Hypotéza zriedkavej Zeme

História

V roku 1913 chemik Lawrence Joseph Henderson (1878 – 1942) napísal knihu „Vhodné usporiadanie životného prostredia“. Bola to jedna z prvých kníh, ktorá sa zaoberala koncepciou obývateľnosti. Henderson rozoberal dôležitosť vody a životného prostredia vo vzťahu k živým organizmom, pričom poukazoval na to, že život je úplne závislý od špeciálnych podmienok vyskytujúcich sa na Zemi a to najmä na vlastnostiach vody.
Približne v 50-tych rokoch 20. storočia Hubertus Strughold napísal "The Green and the Red Planet: A Physiological Study of the possibility of Life on Mars", v ktorej použil termín ekosféra na označenie zóny, kde môže byť život. On i Harlow Shapley v knihe "Liquid Water Belt" prízvukovali dôležitosť tekutej vody. V roku 1955 Strughold napísal pokračovanie – "Ecosphere of the Sun", v ktorom aplikoval svoj koncept ekosféry na podmienky v okolí Slnka.
Čínsko-americký astrofyzik Su-Shu Huang v roku 1959 rozvinul debatu v "Life-Supporting Regions in the Vicinity of Binary Systems", poukazujúc na problém hviezdnych obývateľných zón kvôli nestabilite orbitálnych dráh vo viachviezdnych systémoch.
Teóriu ďalej rozvinuli a popularizovali Stephen H. Dole v "Habitable Planets for Man" a sci-fi autor Isaac Asimov úvahou o kolonizácii iných planetárnych systémov.
Michael H. Hart v 1979 v príspevku "Atmospheric Evolution, the Drake Equation and DNA: Sparse Life in an Infinite Universe" vypracoval prvý evolučný model pre obývateľnú zónu a jeho pesimistický pohľad na rozšírenie mimozemského života podporil hypotézu zriedkavej Zeme.

Podporné argumenty

NASA definovala základné kritériá obývateľnosti pre človeka a jemu podobným organizmom ako: „väčšie oblasti s tekutou vodou, podmienky umožňujúce vytvorenie komplexných organických molekúl a energetický zdroj pre udržanie metabolizmu“. Teória zriedkavej Zeme na tomto základe argumentuje, že na objavenie sa a trvalé udržanie komplexného života je potrebné veľké množstvo podmienok. Napríklad: vhodná galaxia, vhodné miesto v galaxii, vhodná centrálna hviezda, vhodný planetárny systém, takmer kruhová obežná dráha, vhodná rotácia planéty, vhodná veľkosť planéty, magnetosféra, tektonické platne, vhodné chemické zloženie atmosféry, litosféry a hydrosféry, vhodné „evolučné pumpy“ atď.
Existencia inteligentného (respektíve aj technicky vyspelého) života môže vyžadovať ešte dodatočné zriedkavé podmienky. Navyše, mnohé z týchto parametrov musia spadať do veľmi úzkych hraníc, aby podľa jej autorov  umožnili existenciu života a jeho udržateľnosť.
Takže, hoci v obrovskom vesmíre je zrejme veľa planét, vzhľadom na množstvo premenných parametrov je možné, že tých s podobnou biosférou akú má Zem je veľmi málo. Veľmi pravdepodobne sú od seba vzdialené mnoho svetelných rokov, takže komunikácia s nimi je (aspoň zatiaľ) nemožná.

Vzplanujúce hviezdy (eruptívne)

Premenná hviezda môže vykazovať v priebehu niekoľko minút alebo hodín nepredvídateľné a dramatické zmeny v jasnosti. Jasnosť sa mení v celom spektre od gama žiarenia až po rádiové vlny. Vzplanujúce hviezdy sú matní červení trpaslíci a podľa najnovších výskumov aj hnedí trpaslíci.
Naše Slnko je zásadne iné: odchýlky medzi jeho maximami a minimami sú len cca 0,1 % počas jeho 11-ročného slnečného cyklu a i tak majú pravdepodobne veľký vplyv (hoci zatiaľ ešte diskutabilný) na našu Zem – napr. malá doba ľadová v stredoveku bola pravdepodobne spôsobená dlhodobým poklesom slnečného svitu.
Na základe takýchto úvah zástancovia hypotézy zriedkavej Zeme tvrdia, že „najvhodnejší“ typ hviezdy je z intervalu cca F7 až K1. Takýchto hviezd je len cca 9 % zo všetkých, ktoré spaľujú vodík v Mliečnej ceste. Naše Slnko je približne uprostred tohto intervalu – typ G2. Hoci sa často sa hovorí, že Slnko je všedná hviezda, ale to nie je pravda. Obyčajný fakt, že 95% všetkých hviezd je menej hmotných ako Slnko robí náš planetárny systém veľmi zriedkavým.

