A habitabilidade de um planeta é a medida da capacidade de um corpo astronômico de se desenvolver e acomodar a vida . Este conceito pode, portanto, ser usado em particular para planetas e seus satélites naturais .
De acordo com os conhecimentos adquiridos com o estudo da biologia terrestre, os elementos necessários à manutenção da vida são uma fonte de energia acoplada à matéria mobilizável, sabendo-se que diferentes modelos são propostos em apoio à origem da vida . No entanto, a noção de habitabilidade como “possibilidade de acomodação da vida” é intrinsecamente limitada pela comparação com as condições biológicas terrestres, o que implica que vários outros critérios de natureza geofísica , geoquímica e astrofísica sejam respeitados. Na medida em que a existência de vida extraterrestre é desconhecida, a habitabilidade de um planeta é em grande parte uma extrapolação das condições terrestres e características gerais que parecem favoráveis para o desenvolvimento da vida no Sistema Solar . Em particular, a água líquida é considerada um elemento essencial para um ecossistema viável. A pesquisa nesta área, portanto, cai sob a planetologia e astrobiologia .
A ideia de que outros planetas além da Terra podem acomodar a vida é antiga. Ao longo da história, o debate foi tanto filosófico quanto científico . O fim do XX ° século foi palco de duas grandes descobertas. Em primeiro lugar, a observação e exploração por sondas de planetas e satélites do Sistema Solar forneceram informações essenciais que permitiram definir critérios de habitabilidade e comparações geofísicas entre a Terra e outros corpos celestes. Por outro lado, a descoberta de planetas extrasolares , que começou em 1995 e tem se acelerado desde então, foi o segundo ponto de inflexão importante. Ela confirmou que o Sol não é a única estrela a abrigar planetas e ampliou o escopo da pesquisa de habitabilidade além do Sistema Solar.
Definir a noção de “habitabilidade de um planeta” começa com o estudo das estrelas . A habitabilidade de um planeta depende em grande parte das características do sistema planetário (e, portanto, da estrela) que o abriga. Durante o projeto Phoenix do programa SETI , os cientistas Margaret Turnbull e Jill Tarter desenvolveram a noção de HabCat (para Catálogo de sistemas estelares habitáveis) em 2002 . O catálogo foi criado a partir da extração das 120.000 estrelas mais próximas da Terra do catálogo Hipparcos . Então, uma seleção mais precisa tornou possível isolar 17.000 HabStars . A escolha dos critérios foi um bom ponto de partida para entender quais características astrofísicas são necessárias para acomodar planetas habitáveis.
A classe espectral de uma estrela indica a temperatura da fotosfera , que para estrelas da sequência principal está relacionada à sua massa. Atualmente, estima-se que a faixa espectral apropriada para estrelas capazes de hospedar sistemas portadores de vida ( HabStars ) é do início da classe " F " ou " G " a "mid- K ". Isso corresponde a temperaturas que variam de pouco mais de 7.000 K a um pouco mais de 4.000 K. O Sol, uma estrela da classe G2, está propositalmente no meio dessa faixa. Estrelas deste tipo têm uma série de peculiaridades que são importantes do ponto de vista da habitabilidade dos planetas:
Essas estrelas não são nem "muito quentes" nem "muito frias" e queimam o tempo suficiente para que a vida tenha a chance de aparecer. Este tipo de estrela provavelmente constitui 5 a 10% das estrelas em nossa galáxia . Por outro lado, a questão de saber se as estrelas menos luminosas, ou seja, aquelas entre o final da classe K e a classe M (as anãs vermelhas ), também têm probabilidade de hospedar planetas habitáveis permanece em aberto. No entanto, é crucial, porque a maioria das estrelas é desse tipo.
