Πλανητική κατοικησιμότητα

Απαρχές

Η ιδέα πως υπάρχει ζωή και σε πλανήτες εκτός της Γης, εμφανίζεται ήδη από τα αρχαία χρόνια, π.χ. το μυθιστόρημα Ἀληθῆ διηγήματα του Λουκιανού κατά τον 2ο αιώνα είναι ένα από τα πρώτα που διασώζονται και στηρίζονται σε μια τέτοια αφήγηση, και ιστορικά αποτελούσε μέρος τόσο της φιλοσοφίας όσο και των φυσικών επιστημών. Στα τέλη του 20ού αιώνα υπήρξαν δυο σημαντικές εξελίξεις στο πεδίο αυτό. Αρχικά, η παρατήρηση και εξερεύνηση άλλων πλανητών και φυσικών δορυφόρων του Ηλιακού συστήματος με ρομποτικές συσκευές, ανακάλυψε σημαντικές πληροφορίες σχετικά με τα κριτήρια κατοικησιμότητας και επέτρεψε να γίνουν ουσιαστικές γεωφυσικές συγκρίσεις μεταξύ της Γης και των άλλων ουράνιων σωμάτων. Επιπλέον, η ανακάλυψη εξωηλιακών πλανητών από τις αρχές του 1990 και έπειτα, έφερε ακόμη περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις μελέτες περί ύπαρξης εξωγήινης ζωής. Αυτά τα ευρήματα επιβεβαίωσαν πως ο Ήλιος δεν είναι το μόνο άστρο το οποίο διαθέτει πλανήτες, και επέκτεινε τον ορίζοντα της εξερεύνησης για κατοικήσιμους πλανήτες πέρα από το ηλιακό σύστημα όπου βρίσκεται η Γη.
Η χημεία της ζωής πιθανώς να ξεκίνησε σύντομα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, 13,8 δισεκατομμύρια έτη πριν, κατά τη διάρκεια μιας εποχής που ευνοούσε την κατοικησιμότητα και το Σύμπαν είχε ηλικία μονάχα 10-17 εκατομμύρια χρόνια. Σύμφωνα με την υπόθεση της πανσπερμίας, η μικροσκοπική ζωή -η οποία διανέμεται μέσω μετεωριτών, αστεροειδών, και άλλων μικρών σωμάτων του ηλιακού συστήματος- ενδέχεται να υπάρχει σε όλο το εύρος του σύμπαντος. Ωστόσο, η Γη είναι το μόνο μέρος στο σύμπαν το οποίο γνωρίζουμε με βεβαιότητα πως φιλοξενεί ζωή, όπως την κατανοούμε. 
Οι εκτιμήσεις των κατοικήσιμων ζωνών γύρω από άλλα άστρα, μαζί με την ανακάλυψη εκατοντάδων εξωηλιακών πλανητών καθώς και τις νέες ανακαλύψεις σχετικά με τις μορφές ζωής σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες στην ίδια τη Γη, στηρίζουν την υπόθεση πως μπορεί να υπάρχουν πολλά περισσότερα κατοικήσιμα μέρη στο σύμπαν από ότι θεωρούνταν πιθανό παλαιότερα. Στις 4 Νοεμβρίου του 2013, οι αστρονόμοι που επεξεργάζονταν τα αποτελέσματα της αποστολής διαστημικής αποστολής Κέπλερ (Kepler space mission), ανέφεραν πως ενδέχεται να υπάρχουν έως και 40 δισεκατομμύρια πλανήτες παρομοίου μεγέθους με τη Γη των οποίων η τροχιά βρίσκεται εντός της κατοικήσιμης ζώνης των άστρων τους καθώς και κόκκινων νάνων μονάχα μέσα στον δικό μας Γαλαξία. Έντεκα δισεκατομμύρια από αυτούς, πιθανώς να περιστρέφονται γύρω από άστρα παρόμοια με τον Ήλιο, και ο πλησιέστερος από αυτούς τους πλανήτες απέχει 12 έτη φωτός από τη Γη.

Κατάλληλα αστρικά συστήματα

Η κατανόηση της πλανητικής κατοικησιμότητας ξεκινά με τα άστρα. Ενώ μπορεί να υπάρχει μεγάλο πλήθος πλανητών οι οποίοι έχουν παρόμοιο μέγεθος με τη Γη, είναι επίσης πολύ σημαντικό το ηλιακό σύστημα μέσα στο οποίο βρίσκονται να ευνοεί την ύπαρξη ζωής. Υπό την αιγίδα του προγράμματος Φοίνιξ του SETI , αναπτύχθηκε ο κατάλογος Χάμπκατ (HabCat, Κατάλογος Κατοικήσιμων Αστρικών Συστημάτων) το 2002. Ο κατάλογος δημιουργήθηκε ξεχωρίζοντας 17 χιλιάδες άστρα από το σύνολο των σχεδόν 120 χιλιάδων του καταλόγου Ίππαρχος (Hipparcos Catalogue), με την ομάδα αυτή να θεωρείται ένα καλό σημείο εκκίνησης για την κατανόηση των αναγκαίων αστροφυσικών παραγόντων ως προς τους κατοικήσιμους πλανήτες.

Υψηλή μεταλλικότητα

Ενώ τα κύρια υλικά όλων των άστρων είναι το υδρογόνο και το ήλιο, υπάρχει μεγάλη ποικιλία ως προς τα βαρύτερα στοιχεία (μέταλλα) τα οποία διαθέτουν τα άστρα. Ένα μεγάλο ποσοστό των μετάλλων ενός άστρου συσχετίζεται με το βαρύ υλικό που είναι αρχικά διαθέσιμο στον πρωτοπλανητικό δίσκο. Μια μικρή ποσότητα μετάλλου μικραίνει την πιθανότητα δημιουργίας πλανητών, σύμφωνα με τη θεωρία του ηλιακού νεφελώματος περί του σχηματισμού πλανητικού συστήματος. Όσοι πλανήτες σχηματίστηκαν γύρω από ένα άστρο φτωχό σε μέταλλα, θα διαθέτουν πιθανώς ελάχιστη μάζα και έτσι δε θα θεωρούνται ως καλοί υποψήφιοι για την ανάπτυξη ζωής. Οι φασματοσκοπικές μελέτες των συστημάτων όπου έχουν βρεθεί εξωηλιακοί πλανήτες ως σήμερα, επιβεβαιώνουν τη σχέση μεταξύ υψηλής μεταλλικότητας και σχηματισμού πλανητών. Τα άστρα με πλανήτες ή τουλάχιστον με παρόμοιους πλανήτες με αυτούς που ανακαλύπτονται σήμερα, είναι ξεκάθαρα πιο πλούσια σε μέταλλα παρά τα άστρα χωρίς πλανητικούς συντρόφους. Η σχέση μεταξύ υψηλής μεταλλικότητας και του σχηματισμού των πλανητών επίσης σημαίνει πως τα κατοικήσιμα συστήματα είναι πιο πιθανό να βρίσκονται γύρω από νεαρά άστρα, μια και τα άστρα που δημιουργήθηκαν νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος έχουν χαμηλή συγκέντρωση μετάλλων.

