miniatura|Recreació d'un exoplaneta habitable pertanyent a una nana roja. La vegetació, concentrada a la zona del terminador, presenta tons negres a causa del tipus de llum emesa per l'estrella miniatura|Impressió artística d'un planeta oceà situat en la zona habitable d'una nana roja L'habitabilitat en sistemes de nanes roges està determinada per un gran nombre de factors. Establir com afecta cadascuna a l'habitabilitat planetària pot ajudar a revelar l'aptitud d'aquests sistemes per contenir vida extraterrestre. Hi ha moltes dificultats teòriques perquè això sigui possible, com el baix flux estel·lar, l'alta probabilitat de l'acoblament de marea, la petita zona d'habitabilitat i l'elevada variació estel·lar experimentada per les nanes roges, especialment en els seus primers milers de milions d'anys. No obstant això, l'alt percentatge d'aquests estels respecte al total de la població estel·lar i la seva longevitat influeix positivament en les expectatives de trobar vida en exoplanetes que pertanyen en aquests sistemes.
Els cossos planetaris situats a la zona d'habitabilitat de les nanes roges es troben sotmeses a un intens escalfament de marea per la proximitat respecte a la seva estrella, que podria ser altament perjudicial per al desenvolupament de la vida. A més, és probable que la proximitat impliqui un acoblament de marea entre l'objecte i el seu astre, que suposaria importants diferències tèrmiques entre els hemisferis diürn i nocturn del planeta. La resta de factors que no deriven de l'ancoratge, com l'extrema variabilitat de les nanes roges, la distribució espectral de l'energia desplaçada a l'infraroig en relació amb el sol, i la reduïda grandària de la zona habitable a causa de la baixa producció de llum, fan descendir encara més les expectatives de presència biològica.
No obstant això, hi ha diversos punts a favor de l'habitabilitat en aquests sistemes. La intensa formació de núvols en la cara diürna d'un exoplaneta ancorat per marea a la seva estrella pot limitar el flux tèrmic global i disminuir dràsticament les diferències de temperatura entre tots dos hemisferis. A més, el gran nombre de nanes roges en la Via Làctia, que representen un 73% de les almenys 100.000 milions d'estrelles de la galàxia, augmenta les probabilitats que sorgeixi la vida en alguns dels seus planetes. Segons les estimacions efectuades el 2013, es calcula que pot haver-hi fins a 60.000 milions de planetes potencialment habitables en sistemes de nanes roges només en la Via Làctia.
Habitabilitat Les nanes roges representen el tipus d'estrelles més comú, fred i petit. Segons les estimacions de Pieter G. van Dokkum i Charlie Conroy, la seva abundància va des d'un 70% del total per a les galàxies espirals a més d'un 90% del total per a les el·líptiques. Es creu que suposen un 73% de totes les estrelles de la Via Làctia, identificada com una galàxia espiral barrada des de la dècada del 1990 per les observacions dels radiotelescopis. Les nanes roges comprenen estrelles de classificació estel·lar tipus M i K-tardà, amb una massa d'entre 0,1 i 0,6 M☉, i són invisibles per a l'ull humà des de la Terra per la seva baixa lluminositat. Ni tan sols la nana roja més propera al sol, Pròxima del Centaure —que és al seu torn la més propera en termes generals—, s'aproxima a una magnitud visual.
Lluminositat miniatura|Grandària relativa estel·lar i temperatures fotosfèriques. Qualsevol planeta al voltant d'una nana roja, com Gliese 229A, hauria de situar-se molt prop de la seva estrella per registrar temperatures similars a les de la Terra, veient-s'hi ancorat per marea Durant anys, els astrònoms van descartar les nanes roges com a sistemes potencialment habitables. La reduïda massa que presenten aquest tipus d'estrelles es tradueix en una fusió nuclear extremament lenta en els seus nuclis, donant-los una lluminositat compresa entre un 3% i un 0,01% de la solar. Com a conseqüència, qualsevol planeta que orbiti una estrella d'aquesta categoria ha de tenir un semieix major molt reduït en comparació amb el de la Terra per mantenir una temperatura superficial similar. Aquesta distància varia en un rang des de 0,3 ua per a una nana roja relativament lluminosa com Lacaille 8760, fins a 0,032 ua per a una de poc massiva com Pròxima del Centaure —com a referència, qualsevol anàleg a la Terra que orbités aquesta última, tindria un període de translació de 6 dies.
Composició espectral Gran part de l'escassa lluminositat d'una nana roja es troba en la part infraroja de l'espectre electromagnètic, que consisteix en una energia lumínica substancialment inferior que la dels pics de llum visible del sol. Com a resultat, la fotosíntesi dins d'un sistema de nana roja requeriria fotons addicionals per aconseguir una estimulació comparable a la necessària en el procés de fotosíntesi terrestre, a causa del baix nivell d'energia mitjana dels fotons propers a l'infraroig. Havent d'adaptar-se a un espectre molt més ampli per absorbir la major quantitat d'energia fotònica possible, la vegetació en un planeta habitable pertanyent a una estrella tipus M o K-tardà probablement apareixeria d'un color negre o marró en llum visible, davant del verd predominant a la Terra.
A més, donada la forta capacitat de l'aigua per absorbir la llum roja i infraroja, hi hauria menys energia disponible per a la vida aquàtica en aquest tipus de planetes. Tanmateix, això podria dificultar el desenvolupament d'una glaciació global permanent en planetes amb òrbites properes al límit exterior de la zona d'habitabilitat. Donada la relació entre l'extensió de les masses de gel i l'albedo, la seva temperatura seria major a la que correspondria una quantitat de radiació equivalent per a una estrella similar al Sol, ampliant així el límit extern de la zona habitable de les nanes roges.
