Индекс сходства с Землей ( ESI ) - это предложенная характеристика того, насколько объект планетарной массы или естественный спутник похож на Землю . Он был спроектирован так, чтобы иметь шкалу от нуля до единицы, а Земля имела значение один; это предназначено для упрощения сравнения планет из больших баз данных.
Шкала не имеет количественного значения для обитаемости . Тем не менее, астрономы, в сентябре 2020 года, которые были определены 24 superhabitable планеты (планеты лучше , чем Земля) претендентов, из числа более чем 4000 подтвержденных экзопланет в настоящее время , на основе астрофизических параметров , а также естественной истории из известных форм жизни на Земле . [2]
Формулировка [ править ]
ESI, предложенный в 2011 году Schulze-Makuch et al. в журнале астробиологии , включает в себя планету радиус , плотность , скорость отрыва , и температуру поверхности в индекс. [3] Таким образом, авторы описывают индекс как имеющий два компонента: (1) связанный с внутренним пространством, который связан со средним радиусом и объемной плотностью, и (2) связанный с поверхностью, которая связана со скоростью убегания и температурой поверхности. . Кашьяп Джагадиш и др. (2017) опубликовали статью о выводе рецептуры ESI. [4] ESI также упоминается в статье, опубликованной вRevista Cubana de Física . [5]
Для экзопланет почти в каждом случае с любой степенью достоверности известен только орбитальный период планеты вместе с пропорциональным затемнением звезды из-за прохождения планеты или изменением лучевой скорости звезды в ответ на планету, и поэтому каждый другое имущество, не определенное напрямую этими измерениями, является спекулятивным. Например, хотя на температуру поверхности влияет множество факторов, включая освещенность , приливное нагревание , альбедо , инсоляцию и тепличное потепление , поскольку эти факторы неизвестны для какой-либо экзопланеты, в приведенных значениях ESI используютсяпланетарная равновесная температура в качестве замены. [3]
На веб-странице одного из авторов статьи в астробиологии 2011 года , Абеля Мендеса из Университета Пуэрто-Рико в Аресибо , перечислены его расчеты индекса для различных экзопланетных систем. [6] ESI Мендеса рассчитывается как
- ,
где и - свойства внеземного тела и Земли соответственно, - взвешенная экспонента каждого свойства и - общее количество свойств. Он сопоставим с индексом сходства Брея – Кертиса и построен на его основе . [6] [7] Вес, присвоенный каждому свойству , является свободными параметрами.которые можно выбрать, чтобы выделить одни характеристики по сравнению с другими или получить желаемые пороговые значения индекса или ранжирование. Веб-страница также ранжирует то, что она описывает как обитаемость планет и лун, по трем критериям: расположение в обитаемой зоне, ESI, и предположения относительно способности поддерживать организмы в нижней части пищевой цепи, сопоставленный другой индекс. на веб-странице, обозначенной как «Глобальная шкала первичной обитаемости». [8]
Статья 2011 года в Astrobiology и найденные в ней значения ESI привлекли внимание прессы во время публикации статьи. В результате сообщалось , что Марс имеет второй по величине ESI в Солнечной системе со значением 0,70. [9] Ряд экзопланет, перечисленных в этой статье, имеют значения, превышающие это, при этом Тигарден b имеет самый высокий ESI [10] среди подтвержденных экзопланет на уровне 0,95.
Другие значения ESI, о которых сообщили третьи стороны, включают следующие источники: [9] [6]
В этой таблице планеты, отмеченные знаком *, представляют неподтвержденные планеты или планеты-кандидаты. Расстояния от Солнечной системы .
| Планета | ESI [ необходима ссылка ] | Расстояние ( ly ) | Примечания |
|---|---|---|---|
| земной шар | 1,00 | 0 | |
| КОИ-4878.01 * | 0,98 | 1075 | неподтвержденные, но поверхностное давление может составлять 10 атм при 292К, Солнце-подобная звезда типа G4V [ необходима цитата ] |
| TRAPPIST-1e | 0,95 | 40 | вероятно, приливно привязано к звезде, поверхностное давление может быть всего 6 атм при 285К, одной из наиболее обитаемых известных планет [ необходима цитата ] |
| Тигарден б | 0,95 | 12 | |
| Глизе 581 г * | 0,92 | 20 | неподтвержденный, приливно привязанный к звезде, поверхностное давление может составлять 18 атм при 284 К [ необходима ссылка ] |