Πλανητικά χαρακτηριστικά

Η κύρια υπόθεση σχετικά με τους κατοικήσιμους πλανήτες είναι πως είναι βραχώδεις. Τέτοιοι πλανήτες, οι οποίοι έχουν μέγεθος περίπου στην ίδια τάξη μεγέθους με τη Γη, αποτελούνται κυρίως από πετρώματα πυριτικού άλατος, και δεν διαθέτουν τις αεριώδεις συγκεντρώσεις του υδρογόνου και ηλίου οι οποίες συναντώνται στους γίγαντες αερίων. Το ότι η ζωή θα μπορούσε ενδεχομένως να αναπτυχθεί στις κορυφές των νεφών στους γίγαντες αερίων δεν έχει αποκλειστεί οριστικά, αν και δε θεωρείται πιθανό, καθώς δεν διαθέτουν επιφάνεια και η βαρύτητα τους είναι τεράστια. Ωστόσο οι φυσικοί δορυφόροι των γιγαντιαίων πλανητών παραμένουν καλοί υποψήφιοι για τη φιλοξενία ζωής.
Τον Φεβρουάριο του 2011 η ομάδα εποπτείας της διαστημικής αποστολής Κέπλερ κοινοποίησε λίστα με 1.235 πιθανούς εξωηλιακούς πλανήτες, ανάμεσα στους οποίους και 54 οι οποίοι ενδέχεται να είναι εντός της κατοικήσιμης ζώνης του άστρου τους, και 6 από τους πλανήτες αυτούς έχουν περίπου το ίδιο μέγεθος με τη Γη. Μεταγενέστερη μελέτη έδειξε πως ένας από τους πλανήτες αυτούς (ο KOI 326.01) είναι πολύ μεγαλύτερος και θερμότερος από ότι είχε αναφερθεί αρχικά. Με βάση τα ευρήματα αυτά, η ομάδα εποπτείας της αποστολής Κέπλερ εκτίμησε πως θα πρέπει να υπάρχουν τουλάχιστον 50 δισεκατομμύρια πλανήτες στον Γαλαξία από τους οποίους τουλάχιστον 500 εκατομμύρια βρίσκονται εντός κατοικήσιμης ζώνης.
Κατά την ανάλυση περιβαλλόντων που μπορούν να φιλοξενήσουν ζωή, συνήθως γίνεται μια διάκριση μεταξύ των απλών μονοκύτταρων οργανισμών όπως τα βακτήρια και τα αρχαία, και των σύνθετων πολυκύτταρων οργανισμών όπως τα ζώα. Η ύπαρξη πολυκύτταρων οργανισμών προϋποθέτει την πρότερη ύπαρξη μονοκύτταρων, ωστόσο η ύπαρξη μονοκύτταρων οργανισμών δεν εγγυάται πως η ζωή θα αποκτήσει μεγαλύτερη πολυπλοκότητα και θα εξελιχθεί σε πολυκύτταρη. Τα πλανητικά χαρακτηριστικά που παρατίθενται παρακάτω θεωρούνται κρίσιμα για κάθε είδους ζωή, και ιδιαίτερα τους πολυκύτταρους οργανισμούς να είναι πιο απαιτητικοί σε σχέση με τους μονοκύτταρους.

Όγκος

Οι πλανήτες με ελάχιστη μάζα είναι κακοί υποψήφιοι για την υποστήριξη ζωής για δύο κυρίως λόγους. 
Πρώτα από όλα, η χαμηλή τους βαρύτητα κάνει την κατακράτηση της ατμόσφαιρας δύσκολη. Τα μόρια της ατμόσφαιρας είναι πιο πιθανό να αποκτήσουν την ταχύτητα διαφυγής με την οποία θα χαθούν στο διάστημα υπό την επίδραση του ηλιακού ανέμου ή κινούμενα από σύγκρουση. Οι πλανήτες χωρίς πυκνή ατμόσφαιρα δεν διαθέτουν την απαιτούμενη ύλη για τη στοιχειώδη βιοχημεία, έχουν ελάχιστη μόνωση και φτωχή μεταφορά θερμότητας στην επιφάνειά τους (για παράδειγμα, ο Άρης, με τη λεπτή ατμόσφαιρά του, είναι πιο ψυχρός από ότι η Γη θα ήταν αν βρισκόταν στην ίδια απόσταση από τον Ήλιο), και έχουν λιγότερη προστασία απέναντι στους μετεωροειδείς και την ακτινοβολία υψηλών συχνοτήτων. Επιπλέον, όταν η ατμόσφαιρα είναι λιγότερο πυκνή από 0,006 γήινες ατμόσφαιρες, το νερό δε μπορεί να υπάρξει σε υγρή μορφή καθώς δεν υπάρχει η απαιτούμενη ατμοσφαιρική πίεση -4.56 mm Hg / 608 Pa / 0.18 inch Hg. Το εύρος θερμοκρασίας στο οποίο το νερό είναι σε υγρή μορφή είναι γενικά μικρότερο υπό τις συνθήκες χαμηλής πίεσης.
Κατά δεύτερο λόγο, οι μικρότεροι πλανήτες έχουν μικρότερες διαμέτρους και επομένως υψηλότερη αναλογία μεταξύ επιφάνειας και όγκου από ότι οι μεγαλύτεροι πλανήτες. Αυτά τα σώματα τείνουν γρήγορα να χάνουν την ενέργεια η οποία έχει παραμείνει από τον αρχικό σχηματισμό τους και καταλήγουν να είναι γεωλογικά νεκροί, μια και δε διαθέτουν τα ηφαίστεια, σεισμούς και τεκτονική δραστηριότητα για την παροχή υλικών στην επιφάνεια τα οποία υποστηρίζουν τη ζωή, και στην ατμόσφαιρα με αέρια που ρυθμίζουν τη θερμοκρασία όπως το διοξείδιο του άνθρακα. Οι τεκτονικές πλάκες φαίνεται να είναι ιδιαίτερα σημαντικές, τουλάχιστον στη Γη όπου όχι μόνο η διαδικασία ανακυκλώνει σημαντικά χημικά στοιχεία και μέταλλα, αλλά επίσης αναπτύσσει τη βιοποικιλότητα μέσω της δημιουργίας των ηπείρων και της αύξησης της περιβαλλοντικής πολυπλοκότητας, καθώς και βοηθά στη δημιουργία των συστατικών τα οποία είναι απαραίτητα για την παραγωγή του γήινου μαγνητικού πεδίου.