A zona habitável (HZ em inglês ) é uma área teórica próxima à estrela na qual todos os planetas presentes poderiam ter água líquida em sua superfície. Depois de uma fonte de energia, a água líquida é considerada o elemento mais importante para a vida, em grande parte devido ao papel que desempenha na Terra. É possível que isso seja apenas um reflexo de um preconceito devido à dependência de água das espécies terrestres. Se formas de vida fossem descobertas em planetas onde a água está ausente (por exemplo, na amônia ), o conceito de zona habitável teria que ser radicalmente revisado e até mesmo inteiramente descartado por ser muito restritivo.
Uma sala de estar "estável" tem duas particularidades. Primeiro, sua localização deve variar pouco com o tempo. A luminosidade das estrelas aumenta com a idade e uma determinada zona habitável se afasta da estrela à medida que ela avança. Se essa migração for muito rápida (por exemplo, para uma estrela supermassiva), os planetas ficam na zona habitável por um período muito curto, o que reduz muito a probabilidade de desenvolvimento de vida lá. Determinar a zona habitável e seu deslocamento durante a vida da estrela é muito difícil: feedbacks , como os devidos ao ciclo do carbono, tendem a compensar o impacto do aumento da luminosidade. Assim, como a evolução da estrela, as suposições feitas sobre as condições atmosféricas e a geologia do planeta têm uma influência muito grande no cálculo de uma zona habitável. Assim, os parâmetros propostos para calcular a zona habitável do Sol variaram muito à medida que essa noção foi se desenvolvendo.
Então, nenhum corpo de grande massa, como um planeta gasoso gigante, deve estar presente na zona habitável ou próximo a ela: sua presença pode impedir a formação de planetas terrestres . Se, por exemplo, Júpiter tivesse aparecido na região que está atualmente entre as órbitas de Vênus e da Terra, estas provavelmente não poderiam ter se formado ( exceto como um satélite deste planeta ). Enquanto em uma época os cientistas assumiram que a combinação de planeta terrestre em órbitas internas - planetas gigantes gasosos em órbitas externas era a norma, recentes descobertas de planetas extrasolares contradizem essa hipótese. Muitos planetas gasosos gigantes (Júpiter quente) foram encontrados em órbitas perto de sua estrela, eliminando quaisquer zonas habitáveis em potencial. Os dados atuais sobre planetas extra-solares são provavelmente tendenciosos porque planetas grandes com órbitas excêntricas e próximos da estrela são mais fáceis de encontrar do que outros. Até o momento, ainda não foi possível determinar qual tipo de sistema planetário é o mais comum.
Todas as estrelas apresentam variações de brilho, mas a magnitude dessas flutuações é muito diferente de estrela para estrela. A maioria das estrelas é relativamente estável, mas uma minoria significativa é variável e freqüentemente mostra aumentos repentinos e intensos de brilho. Como resultado, a quantidade de energia radiativa recebida pelos corpos em órbita muda drasticamente. Estes últimos são, portanto, maus candidatos para hospedar planetas capazes de acolher vida, na medida em que fortes mudanças nos fluxos de energia teriam um impacto negativo na sobrevivência dos organismos. Por exemplo, seres vivos adaptados a uma determinada faixa de temperatura provavelmente teriam dificuldade em sobreviver a grandes variações de temperatura. Além disso, as explosões de luz são geralmente acompanhadas pela emissão de doses massivas de raios gama e raios X , radiações que podem ser letais. As atmosferas dos planetas poderiam mitigar tais efeitos (um aumento de 100% na luminosidade solar, ou uma duplicação , implica apenas um aumento primário de "apenas" ~ 20% na temperatura (absoluta) na Terra, ou ~ 50 ° C ), mas também é possível que tais planetas não sejam capazes de reter sua atmosfera porque a forte radiação que os atinge repetidamente pode dispersá-los.
