náhľad|Planéta Zem z vesmíru. Hypotéza zriedkavej Zeme je hypotéza, ktorá tvrdí, že objavenie sa a existencia foriem viacbunkového a inteligentného života bola umožnená priaznivou kombináciou množstva rôznych astrofyzikálnych a geochemických podmienok či udalostí na Zemi a preto je veľmi nepravdepodobné, že by takýchto podobných miest bolo vo vesmíre veľa.Peter Ward and Donald Brownlee, Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe. New York: Springer, 2003 Hypotéza tvrdí, že je veľmi pravdepodobné, že mikroskopický život je vo vesmíre pomerne bežný (extrémofilné baktérie), ale objavenie sa našej formy komplexného, multicelulárneho a dokonca inteligentného života považuje za veľmi zriedkavý jav. Hypotéza zriedkavej Zeme je často spájaná s „hypotézou“ citlivo‑nastaveného vesmíru, ktorá tvrdí, že na to, aby vznikol a mohol existovať vesmír podobný nášmu, musia byť veľmi presne nastavené rôzne fundamentálne fyzikálne konštanty a zákony.Frank J. Tipler; John D. Barrow (1986): The Anthropic Cosmological Principle. Oxford University Press. ISBN 0198519494. Sekcia 3.2Just Six Numbers: The Deep Forces That Shape the Universe, 1999
Teória zriedkavej Zeme je protikladom k široko prijímanému princípu priemernosti (tiež nazývanému Kopernikov princíp), ktorý tvrdí, že Zem je len tuctová skalnatá planéta v obyčajnom planetárnom systéme, umiestnenom na okraji obyčajnej špirálovitej galaxie. Tento princíp široka medializovali najmä astronómovia Carl Sagan a Frank Drake, ktorý z neho vyvodzovali, že vesmír sa pravdepodobne hemží živými bytosťami, ktoré sa vyvinú tam, kde sú na to vhodné podmienky.The Drake Equation Revisited Zástancovia hypotézy zriedkavej Zeme však naopak tvrdia, že podmienky, ktoré umožňujú natoľko komplexný a zložitý život ako je ten náš, sú vo vesmíre veľmi zriedkavé. Táto hypotéza je jedna z možných kandidátov vysvetlenia Fermiho paradoxu a pokúša sa presnejšie špecifikovať, ako mohlo dôjsť k objaveniu sa našej formy života na Zemi, ktoré položky koncepcie Veľkého filtra hrajú kľúčovú úlohu pre existenciu inteligentného, technicky vyspelého, veľmi zložitého života, vyžadujúceho zriedkavú súhru množstva priaznivých podmienok.
Teória býva často mylne zamieňaná za podobné tvrdenia. Nesnaží sa však vyvrátiť existenciu planét, ktoré v niektorých ohľadoch pripomínajú Zem s podobnými či lepšími podmienkami (superzeme), ani vylúčiť možnosť nejakej inej formy života vo vesmíre než je pozemská. Hypotéza sa len snaží zdôrazniť, že miesta vhodné pre miesta pre vznik mnohobunového životu sú v vesmíre extrémne zdriedkavé.
Teória zriedkavej Zeme úzko súvisí s viacerými vedeckými disciplínami (astrobiológiou, oceánografiou, geochémiou, geofyzikou, planetárnou astronómiou, planetárnym inžinierstvom atď.) a ďalšími vedeckými koncepciami (obývateľná zóna, kolonizácia vesmíru, terraformácia…).Práve pokrok v týchto vedách v posledných rokoch prináša silné podporné argumenty v prospech hypotézy zriedkavej Zeme.he Drake Equation Revisited. http://www.astrobio.net/index.php?option=com_retrospection&task=detail&id=610Zackrisson, 2016, http://arxiv.org/pdf/1602.00690v1.pdfBatygin and Greg Laughlin, "Jupiter's decisive role in the inner Solar System's early evolution," Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Vol. 112(14): 4214-4217 (April 7, 2015)Waltham, D.: Lucky Planet: Why Earth is Exceptional--and What That Means for Life in the UniverseDavid S. Spiegel and Edwin L. Turner, "Bayesian analysis of the astrobiological implications of life's early emergence on Earth" PNAS 109 No. 2 2012:395-400, doi:10.1073/pnas.1111694108.Gribbin, John (2011). Alone in the Universe: Why our planet is unique. Wiley.
Termín „zriedkavá Zem“ sa prvýkrát vyskytol v knihe „Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe“ z roku 2000, ktorú napísali profesori na University of Washington v Seattle – geológ a paleontológ Peter Ward a astronóm a astrobiológ Donald E. Brownlee. Ich hypotéza býva spomínaná spolu s podobnými hypotézami iných významných vedcov.napr. Conway Morris, Simon (2003). Life's Solution. Cambridge University Press., Gribbin, John (2011). Alone in the Universe: Why our planet is unique. Wiley., Webb, Stephen (2002). Where is Everybody? (If the universe is teeming with aliens, Where is Everybody?: Fifty solutions to the Fermi paradox and the problem of extraterrestrial life). Copernicus Books (Springer Verlag). a ďalší Často sa na ňu odvolávajú aj predstavitelia koncepcie inteligentného dizajnu, hoci jej autorov nemožno považovať za zástancov tohto hnutia.