Η ελάχιστη μάζα είναι εν μέρει υποκειμενικός όρος, η ίδια η Γη διαθέτει χαμηλή μάζα όταν συγκρίνεται με τους γίγαντες αερίων του ηλιακού συστήματος, αλλά είναι ο μεγαλύτερος από όλους τους βραχώδεις πλανήτες σε διάμετρο, μάζα και πυκνότητα. Είναι αρκετά μεγάλος ώστε να διατηρεί τη δική του ατμόσφαιρα μόνο μέσω της βαρύτητας, και αρκετά μεγάλος ώστε ο πυρήνας του να είναι θερμικά ενεργός, κάτι που βοηθά στην ποικιλία χαρακτηριστικών της επιφάνειας (η αποσύνθεση των ραδιενεργών στοιχεία μέσα στον πυρήνα του πλανήτη είναι το άλλο σημαντικό στοιχείο της θερμοκρασίας ενός πλανήτη). Σε αντίθεση, ο Άρης είναι σχεδόν γεωλογικά νεκρός και έχει χάσει μεγάλο μέρος της ατμόσφαιράς του. Έτσι διατυπώνεται η υπόθεση πως το κάτω όριο της μάζας την οποία πρέπει να έχει ένας πλανήτης ώστε να μπορεί να υποστηρίξει ζωή, βρίσκεται κάπου μεταξύ αυτής του Άρη και της Γης, ή ακόμη και της Αφροδίτης, με την αναλογία 0,3 της μάζας της Γης να είναι μια πρόχειρη εκτίμηση ως προς την απαίτηση της πυκνότητας για κατοικήσιμους πλανήτες. Όμως, το 2008, μελέτη του Κέντρου Αστροφυσικής Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν πρότεινε πως το κάτω όριο πρέπει να είναι υψηλότερο, και πως η ίδια η Γη μπορεί να βρίσκεται η ίδια στα άκρα του ορίου κατοικησιμότητας. μια και αν ήταν λίγο μικρότερη, δε θα ήταν δυνατή η τεκτονική δραστηριότητα. Η Αφροδίτη, η οποία έχει 85% της γήινης μάζας, δεν εμφανίζει σημάδια τεκτονικής δραστηριότητας. Αντίθετα, οι υπεργαίες, βραχώδεις πλανήτες με υψηλότερη μάζα από τη Γη, έχουν υψηλότερα επίπεδα σεισμικής δραστηριότητας και έτσι είναι σταθερά τοποθετημένες εντός της ζώνης κατοικησιμότητας. 
Υπάρχουν και περιπτώσεις που αποτελούν εξαίρεση στον κανόνα, όπως ο φυσικός δορυφόρος του Δία, η Ιώ, η οποία ενώ είναι μικρότερη από όλους τους βραχώδεις πλανήτες παρ'όλα αυτά έχει ηφαιστειακή δραστηριότητα λόγω της βαρυτικής επίδρασης που ασκείται πάνω της από τον πλανήτη και τα χαρακτηριστικά της τροχιάς της που ευνοούν κάτι τέτοιο, καθώς και ο γειτονικός της δορυφόρος, η Ευρώπη, η οποία ενδέχεται να έχει έναν υγρό ωκεανό ή μείγμα πάγου/νερού κάτω από το παγωμένο κέλυφος της επιφάνειας της, επίσης μέσω της βαρυτικής επίδρασης που της ασκεί ο Δίας.
Εν τω μεταξύ στον δορυφόρο του Κρόνου, τον Τιτάνα, υπάρχει επίσης πιθανότητα πως μπορεί να αναπτυχθεί ζωή, καθώς διατηρεί πυκνή ατμόσφαιρα και έχει θάλασσες υγρού μεθανίου στην επιφάνεια του. Οι οργανικές και χημικές αντιδράσεις με χαμηλές ενεργειακές απαιτήσεις, είναι πιθανό να μπορούν να σχηματιστούν στις θάλασσες αυτές, αλλά είναι ασαφές το αν μπορεί να προκύψει έμβια ζωή με τόσο στοιχειώδεις χημικές αντιδράσεις, και μάλλον μη πιθανό. Οι δορυφόροι αυτοί αποτελούν εξαιρέσεις, αλλά αποδεικνύουν πως ενώ η μάζα ενός σώματος αποτελεί σημαντικό κριτήριο, δεν μπορεί να θεωρηθεί ως το βασικό κριτήριο κατοικησιμότητας.
Ένας μεγαλύτερος πλανήτης είναι πιθανό να έχει και αντίστοιχη μεγαλύτερη ατμόσφαιρα. Ο συνδυασμός που προκύπτει με την υψηλή ταχύτητα απόδρασης για τη διατήρηση των ελαφρύτερων ατόμων, και η εκτεταμένη διαφυγή αερίων μέσω της τεκτονικής δραστηριότητας μπορεί να αυξήσει σημαντικά την ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία της επιφάνειας σε σχέση με τη Γη. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου μια τόσο πυκνής ατμόσφαιρας κάνει πιθανό πως η κατοικήσιμη ζώνη θα πρέπει να βρίσκεται ακόμη πιο μακριά από το κεντρικό άστρο του ηλιακού συστήματος, όταν υπάρχουν τόσο μεγάλοι πλανήτες.
Επίσης, ένας μεγάλος πλανήτης είναι πιο πιθανό να διαθέτει και ένα μεγάλο πυρήνα από σίδηρο. Αυτό επιτρέπει την ύπαρξη μαγνητικού πεδίου για την προστασία του πλανήτη από τον αστρικό άνεμο και την κοσμική ακτινοβολία, στοιχεία τα οποία θα έτειναν να απογυμνώσουν τον πλανήτη από την ατμόσφαιρά του, και να βλάψουν τα έμβια όντα βομβαρδίζοντάς τα με ιονισμένα σωματίδια. Η μάζα δεν είναι το μόνο κριτήριο για την παραγωγή μαγνητικού πεδίου, καθώς ο πλανήτης πρέπει να περιστρέφεται αρκετά γρήγορα ώστε να εμφανιστεί το φαινόμενο του δυναμό εντός του πυρήνα του, αλλά είναι σημαντικό συστατικό στοιχείο της διαδικασίας.