O Sol não conhece este tipo de variação: durante o ciclo solar , a diferença entre as luminosidades mínima e máxima é de cerca de 0,1%. Há evidências significativas (e contestadas) de que as mudanças na luminosidade do Sol, embora pequenas, tiveram um efeito significativo no clima da Terra durante o período histórico . A Pequena Idade do Gelo pode ter sido causada pelo declínio da luz solar durante um longo período de tempo. Assim, não é necessário que uma estrela seja uma estrela variável para que suas mudanças na luminosidade afetem a habitabilidade. Entre os análogos solares conhecidos, o que mais se assemelha ao Sol é o 18 Scorpii . A grande diferença entre as duas estrelas é a amplitude do ciclo solar, que é muito maior do que 18 Scorpii, o que diminui muito a probabilidade de que vida possa se desenvolver em sua órbita.
Se os elementos mais abundantes em uma estrela são sempre hidrogênio e hélio , há uma grande variação na quantidade de elementos metálicos (na astronomia, chama-se "metal" ou qualifica-se como "metálico" qualquer elemento mais pesado. Do que o hélio) que eles contêm . Uma alta proporção de metais em uma estrela corresponde à quantidade de elementos pesados presentes no disco protoplanetário inicial. De acordo com a teoria da formação de sistemas planetários dentro das nebulosas solares , uma pequena quantidade de metais na estrela diminui significativamente a probabilidade de formação de planetas ao seu redor. Qualquer planeta que se formou em torno de uma estrela pobre em metais é provavelmente de baixa massa e, portanto, seria desfavorável à vida. Estudos espectroscópicos de sistemas em que exoplanetas foram encontrados confirmam a relação entre um alto nível de metais e a formação de planetas: "estrelas com planetas, ou pelo menos com planetas semelhantes aos que encontramos agora, são claramente mais ricas em metais do que estrelas sem um companheiro planetário ”. A influência da metalicidade é discriminativa quanto à idade potencial das estrelas habitáveis: estrelas formadas no início da história do universo têm baixos níveis de metais e uma probabilidade correspondente de receber companheiros planetários.
As estimativas atuais sugerem que pelo menos metade das estrelas estão em sistemas binários , o que complica seriamente o delineamento da noção de habitabilidade. A distância entre as duas estrelas de um sistema binário está entre uma unidade astronômica e algumas centenas. Se a separação entre as duas estrelas for grande, a influência gravitacional da segunda estrela em um planeta girando em torno da primeira estrela será insignificante: sua habitabilidade não é modificada a menos que a órbita seja fortemente excêntrica (ver hipótese de Nemesis, por exemplo). No entanto, quando as duas estrelas estão mais próximas, o planeta não poderia ter uma órbita estável. Se a distância entre um planeta e sua estrela principal exceder um quinto da distância mínima entre as duas estrelas, a estabilidade orbital do planeta não é garantida. Não é certo que os planetas possam se formar em um sistema binário porque as forças gravitacionais podem interferir na formação dos planetas. O trabalho teórico de Alan Boss, do Carnegie Institute , mostrou que gigantes gasosos podem se formar em torno de estrelas em sistemas binários de maneira semelhante à sua formação em torno de estrelas solitárias.
Alpha Centauri , a estrela mais próxima do Sol, enfatiza o fato de que estrelas binárias não devem ser rotineiramente postas de lado ao procurar planetas habitáveis. Centauri A e B têm uma distância mínima de 11 UA (23 UA em média) e ambos devem ter áreas de habitação estáveis. Uma simulação da estabilidade orbital de longo prazo dos planetas neste sistema mostra que os planetas localizados a cerca de 3 UA de uma das duas estrelas podem permanecer em uma órbita estável (ou seja, o semieixo maior se desvia menos de 5%). A zona habitável de Centauri A seria de pelo menos 1,2 a 1,3 UA e a de Centauri B de 0,73 a 0,74 UA.