Evolució Una altra possibilitat que pot dificultar l'habitabilitat en els sistemes estel·lars d'aquest tipus és l'evolució de les nanes roges. Aquestes estrelles tenen una prefase principal extensa, de manera que les seves zones habitables actuals es trobarien durant 1.000 milions d'anys en una zona on l'aigua no estaria en estat líquid, sinó en forma de vapor, per la qual cosa si els exoplanetes situats en aquesta òrbita tenen una quantitat significativa d'aigua des de la seva formació, hauran de suportar un efecte d'hivernacle descontrolat durant centenars de milions d'anys. Durant aquesta fase, la fotòlisi del vapor d'aigua i la fuita hidrodinàmica de l'hidrogen a l'espai podria suposar la pèrdua d'una quantitat d'aigua equivalent a la de diversos oceans terrestres, deixant després una densa atmosfera de O₂ abiòtic.
Transcorregut aquest període, durant alguns milers de milions d'anys més la variabilitat estel·lar seguiria sent massa elevada, registrant bruscs i sobtats increments de lluminositat i radiació que comprometrien l'existència de qualsevol organisme viu sobre el planeta. A partir de llavors, travessen una llarga fase d'estabilitat que es perllonga durant pràcticament tota la seqüència principal, en la qual poden romandre diversos bilions d'anys –molt més que qualsevol altre tipus d'estrella–. No obstant això, els estudis indiquen que una vegada aconseguit aquest estat, la zona d'habitabilitat ultraviolada no coincidiria amb la zona habitable, cosa que també ocorreria en estrelles tipus K amb temperatures superficials per sota dels 4.300 °C. Així, doncs, qualsevol planeta pertanyent a un sistema de nana roja mancaria d'una quantitat de radiació suficient per mantenir els organismes fotosintètics.
Efectes de marea Acoblament per marea miniatura|esquerra|Recreació d'un planeta orbitant al voltant d'una nana roja Donades les curtes distàncies que han de mantenir els exoplanetes situats a la zona d'habitabilitat de nanes roges respecte a la seva estrella, és molt probable que s'hi trobin ancorades per marea. En aquestes circumstàncies, el planeta giraria al voltant del seu eix una vegada per cada revolució al voltant de la seva estrella, provocant que un costat del planeta es trobés permanentment de cara a ella i l'altre en perpètua foscor, la qual cosa suposaria grans diferències tèrmiques entre tots dos hemisferis. Durant molts anys, es va creure que la vida en aquests planetes es limitaria a una regió en forma d'anell localitzada entre tots dos hemisferis, denominada terminador o zona del crepuscle, on l'estrella sempre apareixeria a l'horitzó.
En el passat, els experts estimaven que una atmosfera prou densa per repartir eficaçment la calor entre tots dos hemisferis seria massa gruixuda i no permetria la fotosíntesi en organismes superficials. A causa de les diferències de temperatura, s'argumentà que un hipotètic anàleg a la Terra ancorat per marea a la seva estrella experimentaria forts vents en direcció a l'hemisferi nocturn i pluges torrencials permanents al punt subsolar. Malgrat això, en aquestes condicions, la vida complexa seria improbable. La vida vegetal hauria d'adaptar-se als vendavals constants, per exemple mitjançant un millor ancoratge al sòl i fulles llargues i flexibles. Els animals tindrien una vista basada en l'infraroig, ja que la percepció d'aromes i els crits seria difícil per sobre de la tempesta en tot el planeta. No obstant això, la vida sota l'aigua estaria protegida dels forts vents i de les flamarades estel·lars, i grans extensions de plàncton fotosintètic i algues de color negre podrien suportar la vida marina.
En contrast amb la imatge pessimista d'aquests planetes respecte a la seva capacitat per albergar vida, els estudis de Robert Haberle i Manoj Joshi del Centre d'Investigació Ames de la NASA a Califòrnia van determinar, el 1997, que l'atmosfera d'un planeta –assumint la presència de gasos amb efecte d'hivernacle com el CO2 i el H₂O– només necessita una pressió de 10 kPa –equivalent a 0,1 atm o el 10% de la terrestre al nivell del mar– perquè la calor del costat diürn sigui eficaçment distribuït al nocturn, una quantitat plenament compatible amb l'activitat fotosintètica. Dos anys més tard, Martin Heath del Greenwich Community College va concloure que l'aigua de mar no congelada podria circular sota la capa de gel del costat nocturn si les conques oceàniques són prou profundes. A més, una investigació efectuada el 2010 determinà que els planetes oceà ancorats per marea a nanes roges i orbitant al voltant de la zona habitable encara tindrien temperatures superiors a 240 K –o -33°C– al costat nocturn. Els models climàtics construïts el 2013 indiquen que la formació de núvols en planetes ancorats per marea minimitzarien les diferències tèrmiques entre tots dos hemisferis, millorant les perspectives d'habitabilitat dels planetes de nanes roges. Algunes recerques que inclouen la quantitat de radiació fotosintèticament activa suggereixen que aquests cossos podrien ser habitables almenys per a les plantes superiors. miniatura|Impressió artística d'un exoplaneta anàleg a la Terra pertanyent a una nana roja, amb dos exosatèl·lits