Μικροπεριβάλλοντα και ακραιόφιλοι οργανισμοί

Ένας σημαντικός όρος ως προς τα κριτήρια κατοικησιμότητας είναι πως μόνο ένα ελάχιστο μέρος του πλανήτη απαιτείται για την παρουσία ζωής. Οι αστροβιολόγοι συχνά μελετούν το ενδεχόμενο μικροπεριβάλλοντων, και την εξέταση των εξελικτικών δυνάμεων όπως η γενετική μετάλλαξη, φυσική επιλογή, και γενετική μετατόπιση (genetic drift), λειτουργούν στους μικροοργανισμούς οι οποίοι ζουν στα περιβάλλοντα αυτά. Οι ακραιόφιλοι οργανισμοί στη Γη επιζούν κάτω από εξαιρετικά ακραίες συνθήκες οι οποίες κανονικά θεωρούνται απαγορευτικές για την ανάπτυξη ζωής. Συνήθως, οι μονοκύτταροι, ακρόφιλοι οργανισμοί είναι αλκαλικόφιλοι (alkaliphilic) και οξειόφιλοι (acidophilic) και μπορούν να επιζούν σε θερμοκρασίες άνω των 100 °C στις υδροθερμικές αναβλύσεις εντός των ωκεανών.
Η ανακάλυψη ζωής σε ακραίες συνθήκες έχει περιπλέξει τους ορισμούς σχετικά με την κατοικησιμότητα, αλλά έχει επίσης διευρύνει τους πιθανούς συνδυασμούς συνθηκών για την υποστήριξη ζωής. Για παράδειγμα, ένας πλανήτης ο οποίος μπορεί να μην έχει δική του ατμόσφαιρα λόγω την ηλιακών συνθηκών της περιοχής όπου βρίσκεται, μπορεί ωστόσο να αναπτύξει ένα τέτοιο μικροπεριβάλλον μέσα σε ένα βαθύ και σκοτεινό ωκεάνειο ρήγμα ή μέσα σε ένα ηφαιστειακό κοίλωμα. Παρομοίως, το κρατηροειδές έδαφος επίσης μπορεί να αποτελέσει καταφύγιο για είδη πρωτόγονης ζωής. Οι μελέτες στον κρατήρα Λόουν Χιλ στην Αυστραλία, ο οποίος έχει μελετηθεί υπό την αστροβιολογική σκοπιά, φαίνεται να στηρίζει το ενδεχόμενο πως η ταχεία καθίζηση που σημειώθηκε με την πρόσκρουση του σώματος στην επιφάνεια της Γης, δημιούργησε ένα προστατευμένο μικροπεριβάλλον για μικροβιακούς οργανισμούς. Ενδέχεται παρόμοιες περιπτώσεις να συνέβησαν και στη γεωλογική ιστορία του Άρη.
Οι περιοχές του Γήινου περιβάλλοντος που δεν μπορούν να υποστηρίξουν ζωή είναι επίσης χρήσιμες για τους επιστήμονες ώστε να θέσουν κάποια όρια για το τι μπορούν να αντέξουν οι ακρόφιλοι οργανισμοί. Το κέντρο της ερήμου της Ατακάμα, το οποίο γενικά θεωρείται ως το πιο στεγνό μέρος της Γης, εμφανίζεται να μη μπορεί να υποστηρίξει ζωή, αλλά είναι για ακριβώς αυτό το λόγο αντικείμενο μελέτης από τη ΝΑΣΑ, μια και μελετάται ως περιβαλλοντικό ανάλογο του πλανήτη Άρη και οι μεταπτώσεις της υγρασίας είναι ιδανικές για την μελέτη των ορίων μεταξύ της στειρότητας και της κατοικησιμότητας. Η Ατακάμα ήταν το κέντρο μελετών το 2003 οι οποίες εν μέρει αναπαρήγαγαν τα πειράματα του διαστημικού προγράμματος Βίκινγκ (Viking program) στον Άρη κατά τη δεκαετία του 1970. Δεν βρέθηκαν ίχνη DNA από δύο δείγματα χωμάτων του εδάφους, και τα πειράματα επώασης ήταν επίσης αρνητικά ως προς την εμφάνιση βιοϋπογραφών (biosignatures).
Στις 26 Νοεμβρίου του 2011, η ΝΑΣΑ εκτόξευσε το ρομποτικό όχημα του Εργαστηρίου επιστήμης πλανήτη Άρη (Mars Science Laboratory) το οποίο είχε ως στόχο την αναζήτηση υπάρχουσας ή προϋπάρχουσας ζωής στον Άρη χρησιμοποιώντας διάφορα επιστημονικά όργανα μέτρησης, και τον Αύγουστο του 2012 προσγειώθηκε επιτυχώς στον κρατήρα Γκέιλ του πλανήτη.

Ακατοίκητα περιβάλλοντα

Μια σημαντική κατηγοριοποίηση, ως προς την κατοικησιμότητα, είναι μεταξύ των περιβαλλόντων τα οποία περιέχουν ήδη ζωή (κατοικημένα περιβάλλοντα) και τα περιβάλλοντα τα οποία μπορούν να αναπτύξουν ζωή αλλά δεν έχουν παρουσία ζωής (ακατοίκητα). 
Τα ακατοίκητα περιβάλλοντα θα μπορούσαν να εμφανιστούν σε ένα πλανήτη όπου δεν έτυχε να αναπτυχθεί αυτόχθονη ζωή ούτε και μεταφέρθηκε εκεί από κάποιο άλλο ουράνιο σώμα, αλλά υπάρχουν οι κατάλληλες συνθήκες για ανάπτυξη. Θα μπορούσαν επίσης να εμφανιστούν σε ένα πλανήτη ο οποίος είναι κατοικημένος, αλλά η απουσία σύνδεσης μεταξύ των διάφορων περιβαλλόντων αφήνει περιοχές του πλανήτη ακατοίκητες. Τα μη κατοικημένα περιβάλλοντα υπογραμμίζουν την σημασία της μη σύνδεσης της έννοιας της κατοικησιμότητας και αυτής της παρουσίας ζωής, μια και ενώ η κατοικησιμότητα είναι απαραίτητη προϋπόθεση για ζωή, η ύπαρξη ζωής δεν συνεπάγεται αυτόματα ως αποτέλεσμα της κατοικησιμότητας. Ένας πλανήτης που εμπίπτει σε αυτή την περίπτωση, ενδέχεται να είναι ο Άρης.