A principal suposição feita sobre os planetas habitáveis é que eles são telúricos . Esses planetas, cuja massa seria da mesma ordem de magnitude que a da Terra, são compostos principalmente de silicatos e não retêm camadas gasosas externas de hidrogênio e hélio como os planetas gasosos. Uma forma de vida que residiria nas camadas superiores das nuvens gigantes gasosas não é excluída, embora isso seja considerado improvável devido à ausência de uma superfície sólida, portanto um ambiente fixo preservando a homeostase , a gravidade não é um grande obstáculo. Por outro lado, os satélites naturais de tais planetas podem muito bem acomodar a vida; no entanto, pode muito bem ser que eles exibam uma característica de massa desfavorável: eles raramente poderiam alcançar e exceder a massa de Marte (veja a seção Massa ).
Ao analisar ambientes que provavelmente suportam vida, geralmente distinguimos organismos unicelulares , como bactérias e arquéias, de formas de vida animal mais complexas. A unicelularidade precede necessariamente a multicelularidade em qualquer árvore filogenética hipotética , e o aparecimento de organismos unicelulares não leva necessariamente ao aparecimento de formas de vida mais complexas. As características planetárias listadas abaixo são consideradas essenciais para a vida, mas em todos os casos as condições de habitabilidade de um planeta serão mais restritivas para organismos multicelulares, como plantas e animais, do que para a vida unicelular.
Planetas de baixa massa seriam maus candidatos para hospedar vida por duas razões. Em primeiro lugar, sua gravidade mais fraca tende a tornar sua atmosfera mais tênue. As moléculas constituintes da vida têm uma probabilidade muito maior de atingir a velocidade de liberação e serem ejetadas para o espaço quando impulsionadas pelo vento solar ou por uma colisão. Planetas com atmosferas finas não teriam material suficiente para a bioquímica inicial, teriam pouco isolamento e má transferência de calor através de sua superfície (por exemplo, Marte , com sua atmosfera fina, é mais frio do que a Terra estaria à mesma distância do Sol) e menos proteção contra radiação de alta frequência e meteoróides . Além disso, os planetas menores têm um diâmetro menor e, portanto, maiores proporções superfície-volume do que seus primos maiores. Esses corpos tendem a ver sua energia escapar muito mais rapidamente após sua formação e, portanto, têm pouca atividade geológica. Eles não têm vulcões , terremotos e atividade tectônica que fornecem elementos de sustentação de vida para a superfície e moléculas reguladoras de temperatura (como dióxido de carbono ) para a atmosfera .
O termo "baixa massa" é apenas relativo: a Terra é considerada de baixa massa quando comparada aos planetas gigantes do Sistema Solar, mas é o maior, mais massivo e denso dos planetas terrestres. É grande o suficiente para que sua gravidade mantenha sua atmosfera e seu núcleo líquido continue ativo e quente, gerando atividade geológica na superfície (a decadência de elementos radioativos no coração do planeta é a outra fonte de calor. planetas). Marte, ao contrário, está quase (ou talvez totalmente) inativo e perdeu a maior parte de sua atmosfera. Assim, parece que a massa mínima de um planeta para ser habitável está em algum lugar entre a de Marte e a da Terra (ou Vênus ), ≥ 1/2 da massa da Terra (?).
No entanto, esta regra pode admitir exceções: Io , um satélite de Júpiter menor que os planetas terrestres, tem uma atividade vulcânica devido às restrições geradas pela influência gravitacional de Júpiter. Seu vizinho, a Europa , poderia abrigar um oceano líquido sob sua superfície gelada devido à energia criada pelo campo gravitacional de Júpiter e as interações com Io e Ganimedes . Por uma razão diferente, uma das luas de Saturno , Titã , é de certo interesse: ela reteve uma atmosfera densa e reações bioquímicas são possíveis no metano líquido em sua superfície. Esses satélites são exceções, mas comprovam que a massa não deve ser considerada discriminatória em termos de habitabilidade. Devemos também especificar o que estamos procurando; possibilidade de vida (s), animal microbiano, multicelular ou complexo que pode levar a uma civilização tecnológica.