Metalicita

Na vytvorenie terestriálnych planét bohatých na chemické prvky, z ktorých by mohol vzniknúť život je potrebné, aby ich obsahoval už protoplanetárny disk. Naše Slnko má pomerne vysoký obsah ťažších prvkov v porovnaní s ostatnými hviezdami. Ak je nízky obsah kovov, vzniknutá planéta je malá a nevhodná na obývanie. Metalicita hviezdy kladie ďalšiu podmienku na charakter centrálnej hviezdy a síce na jej vek – ak vznikla dávno, má nízky obsah kovov. Preto je veľmi nepravdepodobné nájsť nejaké planéty pri hviezdach v guľových hviezdokopách – vznikli veľmi dávno a obsahujú malý podiel ťažších prvkov. Je empiricky potvrdené, že hviezdy, ktoré majú planetárny systém, majú vysoký obsah kovov, na rozdiel od tých, kde sa planéty nenašli.
V súčasnosti sa vedci domnievajú, že Slnko vzniklo oveľa bližšie ku galaktickému centru než sa dnes nachádza a to práve kvôli jeho vyššej metalicite. Neskôr sa posunulo na súčasnú pozíciu. Pravdepodobne len 2 desaťtisíny hviezd našej galaxie majú takúto históriu.

Planetárny systém

V súčasnosti sa predpokladá, že veľká neobývateľná planéta (napr. plynný obor) v blízkosti obývateľnej zóny by zhoršovala podmienky pre existenciu života. Jedným z najdôležitejších dôvodov je, že by svojou pomerne silnou gravitáciou pravdepodobne narúšala zhlukovanie častíc a tak bránila vzniku malých terestriálnych planét podobne, ako Jupiter zrejme zabránil zhlukovaniu hmoty za obežnou dráhou Marsu a vytvoril tak pás planétok. Ak by veľká planéta navyše mala veľmi excentrickú dráhu (elipsovitú, nie kruhovú), narúšala by orbity ostatných planét. Ak by však sama mala vhodný mesiac, ten by mohol byť obývateľný.

Veľkosť

Malé planéty nemôžu udržať život podobný nášmu z niekoľkých dôvodov. Ich nízka gravitácia neumožňuje udržanie atmosféry. Molekuly dosahujú únikovú rýchlosť a unikajú do vesmíru, k čomu im dopomáha aj hviezdny vietor a kolízie. V prípade tenkej atmosféry nie je dostatok hmoty na základnú biochémiu, majú slabú tepelnú izoláciu, zle vedú teplo cez svoj povrch (napríklad Mars je oveľa chladnejší ako Zem a teplotné výkyvy medzi dňom a nocou dosahujú až 80 °C), poskytujú slabú ochranu proti meteoroidom a radiácii. V prípade nízkeho atmosférického tlaku voda nemôže existovať v tekutom stave – teplotný rozsah, v ktorom je voda tekutá je menší pri nízkom tlaku. Menšie planéty majú vyšší pomer povrchu k objemu a preto majú tendenciu viac vyžarovať a strácať energiu a stávajú sa geologicky mŕtvymi, pričom povrch nie je pomocou vulkánov, zemetrasení a tektonickej aktivity zásobovaný život udržujúcimi materiálmi ani regulátormi teploty, ako sú skleníkové plyny na Zemi (napríklad CO₂). Platňová tektonika nie je nutná len pre recyklovanie dôležitých chemických látok, ale aj zvyšovanie biodiverzity, environmentálnej komplexnosti a pomáha pri generovaní magnetického poľa Zeme. Naša Zem má, zdá sa, práve správnu veľkosť na udržanie atmosféry aj na udržanie teplotného „dynama“ vo svojom jadre (navyše aj rozpad rádioaktívnych prvkov prispieva k tvorbe planetárneho tepla). Mars je napríklad považovaný za geologicky mŕtvy. Štúdia z Harward-Smithovho centra pre astrofyziku tvrdí, že veľkosť Zeme pravdepodobne leží na spodnej hranici obývateľnosti. Ak by bola menšia, platňová tektonika by nemohla existovať. Hoci Venuša má 85 % hmoty Zeme, žiadnu platňovú tektoniku sa nepodarilo objaviť.
Planéty väčšie ako Zem majú naopak už príliš silnú gravitáciu, ktorá má negatívny vplyv na ich obývateľnosť – vyšší tlak zmení vlastnosti atmosféry aj tektonického charakteru planéty.
Veľkosť a hmota planéty však nemôže byť braná samostatne pri posudzovaní obývateľnosti. Napríklad Jupiterov mesiac Io je veľmi malý, ale vulkanicky je zatiaľ veľmi aktívny – pravdepodobne aj vďaka gravitačným tlakom spôsobenými jeho obežnou dráhou. Mohol by teda snáď byť obývateľný vďaka svojmu vnútornému teplu, hoci leží ďaleko od Slnka, nie je však jasné, ako by fungovala biosféra (napr. fotosyntéza) pri takomto pomerne slabom svite. Väčšie planéty majú hustejšiu atmosféru, čo zasa zvyšuje tlak a v kombinácii so skleníkovým efektom aj teplotu na povrchu. Preto ich obývateľná zóna je ďalej od hviezdy. Podobne majú pravdepodobne veľké železné jadro a teda aj silné magnetické pole, ktoré ich chráni pred radiáciou, ale zase na vytvorenie tohto poľa je potrebná pomerne rýchla rotácia, takže treba posudzovať všetky tieto parametre súčasne.

