惑星の居住可能性
知られている限り、赤色矮星の生み出す放射のほとんどは赤外線であるという点も、光合成を考える上で複雑な箇所だろう。地球上では光合成のプロセスは可視光に依存している。だが、このシナリオには潜在的にプラスとなるものがある。例えば、多数の地球の生態系は光合成よりも、赤色矮星系でも可能であるだろう化学合成に依存している。また、主星が静止した位置にあることは、植物が日陰/日向の変化により太陽の方向へ葉を向けたり、光合成で夜間のエネルギーを蓄えたりする必要を取り除く。朝晩の弱い光も含めた昼夜のサイクルが無いことから、与えられた放射のうち、遥かに多くのエネルギーが利用できるだろう。
赤色矮星は、より安定した大きな星々よりも、はるかに激しく変化しやすい(大部分の赤色矮星は変光星の一種であるフレア星に属すると考えられている)。しばしば数ヶ月にわたり光量が40%まで薄暗くなるほどの黒点に覆われ、また別の時には数分間に渡り明るさが倍になるほどの巨大なフレアを放射する。そのような変化は生命にとても多くのダメージを与えるだろう。けれども、突然変異率の増加や気候条件の急激な変化により、進化への刺激となるかもしれない。一方で、強いフレアは大気に厚いオゾン層をもたらし、生命に対するフレアの影響を減少させるという考え方もある。
とはいえ、赤色矮星は生命が住む場所として、他の恒星を超える一つの大きな利点も持つ。長い間存在し続けることである。人類が地球に現れるまで45億年がかかり、生命は知られている限り、少なくとも地球形成から5億年以上経ってから見られるようになった。この点、赤色矮星は大型の恒星と比べて核反応がはるかに遅いため、短くても約1000億年、長ければ10兆年以上にもわたって存在することができると推測されている(ちなみに太陽の寿命は約100億-120億年)。これは、生命がより長期間発展し、より長期間生き残る可能性が高いことを意味する。さらに、どこか特定の赤色矮星の周りのハビタブルゾーンで惑星が見つかる確率はほんのわずかだとしても、その数の多さから、全ての赤色矮星のHZを合計した量は、全ての太陽のような恒星のHZを合計した量に匹敵する。2014年現在、赤色矮星のハビタブルゾーンに位置する地球型惑星は複数発見されており、中でもケプラー186fは極めて地球に近いサイズの惑星である。
太陽より小さいものの、赤色矮星より大きい橙色矮星(K型主系列星)の周りを公転する惑星については、より地球に近い安定した環境となるため、生命が存在する可能性はより高いと分析されている。また、橙色矮星の寿命は赤色矮星よりも短いものの、太陽よりはずっと長く、約200億-1000億年に及ぶと推測されているため、この点においても惑星に生命が存在する可能性は太陽と同等またはそれ以上に高いとも言える。
グッド・ジュピター(良い木星)とは、太陽系の木星のような巨大ガス惑星で、ハビタブルゾーンを壊さないよう離心率が小さく、恒星から十分遠く離れた、だが内側の地球型惑星を二つの重大な点で"保護"するのに十分な程度に近い軌道を持っている。一つ目は、内側の惑星の軌道が安定するのを助け、それにより気候を安定させることである。二つ目は、彗星や小惑星が内部太陽系に入り込み、破壊的な衝突の原因となるのを引き止めることである。木星の軌道は、地球と太陽の間の距離の5倍ほどのところにあり、他の惑星系でも木星型惑星がこれに近い軌道にあれば同様の働きをすると考えられる。木星の"番人"の役割は、1994年のシューメーカー・レヴィ第9彗星との衝突の時にドラマチックに例証された。彗星は、木星の重力に捕らわれなければ内部太陽系に入り込んでいたかもしれない。
しかし現実はより複雑である。木星は、長周期彗星が地球に衝突する頻度を減少させるが、地球へ衝突する天体のうち長周期彗星が占める割合は5%に過ぎず、大部分は小惑星や短周期彗星である。木星は、短周期彗星や小惑星を軌道から取り除く一方、太陽系の内側に散乱して衝突頻度を増加させる働きも持ち、そのどちらの効果が上回るかは、木星の軌道や質量などの条件によって異なる。例えば、木星の質量が現実の数分の1(土星質量程度)の場合は地球への天体衝突頻度は大きく上昇するが、木星質量が現実の0.15倍以下であれば天体衝突頻度は減少に転じるという結果がシミュレーションによって示されている。