Finalmente, um grande planeta provavelmente terá um grande núcleo feito de ferro. Este último cria um campo magnético que protege o planeta do vento solar , que na sua ausência tenderia a “erodir” a atmosfera planetária e a bombardear os seres vivos com partículas ionizadas. A massa não é o único elemento a levar em consideração para determinar a existência de um campo magnético. O planeta também deve ter um movimento de rotação rápido o suficiente para produzir um efeito dínamo em seu núcleo.
Tal como acontece com outros critérios, a estabilidade seria essencial para as órbitas e rotação de um planeta para que seja habitável. Quanto maior a excentricidade orbital , maior a flutuação da temperatura na superfície do planeta. Embora se adaptem, os organismos vivos não podem suportar muitas variações, especialmente se cobrir tanto o ponto de ebulição quanto o ponto de fusão do principal solvente biótico do planeta (na Terra, a água). Se, por exemplo, os oceanos de nosso planeta vaporizassem (mesmo parcialmente) e congelassem por sua vez, seria difícil imaginar que a vida como a conhecemos poderia ter evoluído lá. A órbita da Terra é quase circular, sua excentricidade sendo inferior a 0,02. Os outros planetas do Sistema Solar (exceto Mercúrio ) têm excentricidades semelhantes. Os dados coletados sobre as excentricidades dos planetas extrasolares surpreenderam a maioria dos pesquisadores: 90% têm excentricidades maiores que as dos planetas do Sistema Solar, sendo a média de 0,25. Essa característica pode ser devida a um simples viés de observação, pois uma forte excentricidade aumenta a oscilação da estrela e, portanto, facilita a detecção do planeta.
O movimento de um planeta em torno de seu eixo de rotação deve, sem dúvida, respeitar certas características para que a vida tenha chance de evoluir.
A Lua parece desempenhar um papel crucial na regulação do clima da Terra, estabilizando a inclinação do eixo de rotação. Foi sugerido que um planeta cuja inclinação tivesse um movimento caótico não poderia acomodar a vida: um satélite do tamanho da Lua poderia ser não apenas útil, mas até mesmo essencial para permitir a habitabilidade. Esta tese é, no entanto, controversa.
Geralmente acredita-se que toda vida extraterrestre deve ser construída na mesma química da Terra: esta é a tese emergente do chauvinismo do carbono . Os quatro elementos mais importantes para a vida na Terra ( carbono , hidrogênio , oxigênio e nitrogênio ) são também os quatro elementos químicos reativos mais abundantes no Universo. Na verdade, moléculas prebióticas simples, como aminoácidos , foram encontradas em meteoritos e no espaço interestelar . Em massa, esses quatro elementos constituem cerca de 96% da biomassa terrestre. Os átomos de carbono têm uma capacidade incomparável de fazer ligações químicas entre si e formar estruturas grandes e complexas, tornando-os ideais por serem a base dos mecanismos complexos que constituem os seres vivos. A água, composta de oxigênio e hidrogênio, é o solvente no qual ocorrem os processos biológicos e as primeiras reações que levam ao surgimento da vida. A energia da ligação covalente entre os átomos de carbono e os de hidrogênio liberada pela dissociação de carboidratos e outras moléculas orgânicas é o combustível de todas as formas de vida complexas. Esses quatro elementos se combinam para formar aminoácidos, que constituem proteínas, componentes essenciais dos organismos vivos.
As abundâncias relativas de diferentes elementos no espaço nem sempre são semelhantes em planetas diferentes. Por exemplo, dos quatro elementos mencionados acima, apenas o oxigênio está presente em grandes quantidades na crosta terrestre . Isso pode ser parcialmente explicado pelo fato de muitos desses elementos, como hidrogênio e nitrogênio, bem como outras moléculas simples, como dióxido de carbono , monóxido de carbono , metano , amônia e água, serem gasosos em altas temperaturas. Em regiões quentes próximas ao Sol, essas moléculas voláteis não desempenharam um grande papel na formação geológica dos planetas. Eles estavam de fato presos no estado gasoso sob as crostas recém-formadas. Estes são compostos em grande parte por moléculas não voláteis em formas rochosas, como a sílica (uma molécula composta de silício e oxigênio cuja grande abundância na crosta terrestre explica a de oxigênio). A desgaseificação de moléculas voláteis pelos primeiros vulcões teria contribuído para a formação da atmosfera dos planetas. O experimento Miller-Urey mostrou que, com uma entrada de energia, os aminoácidos podiam ser sintetizados a partir de moléculas simples presentes na atmosfera primária.