Teploty

Hoci živé organizmy môžu byť veľmi prispôsobivé, veľmi ťažko sa môžu vyvíjať a žiť, ak výkyvy teploty presahujú bod mrazu alebo bod varu hlavnej tekutiny na planéte (na Zemi je to voda). Čím je organizmus komplexnejší, tým je pravdepodobne viac citlivý na teplotné výkyvy. Niektoré baktérie a archey dokážu síce žiť pri vysokých teplotách alebo prečkať nízke teploty, vyššie živočíchy však vyžadujú pomerne úzky rozsah teploty prostredia.
Dráha Zeme má odchýlky od perfektného kruhu približne 0,02 a ostatné planéty v Slnečnej sústave sú na tom podobne. Súčasné charakteristiky iných nedávno objavených planét sú prekvapivo odlišné: 90 % z nich má väčšiu excentricitu než v našej Slnečnej sústave, cca 0,25. Väčšina z nich je teda len málo času vo svojej obývateľnej zóne.

Sklon planetárnej osi

Je isté, že sklon zemskej osi je zodpovedný za striedanie ročných období. To umožňuje udržiavať dynamiku biosféry a zároveň pomáha lepšiemu rozloženiu teplôt na povrchu planéty. Mesiac stabilizuje zemskú os, ktorej sklon by sa inak pravdepodobne výrazne menil, ako je tomu u iných planét v našej Slnečnej sústave. Presný význam tohto pôsobenia je zatiaľ predmetom výskumov. Predpokladá sa, že zmena sklonu zemskej osi počas štvrtohôr spôsobila doby ľadové, ale nie je to zatiaľ isté. Príťažlivosť Mesiaca však určite napomáha vzniku prílivu a odlivu, rozsiahlemu prúdeniu vody v oceánoch, čím sa prenáša množstvo tepla a pravdepodobne to vplýva aj na pohyb tektonických platní. Približne 60 % slapových javov je následkom pôsobenia Mesiaca, zvyšok pôsobenia gravitácie Slnka. Tieto javy sú kľúčové pre existenciu kolobehu chemických prvkov.

Rotácia planéty

Rotácia planéty nesmie byť veľmi pomalá, aby deň ani noc netrvali príliš dlho. Vznikli by veľké teplotné rozdiely na rôznych častiach planéty. Je neisté, nakoľko by rastliny boli schopné prispôsobiť sa dlhodobému svetlu a zároveň, ako by znížená fotosyntéza počas noci vplývala na živočíchy. Rotácia je zároveň potrebná pre tvorbu magnetického poľa.
V prípade prílišnej blízkosti planéty k hviezde časom dochádza k synchronizácii jej rotácie s obehom okolo hviezdy. Vzniká tzv. viazaná rotácia – planéta je stále otočená k hviezde tou istou stranou (k tomuto javu došlo aj pri Mesiaci vzhľadom na Zem). Na privrátenej strane planéty tak začne byť trvale vysoká teplota, kým odvrátená strana má mráz.

