדול יותר, ולהפך]]
כדור הארץ מכיל מים בכמות גדולה - כ־75% מהשטח שלו מכוסה במים (הידרוספירה), הם מהווים עד 7% מהאטמוספירה (לחות) והיצורים החיים על פני כדור הארץ מורכבים מהם וזקוקים להם כדי להתקיים. על כוכב לכת דמוי ארץ להכיל מים במצב צבירה נוזלי כדי לקיים חיים המבוססים על פחמן ומים כמו בכדור הארץ. טווח המרחקים בין כוכב הלכת לכוכב האם שלו בו מים יימצאו במצב צבירה נוזלי נקרא "האזור הישיב" (Habitable Zone). ההשערה היא שהסיכוי של כוכב לכת להיות מתאים להתיישבות או להכיל חיים גדל אם כוכב הלכת נמצא בטווח זה.

העקרונות המנחים בהגדרת אזור זה הם:
# מים מצויים במצב צבירה נוזלי בטמפרטורות <math>273K-373K</math>(<math>0^\circ C-100^\circ C</math>), בלחץ של אטמוספירה אחת.
# חישוב טווח האזור הישיב באמצעות חוק סטפן־בולצמן (Stefan-Boltzmann). אם מתייחסים לשטף הקרינה כקרינת גוף שחור מתקבל:
<math>L=4\pi r^2 \sigma T^4</math>

כאשר -

<math>L</math> - עוצמת ההארה של הכוכב (כמה קרינה ליחידת שטח הוא פולט)

<math>4\pi r^2</math> - שטח מעטפת של כדור (כוכב לכת הוא כדור בקירוב)

<math>\sigma</math> - קבוע סטפן־בולצמן <math>5.67 \times 10^{-8}</math>

<math>T^4</math> - הטמפרטורה האפקטיבית של כוכב הלכת, ובמקרה של האזור הישיב <math>273K-373K</math>

אם נבודד את הביטוי <math>r^2</math> נגיע לביטוי הבא:

<math>r^2={L\over{4\pi \sigma T^2}}</math>

אם נציב את מרחק כדור הארץ מהשמש <math>r_\odot</math> ועוצמת ההארה של השמש <math>L_\odot</math>, ונחלק את שני הביטויים נקבל:

<math>=\over{L_\odot \over {4\pi \sigma T^2}}}</math>

<math></math>

<math>T_p</math> - טמפרטורת שיווי המשקל הפלנטרית של כוכב לכת

<math>T_\odot</math> - טמפרטורת הקרינה של כוכב האם

<math>A</math> - האלבדו של כוכב הלכת (ערך בין <math>0-100\%</math> הקובע את אחוזי הקרינה שגוף או משטח מחזיר)

<math>R_\odot</math> - רדיוס כוכב האם

<math>d</math> - המרחק בין כוכב הלכת לכוכב האם שלו

עבור נוסחה זו מתקבל שטמפרטורת שיווי המשקל של כדור הארץ היא 225K (-18°C), טמפרטורה נמוכה מזו שבפועל. הסיבה לכך היא אפקט החממה שנוצר על ידי האטמוספירה בה הנוסחה אינה מתחשבת. אם כן, ניתן להסיק שהטמפרטורה המשוערת על כוכב לכת עשויה להיות גבוהה יותר מזו הניתנת לחישוב, ודוגמה קיצונית לכך היא נוגה, עם טמפרטורת שיווי משקל של 307K (34°C) ולעומת זאת טמפרטורה בפועל של 737K (464°C), כשהסיבה לכך היא האטמוספירה הסמיכה שלו והרכבה (הלחץ האטמוספירי בנוגה גבוה פי 92 מזה שבכדור הארץ, ושיעור הפחמן הדו־חמצני (גז חממה יעיל במיוחד) באטמוספירה שלו הוא 96.5% לעומת 0.038% בכדור הארץ).

הטמפרטורה המתאימה לכוכב לכת על מנת שיהיה דומה לכדור הארץ היא הטמפרטורה בה יימצאו מים במצב צבירה נוזלי - טמפרטורה חמה מדי ומים יתאדו מן הקרקע, וטמפרטורה קרה מדי תגרום למים לקפוא.