Mesmo assim, a liberação de gases vulcânicos não pode explicar a quantidade de água nos oceanos da Terra. A maior parte da água necessária à vida, e talvez algum carbono, provavelmente veio do Sistema Solar Externo onde, longe do calor do Sol, foi capaz de permanecer sólida. Cometas e condritos carbonosos colidindo com a Terra no início do Sistema Solar teriam depositado grandes quantidades de água lá, assim como outras moléculas voláteis de que a vida precisa (incluindo aminoácidos). Isso teria permitido o rápido aparecimento de vida na Terra.
Portanto, embora seja provável que os quatro elementos principais estejam presentes em outros lugares, um sistema habitável precisaria de um suprimento contínuo de corpos orbitais para fornecer elementos aos planetas internos. É possível que a vida como a conhecemos na Terra não existisse sem a contribuição de cometas e condritos carbonáceos. A questão de saber se outros elementos poderiam servir como blocos de construção para formas de vida construídas em uma química diferente permanece debatida, no entanto.
O campo magnético da Terra se origina do calor do núcleo da Terra, que o torna parcialmente líquido. Esse calor provém principalmente da radioatividade natural do potássio-40 e das cadeias de decomposição do tório 232 , do urânio-235 e do urânio-238 . Parece que a faixa de conteúdo destes últimos elementos que permite a formação de um campo magnético não é muito ampla, embora observemos uma grande variabilidade deste parâmetro em sistemas estelares próximos.
Determinar a habitabilidade das anãs vermelhas pode ajudar a determinar se a vida é comum no Universo . Na verdade, as anãs vermelhas representam 80 a 85% das estrelas em nossa galáxia, o que corresponderia a aproximadamente "160 bilhões dos 200 bilhões de estrelas da Via Láctea".
Efeito das forças de maréDurante anos, os astrônomos excluíram as anãs vermelhas de sistemas potencialmente habitáveis. Seu pequeno tamanho (entre 0,1 e 0,6 de massa solar) corresponde a reações nucleares extremamente lentas: eles emitem muito pouca luz (entre 0,01 e 3% da do Sol). Qualquer planeta orbitando uma anã vermelha teria que estar muito perto de sua estrela hospedeira para ter uma temperatura de superfície comparável à da Terra: 0,3 UA (um pouco menos que Mercúrio ) para uma estrela como Lacaille 8760 , a 0,032 UA (o ano de tal um planeta duraria seis dias terrestres) para uma estrela como Proxima Centauri . Nessas distâncias, a gravidade da estrela causa rotação síncrona pelo fenômeno de bloqueio gravitacional. Metade do planeta estaria constantemente acesa, enquanto a outra nunca estaria. A única possibilidade de que a vida potencial não esteja sujeita a calor ou frio extremos é o caso de este planeta ter uma atmosfera espessa o suficiente para transferir calor do hemisfério iluminado para o hemisfério noturno. Por muito tempo, presumiu-se que uma atmosfera tão densa impediria a luz da estrela de atingir a superfície, tornando a fotossíntese impossível.