Platňová tektonika

Na vznik a udržanie tohto javu je potrebné vhodné chemické zloženie planetárnej kôry. Jediným zatiaľ známym dlhotrvajúcim zdrojom potrebného tepla je rádioaktívny rozpad prebiehajúci vnútri planéty, ktorý pravdepodobne vytvára aj efekt geodynama a teda magnetické pole Zeme.  
Súhra a prepojenosť tektonického systému Zeme zaujala už mnohých: „Všetky časti výrobných a recyklačných procesov sú múdro prepojené a podporované vodou. Zánik oceánskej kôry vedie k vzniku zemskej kôry vďaka vodou podporovanému taveniu. Zánik zemskej kôry vďaka vodou podporovanej erózii nakoniec umožní ďalší cyklus vzniku oceánskej kôry. Efektívne, trvalé, robustné a elegantné – systém by získal najvyššie ceny v súťaži priemyselného dizajnu.“Kontinenty musia byť zostavené z menej hustých granitoidných hornín, ktoré „plávajú“ na hustejších bazaltoch a peridotitoch. Subdukčné zóny na svoju existenciu potrebujú dostatok vody. Na Zemi takéto zóny existujú len na dne oceánov. Platňová tektonika bola objavená zo všetkých planét v našej Slnečnej sústave len na Zemi. Priamo súvisí s kolobehom viacerých dôležitých chemických látok napríklad CO₂ a pomáha tak regulovať množstvo skleníkových plynov a teplotu Zeme. Niektorí ju preto považujú za kľúčovú podmienku existencie života na Zemi.

Biochemické podmienky

Biochemické pochody sú bezprostredne založené na 4 prvkoch najvhodnejších pre ľuďom známy život – uhlík, vodík, kyslík a dusík, ktoré sú zároveň najbežnejšie chemicky reaktívne prvky vo vesmíre. Tieto prvky tvoria cca 96 % biomasy na Zemi. Okrem nich je potrebných ešte vyše 10 prvkov, ktoré sa vyskytujú v najjednoduchších pozemských organizmoch. V súčasnosti sa uvažuje aj o alternatívnych biochémiách, hoci zatiaľ ide o vysoko teoretické špekulácie bez experimentálneho potvrdenia. Uhlík je považovaný za bezkonkurenčný vo vytváraní väzieb sám so sebou a môže vytvárať zložité makroštruktúry vhodné pre komplexné organizmy. Hoci v poslednej dobe sa podarilo objaviť niekoľko organizmov, ktoré pravdepodobne nepotrebujú kyslík pre svoj metabolizmus, predpokladá sa, že život založený na takomto zdroji energie nedokáže vytvoriť taký veľký a komplexný ekosystém (a preto zriedkavý), ako je ten pozemský založený na fotosyntéze. Tieto 4 prvky spolu tvoria aminokyseliny, ktoré sú stavebným blokom bielkovín.
Koncentrácia plynov v atmosfére je kľúčová pre existenciu zložitého života a jeho udržateľnosť. Atmosféra musí na jednej strane absorbovať škodlivé žiarenie z vesmíru a na druhej strane musí zároveň prepúšťať správne svetlo pre fotosyntézu a tvorbu kyslíka. Podľa Encyklopedia Britanica: „Zvážiac dôležitosť viditeľného svetla pre všetky aspekty pozemského života, musíme byť užasnutý, aká uzučká je oblasť pre atmosférickú absorpciu...a absorpčné spektrum vody.“

