地球殊異假說

在行星科学和天体生物学中，稀有地球假说或称地球殊异假说（英语：Rare Earth hypothesis）认为地球上多细胞生物的形成需要不同寻常的天体物理及地质事件和环境的结合。“地球殊异”（Rare Earth）这一词来自于一本由彼得·瓦尔德（Peter Ward ）和唐纳德·E·布朗尼（Donald E. Brownlee）所著的《地球殊异：为何复杂生命在宇宙中并不普遍？》（Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe，台湾译名：“地球是孤独的：从天文物理学、太空生物学、行星科学探索生命诞生之谜”）一书。
地球殊异假说是与卡尔·萨根及法兰克·德雷克提出的平庸原理恰恰相反的概念。平庸原理认为地球只是位于普通的棒旋星系非异常区域内的一个普通的行星系统中的一颗普通的岩石行星，因此整个宇宙中充斥着复杂生命。瓦尔德等人却指出像地球、太阳系和我们位于银河系的区域这样拥有适宜复杂生命生存的行星、行星系统和星系区域是非常稀少的。

为何复杂生命可能很稀少

地球殊异假说指出复杂生命的形成需要多种偶发条件的结合。这些条件包括了星系适居带、拥用类似条件的行星系统、行星大小、拥有一颗巨大天然卫星（比如月球）的有利条件、行星拥有磁圈和相应的板块运动、岩石圈、大气圈以及海洋、巨大冰川及小行星撞击等作用和影响。
相同的，以尺度和几率的角度与视野来观察，地球属于适居带的行星，拥有且满足一切生物物种维持生命、生存和演化的所有条件，然而事实上从地球历史中的显生宙开始至今，在这长达五亿多年的岁月间和数百万的生物物种中，只有一个物种成功的演化成为高等智慧生命－“人类”，而非多种多元的高等智慧生物并存于地球上，这显示了在“相同条件”下，“高等智慧生命”并非如此的轻易出现和存在。同地球殊异假说一般，这或许为费米悖论提供了一个答案。

行星系统

能孕育恒星的星云同样也能孕育出类似于木星和土星的低金属气体行星。但类木行星没有复杂生命生存所需的固体表面（虽然它们的卫星可能具有固体表面）。瓦尔德和布朗尼认为支持复杂生命生存的行星系统应或多或少类似我们的太阳系，包括拥有固体表面的内行星和气态的外行星。但最近的研究对这种看法表示质疑。

木星的不确定因素

在瓦尔德和布朗尼成书的时候，对类木行星的看法是它们能够使小行星远离孕育生命的行星，使它们免遭小行星的撞击。但是新近的电脑模拟显示实际情况更为复杂。比起被木星阻止的小行星撞击数量，它所引发的小行星撞击次数更是三倍以上。如把木星换成土星大小的天体，则大约引发两倍的小行星撞击次数。

公转妨碍

气体行星不能太靠近一颗孕育生命的天体，除非该天体是它的卫星，否则气体行星会妨碍那颗天体的公转。此外，气体行星数量越多、质量越大，造成的不确定性影响也会越大。
牛顿运动能造成行星公转混乱，特别是在一个有高轨道离心率的巨大气体行星的行星系统中。
出于稳定公转的因素的考虑，拥有近距离围绕母星公转的巨大气体行星（称之为“热木星”）的行星系统被排除适居的可能。人们相信在热木星形成时它们距离母星比现在远得多，但随后迁移到当前的公转轨道。在此过程中，它们可能已灾难性地妨碍了所有位于适居带内的行星的公转轨道。

行星体积

一颗体积过小的行星不能维持足够的大气层及拥有大面积的海洋。它更倾向于拥有崎岖的地表，比如高山和深谷。它们的地核会迅速冷却。它们的板块运动也无法像大的行星那样维持长久或者完全没有板块运动。
根据亚利桑那大学的天文学家麦克尔·梅尔（Michael Meyer），像地球这样的岩石行星在宇宙中可能是普遍的：
我们的观测显示在20%到60%的类似太阳的恒星中，有证据表明其岩石行星的形成过程和形成地球的过程无不相似之处，这是非常令人兴奋的。
 — 麦克尔·梅尔
麦克尔所在的研究小组在新形成的类似太阳的恒星附近发现宇宙尘埃，他们把这看作是形成岩石行星的副产品。