Εναλλακτικά αστρικά συστήματα

Για να εξακριβώσουν το πόσο εφικτή είναι η εξωγήινη ζωή, οι αστρονόμοι εδώ και πολύ καιρό επικεντρώνουν την προσοχή τους σε άστρα όπως τον Ήλιο. Παρόλα αυτά, μια και τα πλανητικά συστήματα τα οποία μοιάζουν με το αντίστοιχο στο οποίο βρίσκεται η Γη είναι σπάνια, ξεκίνησαν να ερευνούν την πιθανότητα ότι η ζωή μπορεί επίσης να αναπτυχθεί σε αστρικά συστήματα τα οποία είναι πολύ διαφορετικά από αυτό της Γης.

Δυαδικά συστήματα

Οι τυπικές εκτιμήσεις συχνά θεωρούν πως το 50% ή περισσότερο όλων των αστρικών συστημάτων είναι διπλοί αστέρες. Αυτό μπορεί να οφείλεται σε σφάλμα της δειγματοληψίας της έρευνας εν μέρει, καθώς τα μεγαλύτερα και λαμπερότερα άστρα τείνουν να είναι σε συστήματα διπλών αστέρων, όπου είναι εύκολο να παρατηρηθούν λόγω του μεγέθους τους. Μια πιο λεπτομερής ανάλυση έχει προτείνει πως τα λιγότερο λαμπερά αστέρια είναι συνήθως μονά, και πως έως και τα 2/3 όλων των αστρικών συστημάτων είναι μονά.
Η απόσταση μεταξύ των άστρων ενός δυαδικού αστρικού συστήματος μπορεί να ποικίλλει από λιγότερο από μια αστρονομική μονάδα (AU, η μέση απόσταση μεταξύ Γης και Ήλιου), έως και αρκετές εκατοντάδες.  Στη δεύτερη περίπτωση, η βαρυτική επίδραση είναι αμελητέα στους πλανήτες που διατηρούν τροχιά ένα κατά τα άλλα κατάλληλο άστρο, και η πιθανότητα κατοικησιμότητας δε θα επηρεαστεί εκτός και αν η τροχιά έχει υψηλή εκκεντρότητα. Ωστόσο, όταν η απόσταση μεταξύ των άστρων είναι σημαντικά μικρότερη, η επίτευξη μια σταθερής τροχιάς εμφανίζεται να μην είναι δυνατή. Αν η απόσταση ενός πλανήτη με το πρωτεύον άστρο του υπερβαίνει το περίπου 1/5 της κοντινότερης απόστασης από το άλλο άστρο, η επίτευξη τροχιακής σταθερότητας θα είναι αβέβαιη. Το κατά πόσο οι πλανήτες μπορούν επίσης να σχηματίσουν πλανητικά δυαδικά συστήματα δεν είναι ξεκάθαρο, μια και η επίδραση της βαρύτητας ενδεχομένως να εμποδίσει τον σχηματισμό των πλανητών. Οι γίγαντες αερίων, μπορούν να σχηματιστούν γύρω από άστρα δυαδικών συστημάτων, με τον ίδιο τρόπο που μπορούν και γύρω από τα μονά άστρα.
Μια μελέτη σχετικά με το Άλφα του Κενταύρου, το κοντινότερο αστρικό σύστημα στη Γη μετά τον Ήλιο, έδειξε πως οι διπλοί αστέρες δε χρειάζεται απαραίτητα να μη ληφθούν υπόψη στην αναζήτηση για κατοικήσιμους πλανήτες. Ο Κένταυρος Α και Β έχουν ελάχιστη απόσταση 11 AU (23 AU μέση απόσταση), και είναι πιθανό να έχουν και οι δυο σταθερές κατοικήσιμες ζώνες. Η μακρόχρονη τροχιακή σταθερότητα για τους πλανήτες, στην εξομοίωση που έγινε για την μελέτη, έδειξε πως οι πλανήτες οι οποίοι βρίσκονται σε απόσταση περίπου 3 AU από οποιοδήποτε από τα άστρα έχουν τη δυνατότητα να παραμείνουν σταθεροί, δηλαδή ο ημιμεγάλος άξονας αποκλίνει λιγότερο από 5% κατά την διάρκεια 32.000 περιόδων του δυαδικού συστήματος. Η κατοικήσιμη ζώνη για τον Κενταύρου Α εκτιμάται συντηρητικά στις 1,2 με 1,3 AU, και αυτή του Κενταύρου Β στις 0,73 με 0,74—αρκετά μέσα στα όρια της σταθερής περιοχής και για τις δύο περιπτώσεις.