木星は、その内側にある地球型惑星の揮発性物質の含有率に重要な影響を及ぼしたと考えられている。一つの考え方として、木星は周辺にある氷天体を内側に向けて散乱し、地球に水を供給した、というものがある。しかし、地球型惑星集積のシミュレーションは、木星は実際には正反対の役割を果たしたことを示している。木星が存在するモデルと存在しないモデルのシミュレーション結果を比較すると、明らかに前者の方が水の少ない乾燥した地球型惑星が形成される。これは、木星は内側に向けて供給するより多くの天体を惑星系から放出し、地球がそれらの氷に富んだ天体を取り込む機会を失わせるためである。
また、科学者は銀河の特定の領域(銀河系のハビタブルゾーン:GHZ)は、他の場所と比べて生命によく適している可能性があるとも考えている。太陽系の存在する、銀河系の縁に位置するオリオン腕は、生命に好意的な場所だと考えられている。
球状星団の中ではない。過剰な放射線や軌道の変動のため、高い恒星密度は生命にとって有害である。また、球状星団は主に古い金属に欠けた恒星から成り立っている。
活発なガンマ線の供給源が近くにない。
銀河中心の近くではない。高い恒星密度は電離放射線の見込みも増やす(例えば、マグネターや超新星)。また、超巨大ブラックホールが銀河の中心に横たわっていると信じられており、これは近くの天体にとって脅威となるかもしれない。
銀河の中心を回る太陽の円軌道は、銀河の螺旋の腕から外れ、猛烈な放射線と重力により崩壊してしまうかもしれない危険から、引き止めている。
したがって、相対的に孤立した恒星であることは、生命を宿す系にとって必要なことである。もし太陽が他の系と込み合っていれば、生命の機会に致命的なほど近くに危険な放射線源がある可能性も、著しく増加する。さらに、近隣の恒星はオールトの雲やエッジワース・カイパーベルトのような様々な天体の軌道を乱し、内部太陽系に大災害をもたらすかもしれない。
恒星が集まることは居住可能性にとって不利だと証明されたが、極端な孤立も同じである。太陽と同じくらい金属に富んだ恒星は、おそらく相対的な金属量の低下や一般的な恒星の形成物の欠乏により、銀河系の最も外側の領域では形成されないだろう。したがって、太陽系があるような"郊外"の場所が、銀河の中心や最遠よりも望ましい。
生命の出現を助ける興味深い追加要素として、生命それ自身が形成された後、自分自身が居住可能性の要素となるという考えがある。地球の有力な例として、古代のシアノバクテリアによる酸素の生産と、その先の光合成植物の登場、それによる地球大気の根本的な変化が挙げられる。この酸素は、後に動物種の呼吸に重要であることが証明された。
この生命とその後の居住可能性の間の相互作用は、様々な検討をされている。ガイア仮説(ジェームズ・ラヴロックにより1975年に開拓された地球生命圏の科学的なモデル)では、生命はその存続に都合が良いようにそれ自身が惑星の環境を作るのを助け、適切な状態に育て維持していくと主張している。最も劇的な考えでは、惑星のシステムはある種の生物のように振舞うともしている。最も成功している生命は、空気や水、それに土の構成を、その存在の継続をより確実なものとするため変化させる。この考えは、受け入れられている生態学の法則の延長で、議論を呼んでいる。
生物相により示されたこの見解は、非科学的で検証できないものであると反論されることもある。しかしながら、より主流の研究者もラヴロックにより含蓄された目的論を必然的に受け入れることなく、関連する結論にたどり着いた。デビッド・グリンスプーンは、惑星に既に存在する生命は、居住可能性の構成に関する理解と分けることはできないという"Living Worlds仮説"を提案した。この説では、地質学的にも気象学的にも生きた惑星は、生物学的にも生きており、惑星とその生命は一緒に発展するだろうとしている。
2004年のギエルモ・ゴンザレスとジェイ・リチャーズの著書The Privileged Planetでは、惑星の居住可能性と宇宙の残りを観測した結果との間の関係を検討している。地球の生命は"特権的"な立場にあるというこの考えは、哲学的な意味、特にコペルニクス原理に違反することから、議論となっている。