巨大的天然卫星

在太阳系中，像月球这样的天然卫星并不寻常，因为在地球以外的其他岩石行星之中有的没有自己的卫星（比如水星和金星），而有的只拥有很小的天然卫星（比如火星）。
大碰撞说推测月球的形成是一颗具有火星大小的天体和早期的地球相撞的结果，该撞击给予了地球转轴倾角及自转速度。快速的自转减少了地球每日的气温变化率并使光合作用维持下去。地球殊异假说进一步指出转轴倾角（相对于轨道平面）既不能过大也不能过小。一颗转轴倾角过大的行星会遭遇极端的气候季节性变化。反之，一颗转轴倾角过小的行星则缺乏促进生命演化的季节性变化。就这一点上来说地球是“恰到好处”。巨大的天然卫星的重力作用还可以稳定行星的转轴倾角。要是没有这种作用，转轴倾角的变化将是很混乱的，可能造成陆地上无法诞生复杂生命。
如果地球没有月球这样的天然卫星，仅靠太阳的重力作用，海洋的潮汐变化将很小。
行星的巨大天然卫星可以通过潮汐力对行星地壳的作用增加行星上板块运动的可能性。另外在缺乏非均匀性地壳的情况下也可能不会产生引起板块运动所需的大规模地幔对流。但是有来自火星的证据表明，即使没有上述机制的作用，以前在火星上仍存在过板块运动。
如果巨大天体的撞击是行星获得巨大天然卫星的唯一方式，那么处在环绕恒星的适居带内的行星就需要构成一个双行星系统以便撞击天体具备足够大能造就巨大天然卫星的条件。像这样的撞击天体也未必能够形成。

板块运动

除非行星的化学构成使板块运动成为可能，行星上不会发生任何的板块活动。目前所知的板块运动所需的持久热能是来自行星内部深层的辐射。行星上的大陆也必是由漂浮在更稠密的玄武岩之上的花岗岩所构成。泰勒（Taylor）强调俯冲带（板块运动的必要部分）需要丰富水源的润滑作用。在地球上，俯冲带只存在于海洋的底部。

惯性交替事件

许多证据表明寒武纪大爆发时期大陆漂移非常频繁。事实上，大陆能在不到1,500万年的时间内从北极移到赤道或从赤道移到北极。Kirschvink等人提出了以下有争议的见解：相对于自转轴的大陆质量的分布不均衡导致地球自转轴90°变化。这种结果造成气候和洋流在短期内发生剧烈变化并影响整个地球。他们把这称之为“惯性交替事件”（Inertial Interchange Event），这种情形尚未被科学所证明，如果真发生了也是极不寻常。假如这样的事件是比多孔动物门和珊瑚礁更复杂的生物发展所需要的，我们有了另一个为何复杂生物在宇宙中不多见的理由。

误解

地球殊异假说常被误认为“宇宙中只有地球才有智慧生命”。但实际上，该假说只是认为类似地球的星球和智慧生命在宇宙中非常稀少，认为银河系中有智慧生命的星球只有几颗至几千颗，不同于其他乐观估计的几千万颗。因此，即使将来发现了智慧生命的星球，只要其总数非常稀少，地球殊异假说仍有可能是对的。

批评

对地球殊异假说的批评来自以下不同方面。

太阳系外行星很普遍

截至2018年底，已知的太阳系外行星超过了3,800颗，而且新发现的行星数量还在不断增加。美国卡内基科技大学的天文学家亚伦·博斯（Alan Boss）估计单银河系中的岩石行星就可能有一千亿之多。博思博士相信在这些行星之中有许多存在着简单生命形态并且在银河系中可能存在数以千计的文明。博思博士猜测类似太阳的恒星平均拥有一颗类似地球的行星。
爱丁堡大学的研究人员尝试找出宇宙中究竟有多少智慧文明。研究指出智慧文明可能有数千个。
但是，迄今为止发现的所有系外行星中，只有1颗（Gliese 581 g）与地球类似，因此，类似地球的行星在系外行星中的数量只1/500左右，仍然是十分稀有的。而且，迄今为止发现的所有其他行星系统都与我们的太阳系大相径庭。

生物演化

地球殊异假说的核心是生物演化：微生物在宇宙中可能很常见但高级生命却未必。西蒙·莫里斯（Simon Conway Morris）是到今为止唯一一位谈到地球殊异假说的演化生物学家。地球殊异假说认为复杂生命只能在类似地球的行星或行星合适的卫星上演化。包括杰克·科恩（Jack Cohen）在内的部分生物学家相信这种假设带有局限性而且是不可想象的，他们把假说视为是一种循环论证。根据天文学家大卫·达林（David Darling）的观点，地球殊异假说既不是假说也不是推测，它只是阐述了地球上的生命是如何发展的。