在一顆星球上，智慧生命的進化不僅需要行星在最初的時刻就具備適宜生命存在的條件，還需要行星在隨後不間斷地保持宜居性。這是因為從單細胞到多細胞再到智慧生命的發展，必須要有足夠的時間讓生命增加其複雜性。在地球上，這一過程歷經了約三、四十億年。
如果在這段漫長的時間裡，地球上的氣候哪怕出現過一次重大的“故障”，我們的進化都會戛然而止。目前的全球變暖形勢，向我們展示了即使在短短几個世紀的時間中，氣候也可以發生相當大的變化。那麼從更加宏大的地質時間尺度來看，氣候的改變更是不足為奇。有計算表明，地球氣候有可能在幾百萬年內惡化到0℃以下，或100℃以上。
那麼，地球是如何在數十億年的時間裡仍然維持這適宜生命居住的環境的？這實際上是一個令人困惑的現象。
上個世紀五、六十年代，科學家提出了支配恆星內部動力學和時間演化的原理。理論表明，在生命出現在地球以來，太陽的亮度增加了30%。如果其他的一切保持不變，那麼在早期的時候，地表水會在更加暗淡的太陽之下完全凍結，然而證據卻表明事實並非如此。反過來說，由於早期地球並沒有被凍結，如果氣候系統的其他部分保持不變，那麼今天的海洋理應在更加明亮的太陽之下蒸發殆盡，但顯然事實又並非如此。這被稱為“暗淡年輕太陽悖論”（faint young Sun paradox）。
對此，科學家提出了兩個主要理論。第一，地球可能擁有一種類似於恆溫器的東西，換句話說，地球可能擁有一種或多種反饋機制，可以防止溫度在致命區域徘徊。第二，在眾多的行星中，也許有一些行星是“幸運兒”，而地球就是其中之一。
近幾十年來，在太陽系外發現的許多系外行星，使得第二種理論變得更加可信。透過觀測遙遠的恆星，天文學家意識到許多恆星都有行星圍繞它們執行，有些恆星的大小、密度和軌道距離，足以使得那裡的溫度處在適宜生命存在的理論範圍。據估計，僅在我們的銀河系中，就有至少有20億個這樣的候選行星。
如果可以“前往”這些系外行星，去尋找那些能為理解地球在數十億年裡的氣候穩定性提供線索，科學家們當然樂意前往。但是，即使是最近的系外行星，也距離我們4光年之遠。很難對此透過觀測或實驗進行檢驗。
在近期發表的一項研究中，南安普頓大學的科學家Toby Tyrrell透過建模，對這個問題進行了探索。Tyrrell使用了一個專門用來模擬行星氣候演化的計算機程式來進行這項分析。他先是生成了10萬個行星，每個行星都有著隨機的不同的氣候反饋機制。所謂的氣候反饋機制，指的是一些可以放大或減小氣候變化的過程，比如北極的海冰融化就是一個例子，在這個過程中，反射陽光的冰層會被吸收陽光的海洋所取代，這反過來會導致更嚴重的變暖和更多的融化。
為了研究這些不同的行星在巨大的地質時間尺度上維持宜居性的可能，Tyrrell對每個行星進行了100次模擬，每一次，行星都會從不同的初始溫度開始，然後暴露在隨機的不同的氣候事件中。這些事件代表著那些能改變氣候的因素，比如超級火山爆發、小行星的撞擊等等。在每一次這樣的模擬中，行星的溫度變化都會被記錄，直到它變得太熱或太冷，或者在“安全”範圍內維持了30億年——那時它就可被視作為一顆“成功”的行星，是智慧生命發展的潛在搖籃。
圖中顯示了1000個隨機生成的不同行星，頂部框中顯示的是第一次執行產生的結果，底部框中顯示的是第二次執行產生的結果。橙色圓圈表示維持了30億年的宜居性“成功”行星，白色圓圈則表示沒能維持30億年宜居性的“失敗”行星。| 圖片來源：Toby Tyrrell / Nature Communications Earth & Environment
這些模擬所得的結果為氣候反饋以及“幸運程度”對宜居性的重要性給出了明確答案。在這100,000顆行星中，有9%，也就是約8700顆行星至少成功過一次；在這8700顆之中，約8000顆行星的成功次數少於50次；大多數（約4500顆）行星的成功次數少於10次；在極罕見的情況下，行星才能夠擁有非常強大的穩定反饋，以致於無論是遇見了什麼樣的隨機氣候事件，都能在100次的模擬中，次次都維持自身的宜居性——這樣的機率只有1/100,000。
在模擬中，當一顆行星在30億年的時間裡都能維持宜居性時，那麼可以肯定其中有部分原因需要歸因於幸運。然而與此同時，只有幸運是不夠的，那些被特別設計成完全沒有反饋機制的行星，永遠不會出現宜居性，它們在氣候變化的影響下的隨機行走過程，永遠無法持續太久。
整體結果顯示，這一切部分取決於反饋機制，部分取決於幸運程度。這樣的結果看起來是可靠且穩健的。對模型作出的所有改變都沒有影響這一結果。這意味著，地球必然擁有著某些穩定氣候的反饋機制，而與此同時，又必然有著絕佳的好運。例如，如果一顆小行星或太陽耀斑比它真實出現時的體積和強度更稍大一些，或者發生在一個略微不同但更為關鍵的時間的話，今天我們或許就不會存在於地球之上了。
這項研究為我們提供了一個不同的視角，讓我們能夠回顧地球上的生命進化、多樣化和變得更加複雜的歷史。