Descobertas recentes , Entretanto, tendem a desafiar essa visão. Estudos feitos por Robert Haberle e Manoj Joshi, do Ames Research Center da NASA, mostraram que a atmosfera de um planeta em torno de uma anã vermelha só precisaria ser 15% mais espessa do que a Terra para permitir que o calor da estrela se difundisse na face nunca acesa. A água permaneceria congelada neste rosto em alguns de seus modelos. Além disso, esta margem é totalmente compatível com a fotossíntese. Martin Heath, do Greenwich Community College, mostrou que a água do mar também poderia circular sem congelar inteiramente no lado sombreado se os oceanos fossem profundos o suficiente naquela face para permitir o livre movimento da água sob a camada de gelo localizada na superfície. Portanto, um planeta com oceanos e atmosfera apropriados orbitando uma anã vermelha poderia, pelo menos em teoria, hospedar vida.
Além disso, outro fator provavelmente contornará os efeitos da proximidade necessária da estrela e, portanto, o efeito de suas marés: um exoluno localizado na órbita de um grande planeta (por exemplo: um gigante gasoso ) estará sujeito a bloqueio gravitacional com o próprio planeta e não com a estrela; portanto, o exoluno poderia se beneficiar de um ciclo diurno e noturno correspondente ao seu período de rotação ao redor do planeta, e perturbado pelos eclipses produzidos regularmente por este mesmo planeta. No caso de o planeta estar localizado na zona habitável da anã vermelha , por exemplo após a migração planetária , o próprio exoluno estaria localizado na zona habitável , mas sem bloqueio gravitacional com a anã vermelha . Tal exolune teria uma órbita estável, desde que o seu período de rotação em torno do planeta é inferior a cerca de 1/9 th do período de rotação deste mesmo planeta em torno de sua estrela. No entanto, muita proximidade com o exoluno poderia levar a um aquecimento das marés provavelmente muito importante (cf. vulcanismo em Io ), e / ou causar uma fuga do efeito estufa , sendo entendido que este aquecimento seria sustentável no caso de uma excentricidade orbital mantida por um efeito de ressonância orbital com outros satélites naturais. A composição do exoluno dependeria do processo de sua formação:
O tamanho não é o único critério, entretanto, tornando a presença de vida improvável em torno das anãs vermelhas. Um planeta ao redor de uma anã vermelha seria iluminado apenas de um lado e, portanto, a fotossíntese seria impossível em mais da metade de sua superfície (o lado noturno e as áreas sombreadas no lado iluminado). Além disso, as radiações de uma anã vermelha ocorrem principalmente no infravermelho, enquanto na Terra a fotossíntese usa luz visível. Porém, parte de seu espectro está no visível (principalmente no vermelho) e a fotossíntese (terrestre) é feita uma boa parte com esta janela espectral. Além disso, pode-se imaginar um sistema usando infravermelho próximo .
Variabilidade das anãs vermelhasAs anãs vermelhas são muito mais variáveis e violentas do que suas primas, maiores e mais estáveis. Freqüentemente, estão cobertos por manchas solares que podem diminuir a luz emitida pela estrela em até 40% por alguns meses, enquanto em outras ocasiões, explosões solares gigantescas dobram seu brilho em questão de minutos. Essas variações prejudicariam seriamente a vida, embora seja possível que estimulem a evolução das espécies, aumentando a taxa de mutação e mudando rapidamente o clima.
Vida de estrelaAs anãs vermelhas, entretanto, têm uma grande vantagem sobre outras estrelas como sistemas hospedeiros para a vida: elas queimam por um longo tempo. A humanidade apareceu na Terra 4,5 bilhões de anos após a formação de nosso planeta e a vida como a conhecemos teria condições adequadas em torno de nossa estrela por apenas 500 milhões a menos de 1 bilhão de anos a mais. Ao contrário, as anãs vermelhas podem queimar por dezenas de bilhões de anos porque as reações nucleares das quais elas são a sede são muito mais lentas do que as das estrelas maiores. A vida teria, portanto, muito mais tempo para se desenvolver e evoluir. Além disso, embora a probabilidade de encontrar um planeta na zona habitável em torno de uma anã vermelha seja baixa, o número total de zonas habitáveis em torno das anãs vermelhas é igual ao de estrelas semelhantes ao Sol devido ao seu grande número.