História náhľad|Zmena vlastností vody (zmenšenie hustoty) pri jej zamrznutí umožňuje prežitie živočíchov 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.Lawrence Joseph Henderson: The fitness of the environment: an inquiry into the biological significance of the properties of matter, The Macmillan Company, 1913 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.James F. Kasting, How to find a habitable planet. pg 127
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.Su-Shu Huang. Life-Supporting Regions in the Vicinity of Binary System. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol. 72, No. 425, p.106
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.Dole & Asimov: Planets for Man, 1964
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.Michael Hart: Atmospheric Evolution, the Drake Equation and DNA: Sparse Life in an Infinite Universe. Cambridge University Press, 1995.
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“."Goal 1: Understand the nature and distribution of habitable environments in the Universe". Astrobiology: Roadmap. NASA. 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.
Galaktická obývateľná zóna 200px|náhľad|Špirálové ramená našej galaxie Súčasné výskumy tvrdia, že väčšina známeho vesmíru je nevhodná pre existenciu komplexného života a nachádzajú sa v nej tzv. mŕtve zóny. Naopak miesta, kde je život možný, sa nazývajú galaktické obývateľné zóny, pre ktoré je najpodstatnejšia vzdialenosť od centra galaxie. Keď sa táto vzdialenosť zväčšuje: znižuje sa počet hviezd, v ktorých už vznikli ťažšie prvky, ktoré sú potrebné na vytvorenie terestrických planét klesá intenzita radiácie röntgenových a gama lúčov z čiernej diery v centre galaxie, prípadne z blízkych neutrónových hviezd, ktorá je ničivá pre (nám známy) život klesá riziko zrážky s inými objektami (planétami alebo planetezimálmi), ktoré je častejšie blízko centra galaxie alebo špirálovitých ramien Obývateľné planéty preto podľa tejto hypotézy nemôžu vzniknúť príliš ďaleko od centra galaxie (niet ich z čoho vytvoriť), ale ani príliš blízko (ničivé ionizujúce žiarenie a veľká pravdepodobnosť zrážky alebo narušenia dráhy). Galaktická obývateľná zóna má približne tvar kruhu a zvnútra i zvonku je obklopená neobývateľnými, mŕtvymi zónami.Guillermo Gonzalez, Donald Brownlee, Peter Ward: The Galactic Habitable Zone I. Galactic Chemical Evolution, 12 Mar 2001. Charles H. Lineweaver, Yeshe Fenner and Brad K. Gibson (January 2004): "The Galactic Habitable Zone and the Age Distribution of Complex Life in the Milky Way". Science 303 (5654): 59 – 62.
Pre vytvorenie a trvalé udržanie života je zároveň potrebné, aby sa planéta stále nachádzala v galaktickej obývateľnej zóne. Ak by sa dostávala do nebezpečných oblastí, dlhodobú existenciu života by to zrejme znemožnilo. Ideálny prípad by preto nastal, ak by obiehala po kruhovej dráhe okolo centra galaxie a zároveň rýchlosť jej obiehania okolo stredu galaxie by sa rovnala rýchlosti otáčania galaxie. Tak by zostávala stále medzi nebezpečnými špirálovitými ramenami. Podľa posledných výpočtov galaktická obývateľná zóna má kruhový tvar s priemerom 7 až 9 kiloparsekov a teda zahŕňa „len“ cca 10 % hviezd v Mliečnej dráhe–našej galaxii. Podľa súčasných odhadov by to mohlo byť cca 20 až 40 miliárd hviezd.Lineweaver, Charles H.; Fenner, Yeshe; Gibson, Brad K. (2004): "The Galactic Habitable Zone and the Age Distribution of Complex Life in the Milky Way"
náhľad|Vhodná vzdialenosť a rýchlosť rotácie Slnka vzhľadom na našu Galaxiu nás chráni pred jej nebezpečnými oblasťami (žltá dráha) Je zaujímavé, že obežná dráha nášho Slnka okolo centra Galaxie je takmer perfektný kruh s dobou obehu 226 miliónov rokov (tzv. galaktický rok) a prakticky je zhodná s rýchlosťou otáčania našej galaxie. Hoci hypotéza zriedkavej Zeme očakáva, že Slnko len veľmi zriedka, ak vôbec, prechádza špirálovitými ramenami, niektorí tvrdia, sa tak stane raz za cca 100 miliónov rokov.How often does the Sun pass through a spiral arm in the Milky Way?, Karen Masters, Curious About Astronomy. Niektorí astronómovia sa domnievajú, že minimálne časť masových vyhynutí v dejinách Zeme sa zhoduje s predpokladanou dobou prechodu cez tieto ramená.Dartnell, Lewis: Life in the Universe, One World, Oxford, 2007, p. 75.
Vhodná galaxia