Μέγεθος

Οι αστρονόμοι για πολλά χρόνια απέκλειαν τους κόκκινους νάνους ως πιθανές εστίες για την ανάπτυξη ζωής. Το μικρό τους μέγεθος (από 0,1 έως 0,6 ηλιακές μάζες) σημαίνει πως οι πυρηνικές αντιδράσεις στο εσωτερικό τους συμβαίνουν με πολύ χαμηλό ρυθμό, και πως εκπέμπουν πολύ λίγο φως (από μόλις 3% του αντίστοιχου από αυτό που παράγει ο Ήλιος έως και ως μόνο 0,01%). 
Έτσι, ο οποιοσδήποτε πλανήτης βρίσκεται σε τροχιά γύρω από ένα κόκκινο νάνο θα έπρεπε να βρίσκεται πάρα πολύ κοντά του ώστε να αναπτύξει θερμοκρασίες στην επιφάνεια του αντίστοιχες με αυτές της Γης, από 0,3 AU για ένα άστρο όπως το Lacaille 8760 (π.χ. περίπου όπως η τροχιά του Ερμή σε σχέση με τον Ήλιο), έως και 0,032 AU για ένα άστρο όπως τον Εγγύτατο του Κενταύρου, όπου σε ένα τέτοιο κόσμο το έτος θα διαρκούσε μόλις 6,3 ημέρες. Σε αυτές τις αποστάσεις η βαρύτητα του άστρου θα προκαλούσε παλιρροϊκό κλείδωμα, όπου η μια πλευρά του πλανήτη θα ήταν αιωνίως στραμμένη πως το άστρο, ενώ η άλλη θα βρισκόταν στη σκοτεινή πλευρά για πάντα. Ο μόνος τρόπος με τον οποίο θα μπορούσε πιθανώς να αναπτυχθεί η ζωή θα ήταν αν ο πλανήτης είχε αρκετά πυκνή ατμόσφαιρα ώστε να μεταφέρει τη θερμότητα του άστρου από τη φωτεινή στη σκοτεινή πλευρά. Ή εναλλακτικά, αν υπήρχε ένας γίγαντας αερίων στην κατοικήσιμη ζώνη του άστρου, με ένα κατοικήσιμο δορυφόρο, ο οποίος θα κλειδωνόταν στον πλανήτη αντί στο άστρο, επιτρέποντας έτσι μια πιο ενιαία διανομή της ηλιακής ακτινοβολίας στον πλανήτη. Ωστόσο μια τόσο πυκνή ατμόσφαιρα πιθανώς να δημιουργούσε άλλα προβλήματα, μιας και θα εμπόδιζε το ηλιακό φως από το να φτάσει στην επιφάνεια του πλανήτη, εμποδίζοντας έτσι τη φωτοσύνθεση.
Η απαισιοδοξία αυτή έχει ελαττωθεί με περαιτέρω αποτελέσματα που έχουν βρει οι έρευνες, και έχουν δείξει πως η ατμοσφαιρική πίεση ενός πλανήτη (υποθέτοντας πως περιέχει αέρια του θερμοκηπίου όπως CO₂ και H₂O) χρειάζεται να είναι μόλις 100 mbs, αριθμός που αντιστοιχεί στο 10% της ατμόσφαιρας της Γης, ώστε η θερμότητα του άστρου να είναι δυνατό να μεταφερθεί στη σκοτεινή πλευρά. Μια τέτοια περίπτωση εμπίπτει σαφώς εντός των ορίων τα οποία απαιτούνται για τη φωτοσύνθεση, αν και τα αποθέματα νερού θα παρέμεναν παγωμένα στην σκοτεινή πλευρά. Επίσης, το θαλασσινό νερό θα μπορούσε να κυκλοφορήσει αποτελεσματικά χωρίς να παγώνει, αν οι ωκεάνιες λεκάνες ήταν αρκετά βαθιές ώστε να επιτρέπουν την ύπαρξη υποθαλάσσιων ρευμάτων κάτω από τον παγωμένο φλοιό του ωκεανού. Επιπλέον έρευνες, οι οποίες παίρνουν υπόψιν τους και την ποσότητα της φωτοσυνθετικής ενεργής ακτινοβολίας, προτείνουν πως οι πλανήτες που βρίσκονται σε παλιρροϊκό κλείδωμα πιθανώς να είναι τουλάχιστο κατοικήσιμοι για ψηλά φυτά που θα μπορούσαν να αναπτυχθούν εκεί.

Άλλοι παράγοντες περιορισμού κατοικησιμότητας

Το μέγεθος δεν είναι ο μόνος παράγοντας ο οποίος αποτρέπει την ανάπτυξη ζωής γύρω από τους κόκκινους νάνους. Σε ένα πλανήτη κοντά σε ένα τέτοιο άστρο, η φωτοσύνθεση στη σκοτεινή πλευρά θα ήταν αδύνατη μια και δε έβλεπε ποτέ τον ήλιο απευθείας. Στη φωτεινή πλευρά, μια και ο ήλιος ποτέ δεν θα έδυε ή θα ανέτειλε, οι πλευρές οι οποίες καλύπτονται από σκιές βουνών και άλλων υπερυψωμένων περιοχών θα παρέμεναν έτσι για πάντα. Η φωτοσύνθεση με τον τρόπο που γίνεται αντιληπτή σήμερα θα γινόταν ακόμη πιο περίπλοκη από το γεγονός ότι ένας κόκκινος νάνος παράγει το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας ως υπέρυθρη, ενώ στη Γη η φωτοσύνθεση εξαρτάται από το ορατό φως. 
Υπάρχουν ωστόσο και θετικά ενδεχόμενα στο παραπάνω σενάριο. Πολλά οικοσυστήματα στη Γη στηρίζονται στη χημειοσύνθεση αντί στη φωτοσύνθεση, με την πρώτη να είναι δυνατή σε ένα ηλιακό σύστημα ενός κόκκινου νάνου. Μια στατική τοποθεσία του κύριου άστρου σε σχέση με τον πλανήτη, δε δημιουργεί ανάγκη για τα φυτά να στρέψουν τα φύλλα τους προς τον ήλιο, ούτε και να εναρμονιστούν με τις διάφορες εναλλαγές φωτεινότητας και σκιάς, ή να αλλάξουν την κατανάλωση ενέργειας τους από την απευθείας φωτοσύνθεση κατά τη διάρκεια της ημέρας στην κατανάλωση των αποθηκευμένων αποθεμάτων ενέργειας τους κατά τη διάρκεια της νύχτας. Λόγω της έλλειψης εναλλαγής μεταξύ ημέρας και νύχτας, συμπεριλαμβανομένου και του ασθενούς φωτός του πρωινού και του βραδιού, θα υπήρχε πολύ περισσότερη ενέργεια διαθέσιμη για τα επίπεδα ακτινοβολίας αυτά.
Οι κόκκινοι νάνοι είναι πολύ πιο μεταβλητοί, ασταθείς και απρόβλεπτοι από ότι τα μεγαλύτερα άστρα. Συχνά είναι καλυμμένοι με ηλιακές κηλίδες οι οποίες μπορεί να ελαττώσουν τη φωτεινότητα έως και 40% για αρκετούς μήνες την κάθε φορά, ενώ σε άλλες περιπτώσεις εκπέμπουν γιγάντιες εκλάμψεις οι οποίες έχουν ως αποτέλεσμα η φωτεινότητα του άστρου να διπλασιαστεί μόλις μέσα σε λίγα λεπτά. Τέτοιες απότομες μεταβολές μπορούν να είναι πολύ επιζήμιες για τη ζωή, καθώς δε θα κατέστρεφαν μόνο τα σύνθετα οργανικά στοιχεία τα οποία θα μπορούσαν να αποτελέσουν τη βάση για πιο σύνθετους οργανισμούς, αλλά επίσης θα κατέστρεφαν σημαντικό ποσοστό της ατμόσφαιρας των πλανητών.
Για να είναι δυνατό ένας πλανήτης γύρω από ένα κόκκινο νάνο να αναπτύξει ζωή, απαιτείται να υπάρχει ένα ταχέως περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο ώστε να προστατευθεί από την ακτινοβολία των ηλιακών εκλάμψεων. Όμως οι πλανήτες που βρίσκονται σε παλιρροϊκό κλείδωμα περιστρέφονται πολύ αργά, και έτσι δε μπορούν να παράγουν το φαινόμενο του δυναμό στον πυρήνα τους. 
Ωστόσο, η περίοδος των βίαιων εκλάμψεων ενός κόκκινου νάνου εκτιμάται πως διαρκεί μόνο κατά τα πρώτα 1,2 δισεκατομμύρια χρόνια της ύπαρξης του. Αν ένας πλανήτης σχηματιστεί αρκετά μακριά από ένα κόκκινο νάνο έτσι ώστε να αποφύγει το παλιρροϊκό κλείδωμα, και κατόπιν μετακινηθεί προς την κατοικήσιμη ζώνη του άστρου μετά το πέρας της αρχικής ταραχώδους περιόδου των εκλάμψεων, είναι πιθανό πως η ζωή μπορεί να έχει μια ευκαιρία να αναπτυχθεί.