As anãs marrons são (talvez) mais numerosas do que as anãs vermelhas. No entanto, não são consideradas estrelas, pois emitem muito pouco calor.
Em 2004 , o primeiro exoplaneta orbitando em torno de uma anã marrom, 2M1207 b orbitando em torno de 2M1207 , foi descoberto . A massa deste corpo é estimada entre 3 e 10 massas de Júpiter. Essa observação confirma a possibilidade da presença de planetas ao redor das anãs marrons, embora em teoria seu disco de poeira e gás não seja muito massivo e se dissiparia antes da formação de um planeta de tamanho significativo. No entanto, sendo uma anã marrom muito mais fria que o nosso Sol, a zona habitável seria restrita e muito próxima à anã marrom, e seria reduzida à medida que esfria. É provável que os sistemas em torno das anãs marrons não possam abrigar vida, pelo menos como a conhecemos.
Os Bons Júpiteres são planetas gasosos gigantes , como o planeta Júpiter em nosso Sistema Solar, que giram em torno de sua estrela em órbitas circulares, longe o suficiente da zona habitável para não ter um efeito perturbador, mas perto o suficiente para "proteger" planetas telúricos localizados em órbitas internas. Em primeiro lugar, eles estabilizam as órbitas desses planetas e, portanto, seu clima. Além disso, eles ajudam a limitar o número de cometas e asteróides que podem causar impactos devastadores em um planeta que abriga vida. Júpiter gira em torno do Sol a uma distância aproximadamente 5 vezes maior do que a Terra (~ 5,2 UA ). Os cientistas esperam encontrar "bons Júpiteres" em torno de outras estrelas a uma distância comparável. O papel de Júpiter veio à tona em 1994, quando o cometa Shoemaker-Levy 9 caiu lá. Se a gravidade de Júpiter não tivesse capturado o cometa, ele poderia muito bem ter entrado no Sistema Solar Interior. Além disso, estabiliza asteróides ao limitar a variabilidade de suas órbitas , colocando-os em “famílias” delimitadas pelas chamadas lacunas “Kirkwood” , reduzindo assim a frequência de impactos em planetas terrestres.
Nas primeiras idades do Sistema Solar, Júpiter teve um papel inverso: contribuiu para aumentar a excentricidade das órbitas dos objetos no cinturão de asteróides . Um grande número deles caiu na Terra e forneceu-lhe uma grande quantidade de elementos voláteis. Antes que a Terra atingisse a metade de sua massa atual, os corpos gelados da região ao redor de Júpiter e Saturno e pequenos corpos do cinturão de asteróides original trouxeram água para a Terra devido a distúrbios gravitacionais de suas trajetórias geradas por Júpiter e Saturno. Assim, embora os gigantes gasosos sejam agora protetores úteis, eles foram importantes para permitir o fornecimento de material essencial para a habitabilidade.
Os cientistas também levantaram a hipótese de que certas áreas da galáxia (“áreas galácticas habitáveis”) permitem que a vida exista melhor do que outras. O Sistema Solar em que vivemos, no braço de Orion , de um lado da Via Láctea , é considerado um local favorável. Muito longe do centro galáctico , evita alguns perigos:
O isolamento estelar relativo é, em última análise, o que um sistema com vida presente precisa. Se o Sistema Solar fosse cercado por muitos sistemas vizinhos, estes poderiam perturbar a estabilidade das órbitas dos objetos no Sistema Solar (especialmente a Nuvem de Oort e objetos do Cinturão de Kuiper que poderiam ter consequências catastróficas se fossem desviados para o interior do Sistema Solar ) Vizinhos próximos também aumentam a possibilidade de estar na zona fatal de um pulsar ou de uma explosão de supernova .
O Índice de Habitabilidade Planetária ( PHI ) é um índice proposto por alguns exobiólogos e astrofísicos. É diferente do Earth Similarity Index , que oferece uma visão mais geocêntrica.