Symbióza života a planéty

Najnovšie výskumy ukazujú, že naša planéta je zásadne a veľmi zložito prepojená so životom na nej a že teda na objavenie sa a existenciu komplexných multicelulárnych a inteligentných organizmov nemajú dôležitý vplyv len jednotlivé faktory, ale aj ich vzájomné vzťahy – čo znamená ďalšiu podporu hlavného tvrdenia tejto hypotézy. Predpokladá sa napríklad, že k vytvoreniu obývateľného prostredia na Zemi významne prispeli sinice a prvotné rastliny. Tieto fotosyntézou uvoľňovali množstvo kyslíka a spôsobili radikálnu zmenu zemskej atmosféry, ktorá umožnila život vyšším živočíchom.
Názorný príklad prepojenosti biosféry a meteorológie je regulácia zemského albeda. Ak sa oceány príliš zohrejú od slnečného jasu, niektoré morské riasy začnú vo zvýšenej miere produkovať dimetylsulfid. Ten vytvára kondenzačné jadrá oblakov a teda spôsobí zvýšenie oblačnosti. Slnečné lúče sa odrážajú od vrstvy oblakov a oceány sa ochladia, čo následne vedie k potlačeniu množenia sa rias. 
Podobne aj drvivá väčšina podmorského života (okrem niekoľko málo typov baktérií) je závislá od vhodných podmienok na povrchu – existencie kyslíka, ktorý je privádzaný pod hladinu a umožňuje dýchanie.
Sledovaním zložitosti a vzájomnej harmónie interakcií medzi planétou a životom na nej viedli priekopníka v skúmaní biosféry Sira Jamesa Lovelocka ku tzv. Gaia hypotéze. Zem so životom na nej prirovnával k makroorganizmu, ktorý sám seba reguluje. Podobne David Grinspoon predkladá hypotézu živých svetov, v ktorej tvrdí, že planéta a život na nej sa vyvíjajú vzájomnými interakciami.

Súčasný stav výskumu iných planét

Výraznejšie úspechy v objavovaní iných planét sa dosiahli až v posledných desaťročiach, keďže ide o ťažko detegovateľné objekty. Zvyčajne sú objavené pomocou 2 metód – gravitačného vplyvu na ich materskú hviezdu a detegovania blikania ich materskej hviezdy, keď ju pri svojom obehu prekrývajú. Hľadaniu iných planét sa venujú misie Kepler a CoRot. Pomocou kombinácie týchto metód je možné určiť z hmotnosti a veľkosti planéty jej hustotu, čo nám hovorí o jej hustote. Podrobnejšie informácie o týchto vzdialených objektoch (napríklad či je tam voda, rastliny, živočíchy atď.) však zatiaľ získať nevieme. Zo zatiaľ získaných dát vyplýva, že planetárne systémy podobné našej Slnečnej sústave – s veľkými planétami na kruhových dráhach ďalej od hviezdy a menšími takisto na kruhových dráhach bližšie –  sú pomerne zriedkavé. Súčasné odhady hovoria, že planéty podobné Zemi, by sa mohli vyskytovať približne v 11 % prípadov oklo hviezd podobných Slnku. Tento výsledok sa v minulosti považoval za skresľujúci a to kvôli používaným metódam. Tie majú väčšiu šancu zachytiť skôr väčšie planéty a bližšie k ich hviezdam. Časom sa však podarilo detegovať aj menšie planéty respektíve na vzdialenejších obežných dráhach. Zdá sa, že väčšina planetárnych systémov má veľké planéty blízko hviezdy. Preto sa vyskytujú v  a pohybujú na kruhových dráhach. Vzdialenejšie planéty majú viac excentrické dráhy, čo súvisí pravdepodobne s metalicitou hviezdy – vyššia metalicita umožní vznik viacerých planét a tak sa viac vzájomne gravitačne ovplyvňujú, čo však znamená, že negatívne vplývajú na obývateľnosť iných planét. Toto sú zatiaľ jediné vlastnosti, ktoré dokážeme pri súčasnom stave techniky zistiť. Ostatné dôležité charakteristiky – zloženie atmosféry, vodstvo, biosféra – sú nám neznáme a keď sa vyskytujú na rôznych vyobrazeniach exoplanét v časopisoch ide len o maliarovu fantáziu.

Alternatívne hviezdne systémy

Pri hľadaní života vo vesmíre sa ľudstvo dlho zameriavalo na hľadanie systémov podobných našej Slnečnej sústave. Zdá sa však, že takéto sú veľmi zriedkavé a preto sa v súčasnosti skúmajú možnosti života v odlišných hviezdnych systémoch.