Διάρκεια ύπαρξης

Πέρα από όλες τις δυσκολίες, υπάρχει ένα μεγάλο πλεονέκτημα το οποίο οι ερυθροί νάνοι έχουν έναντι των άλλων μεγαλύτερων άστρων για την ανάπτυξη ζωής, μια και έχουν πάρα πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής. Για παράδειγμα, πέρασαν 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν εμφανιστεί η ανθρωπότητα στη Γη, και οι συνθήκες για την υποστήριξη ζωής θα συνεχιστούν για ακόμη 1 με 2,3 δισεκατομμύρια έτη ακόμα. Όμως οι κόκκινοι νάνοι, μπορούν να υπάρξουν για τρισεκατομμύρια χρόνια μια και οι πυρηνικές αντιδράσεις στο εσωτερικό τους συμβαίνουν πολύ πιο αργά σε σχέση με τα μεγαλύτερα άστρα, δίνοντας έτσι πολύ περισσότερο χρόνο έτσι στην ευκαιρία για εμφάνιση και ανάπτυξη ζωής.
Ενώ οι πιθανότητες εύρεσης ενός πλανήτη στην κατοικήσιμη ζώνη γύρω από κάποιον κόκκινο νάνο είναι ελάχιστες, το συνδυασμένο σύνολο των διαθέσιμων κατοικήσιμων ζωνών γύρω από όλους τους κόκκινους νάνους ισούται με το σύνολο των διαθέσιμων κατοικήσιμων ζωνών γύρω από όλα τα άλλα άστρα, μιας και οι κόκκινοι νάνοι είναι εξαιρετικά πολυάριθμοι. Επίσης, οι κατοικήσιμες ζώνες των κόκκινων νάνων διαρκούν περισσότερο λόγω της μεγάλης μακροβιότητας των άστρων αυτών.

Υπερμεγέθεις αστέρες

Τα πολύ μεγάλα άστρα, μεγαλύτερα από 100 ηλιακές μάζες, θα μπορούσαν να έχουν εκατοντάδες πλανήτες παρομοίου μεγέθους με τον Ερμή εντός της κατοικήσιμης ζώνης τους. Τέτοια συστήματα θα μπορούσαν επίσης να περιέχουν καφέ νάνους και άστρα χαμηλής μάζας (~0,1-0,3 ηλιακές μάζες). Όμως η πολύ χαμηλή διάρκεια ζωής άστρων που έχουν λίγες ηλιακές μάζες μετά βίας θα άφηνε χρόνο για ένα πλανήτη να ψυχρανθεί, πόσο μάλλον να υπάρξει ο χρόνος για να αναπτυχθεί μια σταθερή βιόσφαιρα. Τα υπερμεγέθη άστρα επομένως αποκλείονται ως πιθανές εστίες ζωής.
Ωστόσο, ένας υπερμεγέθης αστέρας θα μπορούσε να γίνει ο προπομπός της εμφάνισης ζωής, με την υπερκαινοφανή έκρηξη του στο κεντρικό μέρος του ηλιακού συστήματος. Η έκρηξη θα διασκόρπιζε τα βαρέα υλικά στις εγγύς περιοχές του, τα οποία είχαν δημιουργηθεί κατά τη φάση της δημιουργίας του άστρου, και τα ηλιακά συστήματα με τα άστρα χαμηλής μάζας θα ωφελούνταν από την άφθονη προμήθεια των υλικών αυτών. Η υπόθεση αυτή δεν εξασφαλίζει τίποτα όμως σχετικά με το τι είδους πλανήτες θα σχηματίζονταν ή ποια θα ήταν η καταλληλότητα τους για κατοικησιμότητα.