=== אטמוספירה ===
אטמוספירה מתאימה היא מרכיב מהותי בהידמותו של כוכב לכת לכדור הארץ. האטמוספירה של כדור הארץ מכילה גזים חיוניים לחיים, יוצרת שינויים מטאורולוגיים, מסננת את קרינת השמש ויוצרת אפקט חממה. כוכב לכת דמוי ארץ, אם כן, צריך להכיל מאפייני אטמוספירה דומים לכדור הארץ כמו לחץ אטמוספירי והרכב כימי. לא קיימים אמצעי מדידה שיכולים למדוד את מאפייני האטמוספירה של אקזופלנטה, אך ניתן להעריך באופן גס את הסיכוי להימצאות אטמוספירה על כוכב לכת.

ראשית יש לבחון את גודל כוכב הלכת, שכן לכוכבי לכת בגודל של כדור הארץ יש יותר סיכוי להיות דומים לו. אם כוכב לכת יהיה קטן מדי כוח המשיכה שלו לא יוכל להחזיק אטמוספירה צפופה מספיק, ואם הוא יהיה גדול בהרבה (סדר גודל של נפטון או צדק) יהיה לו כוח משיכה גדול יותר ולכן גם אטמוספירה סמיכה מדי. מאחר שהגזים המרכיבים את אטמוספירת כדור הארץ הם חיוניים לכלל היצורים החיים על פניו, הכרחי שכוכב לכת יכיל את אותו ההרכב כדי להיות בר־התיישבות. תופעות של מזג אוויר הן גם חלק חשוב עבור החי על פני כדור הארץ, וללא אפקט חממה טמפרטורת כדור הארץ הייתה נמוכה בהרבה. חיוניותם של המרכיבים הללו נכונה עבור יצורים חיים על פני כדור הארץ, אך יש להתחשב גם באפשרות של קיום חיים שונים מן המוכר הזקוקים לאטמוספירה אחרת או להיעדרה.

=== מים ===
בתרשים זה [[אזור ישיב מסומן בירוק, אזור קר מדי בכחול ואזור חם מדי באדום. ניתן לראות שעבור כוכב גדול יותר רוחב האזור ומרחקו מהכוכב גדול יותר, ולהפך]]
כדור הארץ מכיל מים בכמות גדולה - כ־75% מהשטח שלו מכוסה במים (הידרוספירה), הם מהווים עד 7% מהאטמוספירה (לחות) והיצורים החיים על פני כדור הארץ מורכבים מהם וזקוקים להם כדי להתקיים. על כוכב לכת דמוי ארץ להכיל מים במצב צבירה נוזלי כדי לקיים חיים המבוססים על פחמן ומים כמו בכדור הארץ. טווח המרחקים בין כוכב הלכת לכוכב האם שלו בו מים יימצאו במצב צבירה נוזלי נקרא "האזור הישיב" (Habitable Zone). ההשערה היא שהסיכוי של כוכב לכת להיות מתאים להתיישבות או להכיל חיים גדל אם כוכב הלכת נמצא בטווח זה.

העקרונות המנחים בהגדרת אזור זה הם:
# מים מצויים במצב צבירה נוזלי בטמפרטורות <math>273K-373K</math>(<math>0^\circ C-100^\circ C</math>), בלחץ של אטמוספירה אחת.
# חישוב טווח האזור הישיב באמצעות חוק סטפן־בולצמן (Stefan-Boltzmann). אם מתייחסים לשטף הקרינה כקרינת גוף שחור מתקבל:
<math>L=4\pi r^2 \sigma T^4</math>

כאשר -

<math>L</math> - עוצמת ההארה של הכוכב (כמה קרינה ליחידת שטח הוא פולט)

<math>4\pi r^2</math> - שטח מעטפת של כדור (כוכב לכת הוא כדור בקירוב)

<math>\sigma</math> - קבוע סטפן־בולצמן <math>5.67 \times 10^{-8}</math>

<math>T^4</math> - הטמפרטורה האפקטיבית של כוכב הלכת, ובמקרה של האזור הישיב <math>273K-373K</math>

אם נבודד את הביטוי <math>r^2</math> נגיע לביטוי הבא:

<math>r^2={L\over{4\pi \sigma T^2}}</math>

אם נציב את מרחק כדור הארץ מהשמש <math>r_\odot</math> ועוצמת ההארה של השמש <math>L_\odot</math>, ונחלק את שני הביטויים נקבל:

<math>=\over{L_\odot \over {4\pi \sigma T^2}}}</math>

<math>