Dvojhviezdy

Typické odhady hovoria, že 50 % a viac hviezdnych systémov sú dvojhviezdy. Precíznejšie analýzy však tvrdia, že väčšina hviezd existuje samostatne. Vzdialenosť medzi hviezdami v binárnom systéme môže byť menšia než 1 AU (astronomická jednotka), ale aj mnoho AU. V prvom prípade je obývateľnosť planét v takomto systéme veľmi otázna, pretože gravitácia hviezd výrazne narúša obežné dráhy planét. Nie je tiež jasné, či vôbec v takýchto systémoch môžu vzniknúť planéty. Zdá sa však, že plynní obri majú väčšie šance vzniknúť pri dvojhviezdach, než pri samostatných hviezdach. Štúdia simulujúca orbity hypotetických planét v systéme Alfa Centauri tvrdí, že ak by obiehali vo vzdialenosti cca 3 AU od každej z nich, boli by pomerne stabilné.

Masívne hviezdy

Nedávne výskumy dokázali, že okolo masívnych hviezd (cca 100-násobok Slnka) môžu existovať početné planetárne systémy. Navyše sa v nich môžu vyskytovať aj hnedí trpaslíci. Ale hviezdy, ktoré sú čo i len o niečo väčšie ako Slnko, majú pomerne krátku dobu života a predpokladá sa, že za takýto čas je nemožné, aby sa vytvorila fungujúca biosféra, a že okolo nich neexistuje žiadny život. Môžu však byť určitým zdrojom života – pri svojej explózii ako supernovy vyvrhnú do priestoru ťažké prvky, ktoré vznikli v ich vnútri. Týmto materiálom môžu byť obohatené mladšie hviezdy prípadne môže byť použitý na vznik planét alebo organizmov.

Červení trpaslíci

Zistiť obývateľnosť v blízkosti takýchto hviezd je veľmi dôležité, keďže predstavujú cca 70 %-90 % všetkých hviezd v galaxii. Ešte početnejší sú hnedí trpaslíci, ale tí produkujú natoľko málo svetla a tepla, že život pri nich je takmer isto nemožný. Veľkou výhodou červených trpaslíkov oproti väčším hviezdam je ich dlhovekosť. Vďaka pomalému spaľovania svojho jadrového paliva môžu žiť rádovo dlhšie ako ony a tak poskytovať životu na planétach obiehajúcich okolo nich energiu. V súčasnosti sa predpokladá, že celkový objem obývateľných zón okolo všetkých červených trpaslíkov dohromady je rovný objemu obývateľných zón okolo všetkých hviezd podobných Slnku. Je to spôsobené ich veľkým množstvom a navyše tieto teoreticky obývateľné zóny sú k dispozícii dlhšie vďaka dlhovekosti ich materských hviezd.
Veľa rokov boli červení trpaslíci vylučovaní spomedzi hviezd schopných poskytovať obývateľné okolie. Sú veľmi malí (cca 0,1 – 0,6 Slnka), vyžarujú málo energie (0,01 %-3 % výkonu Slnka) a preto planéty musia krúžiť veľmi blízko (rok by na nich trval len pár našich dní). Najnovšie výskumy síce posunuli túto vzdialenosť o 10 % až 30 %, ale stále je to pomerne blízko. Slapové sily hviezd na takto blízko obiehajúcich planétach spôsobia otočenie planéty stále tou istou stranou k hviezde (viazaná rotácia). Na jednej strane planéty bude preto horúco, na druhej mráz. Na rovnomerné rozvedenie tepla po planéte by bola potrebná veľmi objemná atmosféra, ktorá by však zároveň znemožňovala dopadanie svetla na povrch a zabránila tak fotosyntéze. Určitá šanca by sa naskytla v prípade, ak by okolo hviezdy krúžil plynný obor, okolo ktorého by obiehal menší mesiac, na ktorom by sa mohol vyvinúť život. Najnovšie výskumy však tvrdia, že na rozvedenie tepla by stačilo cca 10 % zemskej atmosféry, (ak by obsahovala CO₂ a H₂O). Takto by fotosyntéza ešte mohla fungovať, voda by však bola na odvrátenej strane stále zamrznutá. Niektoré výskumy naznačujú, že voda by mohla cirkulovať aspoň v dostatočných hĺbkach v oceánoch a azda by na takýchto planétach mohli prežívať určité formy rastlín.
Červení trpaslíci vysielajú žiarenie prevažne v infračervenej oblasti, kým pozemské rastliny na fotosyntézu využívajú viditeľné svetlo. Niektorí vedci sa domnievajú, že živé organizmy by preto museli závisieť od chemosyntézy, podobne ako niektoré pozemské baktérie žijúce na dne oceánov. Navyše nedostatok ultrafialového žiarenia spôsobí deficit ozónu, ktorý je potrebný na atmosférickú dynamiku a ochranu. Fotosyntéza na odvrátenej strane by bola nemožná. Na privrátenej strane by kvôli viazanej rotácii planéty k hviezde existovali oblasti stále vystavené svetlu alebo tieňu a neexistovala by noc. Tento stav by síce rastlinám na privrátenej strane kompenzoval slabé žiarenie hviezdy, keďže potrebnú dávku žiarenia by získali vďaka dlhšiemu času jeho dopadu, nie je však jasné, či by rastliny dokázali žiť na neustálom svetle.
Veľkou nevýhodou červených trpaslíkov je nestabilita. Ich jas ovplyvňujú hviezdne škvrny, ktoré môžu znížiť jas o cca 40 %, alebo sa jas môže v priebehu pár minút zvýšiť až dvojnásobne. Takéto „blikanie“ veľmi nepriaznivo vplýva na živé organizmy a poškodzuje atmosféru. Dochádza k nemu hlavne počas prvých 1,2 miliardy rokov života hviezdy. Ak by planéta vznikla niekde ďaleko a až neskôr sa dostala k červenému trpaslíkovi, mohla by si zachovať rýchlu rotáciu a zároveň by hviezda mohla poskytovať stabilné (i keď slabé) žiarenie.
Vzhľadom na extrémne pomalú viazanú rotáciu nemôžu planéty červených trpaslíkov vytvoriť efekt geodynama a produkovať dostatočné magnetické pole, ktoré by ich chránilo pred ionizujúcim žiarením z vesmíru.