Κατάλληλοι γίγαντες αερίων

Οι γίγαντες αερίων όπως ο Δίας, οι οποίοι διατηρούν τις κυκλικές τροχιές τους αρκετά μακριά από την κατοικήσιμη ζώνη έτσι ώστε να μη τη διαταράσσουν αλλά και αρκετά κοντά ώστε να προστατεύουν τους βραχώδεις πλανήτες οι οποίοι βρίσκονται πιο κοντά στο άστρο, είναι επίσης σημαντικοί. Πρώτα από όλα, βοηθούν στη σταθερότητα των τροχιών των πλανητών και επομένως και του κλίματός τους. Κατά δεύτερο λόγο, κρατούν το εσωτερικό ηλιακό σύστημα σχετικά καθαρό από κομήτες και αστεροειδείς οι οποίοι θα μπορούσαν να προκαλέσουν μεγάλες καταστροφές. Η τροχιά του Δία βρίσκεται σε απόσταση από τον Ήλιο 5 φορές μεγαλύτερη από ότι η απόσταση της Γης από τον Ήλιο. Αυτή είναι πρακτικώς και η κατάλληλη απόσταση στην οποία θα αναμενόταν να βρεθούν κατάλληλοι γίγαντες αερίων σε άλλα ηλιακά συστήματα. Η χρησιμότητα του Δια φάνηκε με εντυπωσιακό τρόπο το 1994 όταν ο κομήτης Σουμέηκερ-Λέβυ προσέκρουσε πάνω του. Αν η βαρύτητα του Δία δεν είχε τραβήξει τον κομήτη αυτός θα συνέχιζε την πορεία του προς το εσωτερικό ηλιακό σύστημα.
Ωστόσο τα πράγματα δεν είναι και τόσο απλά, μιας και περαιτέρω έρευνες έδειξαν πως ο ρόλος του Δία στον καθορισμό του ρυθμού με τον οποίο τα διάφορα ουράνια σώματα όπως κομήτες και αστεροειδείς προσκρούουν στη Γη, είναι πολύ πιο περίπλοκος από ότι αρχικά είχε υποτεθεί. Ενώ είναι αλήθεια πως λειτουργεί ως ασπίδα έναντι στους κομήτες οι οποίοι έχουν μακρά περίοδο επανεμφάνισης (και έχουν μικρή μόνο πιθανότητα πρόσκρουσης με τη Γη), αντίθετα φαίνεται να αυξάνει τον ρυθμό με τον οποίο αστεροειδείς και κομήτες με μικρή περίοδο επανεμφάνισης κατευθύνονται προς τη Γη. Αν η επίδραση του Δία απουσίαζε, είναι πιθανό πως η Γη θα είχε σημαντικά λιγότερες προσκρούσεις ουράνιων αντικειμένων. Βάσει αυτής της παρατήρησης, η παρουσία αερίων γιγάντων δεν αποτελεί προϋπόθεση για πλανητική κατοικησιμότητα, και έτσι ίσως είναι καλύτερα η αναζήτηση για ζωή εκτός του ηλιακού συστήματος της Γης να επικεντρώνεται σε συστήματα όπου δεν υπάρχουν γίγαντες αερίων μια και θα υπάρχουν λιγότερα ουράνια σώματα τα οποία πιθανώς να απειλήσουν τους πλανήτες όπου μπορεί να αναπτυχθεί ζωή.
Ο ρόλος του Δία στην πρώιμη ιστορία του Ηλιακού συστήματος είναι κάπως καλύτερα εξακριβωμένος, χωρίς πολλές διαφωνίες μεταξύ των ειδικών. Στις αρχές του Ηλιακού συστήματος, εκτιμάται πως ο Δίας διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στην ενυδάτωση της Γης, μια και αύξησε την εκκεντρότητα της τροχιάς της ζώνης αστεροειδών και έτσι έκανε πολλούς από τους αστεροειδείς να διασταυρωθούν με την τροχιά της Γης και να την προμηθεύσουν με σημαντικά στοιχεία όπως νερό σε μορφή πάγου. Πριν η Γη αποκτήσει τον μισό από τον τωρινό όγκο της, τα παγωμένα ουράνια σώματα από την περιοχή του Δία και του Κρόνου καθώς και μικρότερα σώματα από τη ζώνη των αστεροειδών προμήθευσαν τον πλανήτη με νερό. Έτσι οι αέριοι γίγαντες πέρα από τον ρόλο τους ως προστάτες, ήταν κάποτε οι ιθύνοντες για την προμήθεια των απαραίτητων συστατικών για την κατοικησιμότητα της Γης.
Σε αντίθεση, οι γίγαντες αερίων οι οποίοι διατηρούν τροχιά πολύ κοντά στην κατοικήσιμη ζώνη αλλά δε βρίσκονται εντός της (όπως ο 47 Ursae Majoris), ή έχουν μια υψηλή ελλειπτική τροχιά η οποία διασταυρώνεται με την κατοικήσιμη ζώνη (όπως ο 16 Cygni B), κάνουν πολύ δύσκολες τις συνθήκες για την ανάπτυξη ενός πλανήτη παρόμοιου με τη Γη εντός αυτού του υποθετικού ηλιακού συστήματος. Ωστόσο, κατά τη διαδικασία της μετακίνησής του προς την κατοικήσιμη ζώνη, ένας γίγαντας αερίων με το μέγεθος του Δία ενδεχομένως να κλειδώσει ένα βραχώδη πλανήτη ως φυσικό δορυφόρο του. Ακόμη και αν ένας τέτοιος πλανήτης είναι αρχικά χαλαρά κλειδωμένος και ακολουθεί μια ισχυρή κεκλιμένη τροχιά, οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με το άστρο του ηλιακού συστήματος μπορούν να τον σταθεροποιήσουν ως δορυφόρο σε μια κοντινή και κυκλική τροχιά με τον γίγαντα αερίων η οποία έχει κοινά χαρακτηριστικά με την τροχιά του πλανήτη γύρω από το άστρο.
Υπάρχει επίσης θεωρία σύμφωνα με την οποία κάποιοι γίγαντες αερίων μπορούν να μετατραπούν σε βραχώδεις πλανήτες, όπως ενδεχομένως να συμβεί στο μέλλον με τον Ποσειδώνα.

Ο αντίκτυπος της ζωής στην κατοικησιμότητα

Συμπληρωματική με τους παράγοντες που επηρεάζουν την εμφάνιση της ζωής, είναι η ιδέα πως η ίδια η ζωή, όταν εμφανιστεί, αποτελεί παράγοντα κατοικησιμότητας από μόνη της. Για παράδειγμα, στη Γη η παραγωγή του οξυγόνου ξεκίνησε από τα αρχαία κυανοβακτήρια, και κατόπιν από τα φυτά που κάνουν φωτοσύνθεση, οδηγώντας έτσι σε δραστική αλλαγή της σύνθεσης της γήινης ατμόσφαιρας. Το οξυγόνο αργότερα υπήρξε καταλυτικός παράγοντας για την ανάπτυξη των ειδών των ζώων. Η υπόθεση της Γαίας είναι μια ομάδα επιστημονικών θεωριών σχετικά με την γεωβιόσφαιρα, η οποία αναπτύχθηκε από τον Τζέιμς Λάβλοκ το 1975, και υποστηρίζει πως η ζωή ως συλλογική οντότητα καλλιεργεί και συντηρεί τις κατάλληλες συνθήκες στο περιβάλλον έτσι ώστε να οδηγεί στη δημιουργία ενός πλανητικού περιβάλλοντος το οποίο θα είναι κατάλληλο για την επιβίωση της. Παρομοίως, μετά τον Λάβλοκ υπήρξαν και άλλες θεωρείς οι οποίες υποστηρίζουν την υπόθεση περί ζωντανών κόσμων όπου η κατανόηση για το τι συνιστά κατοικησιμότητα δε μπορεί να διαχωριστεί από την ίδια τη ζωή σε ένα πλανήτη. Οι πλανήτες οι οποίοι είναι γεωλογικά και μετεωρολογικά ενεργοί είναι πολύ πιο πιθανό να είναι και βιολογικά ενεργοί έτσι ώστε ο πλανήτης και η ζωή πάνω του να εξελίσσονται παράλληλα.