Kritika hypotézy

Kritiku hypotézy zriedkavej Zeme je možné rozdeliť do niekoľkých základných kategórií:

Iné nastavenie životného prostredia

Jedným z najvšeobecnejších a najpádnejších kritických argumentov je tvrdenie, že je možné, že iné nastavenie viacerých podmienok môže umožňovať existenciu našej formy života a tak sa zvyšuje pravdepodobnosť objavenia sa a existencie života vo vesmíre. Táto myšlienka je aplikovaná na viaceré body hypotézy zriedkavej Zeme.
Napríklad kritika úzkej oblasti pre obývateľnú zónu spomína známy fakt, že prítomnosť niektorých chemikálií vo vode (napríklad soľ alebo amoniak) pôsobí protimrazovo a udržiava ju v tekutom stave napriek nízkej teplote. V kombinácii so skleníkovým efektom sa tak môže vytvoriť (v určitých hraniciach) obývateľné prostredie aj napriek tomu, že samotná planéta nie je priamo v obývateľnej zóne. Posledné výskumy naznačujú, že napríklad mesiac Európa planéty Jupiter má pravdepodobne podpovrchový oceán kvapalnej vody, kde by mohol existovať život aj napriek tomu, že samotný Jupiter je mimo obývateľnej zóny. Astronóm Carl Sagan sa domnieval, že selekčné tlaky môžu v priebehu evolúcie uprednostniť živé organizmy, ktoré budú prispôsobené takémuto prostrediu. 
Podobne, špecifické podmienky na nejakej planéte obiehajúcej červeného trpaslíka (zloženie atmosféry a jej hrúbka) pravdepodobne môžu umožňovať existenciu našej formy komplexného multicelulárneho života. 
Aj veľkosť a hmota planéty nemôže byť pri posudzovaní obývateľnosti braná samostatne. Napríklad Jupiterov mesiac Io je veľmi malý, ale vulkanicky je veľmi aktívny – pravdepodobne aj vďaka slapovým javom spôsobeným tým, že obieha veľmi blízko okolo svojej planéty. Azda by teda mohol byť obývateľný vďaka svojmu vnútornému teplu, hoci leží ďaleko od Slnka a nie je jasné, ako by fungovala biosféra (napr. fotosyntéza) pri takomto pomerne slabom svite. Väčšie planéty majú hustejšiu atmosféru, čo zasa zvyšuje tlak a v kombinácii so skleníkovým efektom aj teplotu na povrchu. Preto ich obývateľná zóna leží ďalej od hviezdy. Podobne majú pravdepodobne veľké železné jadro a teda aj silné magnetické pole, ktoré ich chráni pred radiáciou, ale zase na vytvorenie tohto poľa je potrebná pomerne rýchla rotácia, takže treba posudzovať všetky tieto parametre súčasne.
Teda aj takéto iné vhodné nastavenia životných prostredí pre komplexné, multicelulárne formy života tiež vyžadujú „šťastnú“ súhru niekoľkých podmienok. V celkovom rozsahu však zvyšujú naše šance na nájdenie mimozemského života. Zatiaľ však neboli urobené presnejšie odhady, nakoľko pravdepodobný a častý je vo vesmíre výskyt takýchto iných nastavení, ktoré by eventuálne umožnili vznik a trvalú udržateľnosť živých organizmov. Ďalší vedci tvrdia, že hoci už vyvinutý život môže byť schopný prežiť v nehostinných podmienkach (napr. na mesiaci Europa), je málo pravdepodobné, že by bolo možné, aby sa tam aj vyvinul.

Dopady mimozemských telies

Niektorí vedci tvrdili, že obrie planéty majú extrémne dôležitú funkciu pre obývateľnosť iných planét a síce, že svojou obrovskou gravitáciou „zachytávajú“ rôzne asteroidy, meteoroidy a podobne, ktoré by inak svojím dopadom spôsobili zničenie života. Pre Zem sa za takéto „štíty“ považovali Jupiter, Saturn a Mesiac. V súčasnosti je toto tvrdenie predmetom ďalších výskumov. Menej polemík vyvoláva tvrdenie, že Jupiter a Saturn v minulosti spôsobovali výkyvy dráh asteroidov a ľadových telies, ktoré dopadali na Zem a tak ju obohacovali o dôležité prvky a vodu.

Časté omyly

Diskusia o hypotéze je sťažená aj preto, lebo autori jasne nedeklarovali, čo presne chápu pod pojmom život – či výhradne našu formu alebo pripúšťajú aj niektoré iné, dosiaľ neobjavené. Navyše dosiaľ všeobecne nepanuje úplný konsenzus v otázke čo vlastne život je a aká je jeho presná definícia.
Teória býva často mylne zamieňaná za podobné tvrdenia, s ktorými nemá nič spoločné. Napríklad, že Zem je dokonale prispôsobená pre život, že jediný možný život je na báze uhlíka respektíve vody, že jediné miesta vhodné pre život musia byť takmer kópiou Zeme, že život na Zemi dosiahol vrchol, že ak je Zem unikátna, musí obsahovať nejakú unikátnu podmienku nevyhnutnú pre život, ktorá sa nikde inde nevyskytuje a podobne. Kritici následne poukazujú na nedávne (2011) objavy planét podobných Zemi (Kepler-22b, Gliese 581 g), na možnosť existencie inej formy života než je náš alebo upozorňujú na drsnosť životných podmienok na rôznych miestach Zeme, na ktorých však predsa žijú rôzne extrémofilné organizmy. Teória sa však nesnaží vyvrátiť existenciu planét, ktoré v niektorých ohľadoch pripomínajú Zem, ani vylúčiť existenciu organizmov žijúcich v nehostinných podmienkach. Jej autori tvrdia, že kým mikrobiologický život môže byť vo vesmíre pomerne bežný, súhru viacerých vhodných podmienok na objavenie sa našej formy komplexného multicelulárneho a dokonca inteligentného života na iných miestach vo vesmíre považujú za veľmi zriedkavý jav.
Častou pripomienkou kritikov je tiež poukazovanie na možnosť nejakej inej formy života vo vesmíre než je naša – napríklad na báze niektorej alternatívnej biochémie. Takéto ponímanie života je rozšírením rozsahu hypotézy zriedkavej Zeme a preto prináša zvýšenie pravdepodobnosti nájdenia mimozemského života. V súčasnosti však predstavujú alternatívne biochémie vysoko špekulatívnu oblasť vedy a postrádajú experimentálne dôkazy. Ak má ísť o komplexný, inteligentný a dokonca technicky vyspelý mimozemský život, tiež bude na svoje objavenie sa a ďalší vývoj vyžadovať množstvo vhodných podporných podmienok. Takže opäť existuje veľmi nízka pravdepodobnosť uskutočnenia sa takejto zhody okolností a teda aj takéto miesta budú vo vesmíre veľmi zriedkavé.