| Луйтен б | 0,91 | 12,2 | приливно привязанный к звезде, поверхностное давление может составлять 25 атм при 294 К [ необходима ссылка ] |
| TRAPPIST-1d | 0,91 | 40 | самая сокровенная потенциально обитаемая планета в системе TRAPPIST-1 |
| Кеплер-438б | 0,88 | 640 | температура 276 K, вероятно, заблокирован приливом , обитаемость неизвестна |
| Проксима Центавра b | 0,87 | 4.2 | ближайшая потенциально обитаемая планета |
| Росс 128 б | 0,86 | 11 | звезда-хозяин неактивна и тиха, пригодна для жизни, если у нее есть атмосфера земного типа [ необходима цитата ] |
| Gliese 3323 b | 0,86 | 17,5 | отсутствие данных о плотности планеты или атмосфере |
| Кеплер-296э | 0,85 | ~ 1820 г. | |
| Gliese 667 Cc | 0,85 | 23,62 | Вероятно, приливно привязано к звезде, температура составляет 277,4 К (4,3 ° C), на основе расчета температуры черного тела. |
| Кеплер-442б | 0,84 | 1206 | находится в центре жилой зоны, температура 233 К |
| Кеплер-452б * | 0,83 | 1402 | поверхностное давление может быть 16-56 атм при 288К с гелием, если линия 587,5 нм прочная . [ необходима цитата ] |
| Кеплер-62э | 0,83 | 1200 | поверхностное давление может составлять 35 атм при 288К с гелием, если линия 587,5 нм будет прочной . [ необходима цитата ] |
| Gliese 832 c | 0,81 | 16 | приливно заблокирован , без тектоники плит , обитаем, если у него есть атмосфера, подобная земной [ необходима цитата ] |
| Кеплер-283c | 0,79 | ~ 1527 | температура 238,5 К |
| HD 85512 b | 0,77 | 36 | если имеет земную атмосферу, без парникового эффекта [ необходима цитата ] |
| Волк 1061c | 0,76 | 13,8 | |
| Gliese 667 Cf * | 0,76 | 23,6 | противоречивое существование |
| Кеплер-440б | 0,75 | 850 | имеет эллиптическую орбиту, температура 273 К |
| HD 40307 г * | 0,74 | 42 | |
| Кеплер-61б | 0,73 | 1100 | |
| К2-18б | 0,73 | 124 | температура 265 K, также известна как EPIC 201912552 b |
| Глизе 581 d * | 0,72 | 20,4 | Вероятно, приливно привязано к звезде |
| Кеплер-22б | 0,71 | 587 | |
| Кеплер-443б | 0,71 | 2540 | |
| Gliese 422 b | 0,71 | ||
| Марс | 0,70 | отсутствует глобальная тектоника плит , слишком мала для атмосферного водяного пара | |
| TRAPPIST-1f | 0,70 | 39 | температура 230 K, небольшая вероятность быть неустойчивой [ цитата ] |
| Gliese 3293 c | 0,70 | ||
| Кеплер-62Ф | 0,69 | 990 | поверхностное давление может составлять 10 атм при 288К с гелием, если линия 587,5 нм прочная [ необходима цитата ] |
| Тигарден c | 0,68 | 12 | |
| Кеплер-298д | 0,68 | 1545 | |
| Каптейн б | 0,67 | 12,8 | старейшая из известных потенциально обитаемых планет |
| Кеплер-186Ф | 0,64 | 582 | потенциально более холодный климат, чем Марс, но все же потенциально обитаемая планета |
| Кеплер-174д | 0,61 | ||
| Меркурий | 0,60 | в спин-орбитальном резонансе 3: 2 к Солнцу | |
| Кеплер-296Ф | 0,60 | ||
| Gliese 667 Ce * | 0,60 | 23,6 | противоречивое существование |
| HD 69830 d | 0,60 | 40,7 | отсутствие данных о плотности планеты или атмосфере |
| TRAPPIST-1g | 0,59 | 39 | самая большая планета в системе, слишком холодная, чтобы быть пригодной для жизни [ необходима цитата ] |
| Gliese 682 c * | 0,59 | неподтвержденный | |
| 55 Cancri c | 0,56 | отсутствие данных о плотности планеты или атмосфере | |
| Луна | 0,56 | слишком мал для поверхностных или атмосферных вод , отсутствует тектоника плит | |
| 55 Cancri f | 0,53 | 41 год | отсутствие данных о плотности планеты или атмосфере |
| КОИ-4427.01 * | 0,52 | неподтвержденный | |
| Gliese 581b | 0,48 | он вращается внутри внутренней границы обитаемой зоны [ необходима цитата ] | |
| Венера | 0,44 | солнечный поток > предел Комабаяси-Ингерсолла , медленное ретроградное вращение, индуцированное Солнцем . | |
| Кеплер-20ф | 0,44 | 929 | |
| Gliese 1214 b | 0,42 | 48 | это, вероятно, планета-океан, температура 390-552 К |
| Кеплер-11б | 0,30 | ||
| Кеплер-20э | 0,29 | ||
| Му Араэ э | 0,27 | ||
| Gliese 581 c | 0,24 | 20,37 | Вероятно, приливно привязано к звезде |
| Кеплер-20б | 0,24 | ||
| Нептун | 0,18 | Газовый гигант, синий цвет | |
| Gliese 581 e | 0,16 | 20,4 | Вероятно, приливно привязано к звезде |
| К2-236б | 0,14 | 596 | |
| Юпитер | 0,12 | Газовый гигант | |
| Кеплер-70с * | 0,03 |
Никакого отношения к обитаемости [ править ]
Хотя ESI не характеризует обитаемость , учитывая, что точкой отсчета является Земля, некоторые из его функций соответствуют функциям, используемым при измерениях обитаемости. Как и в случае определения жилой зоны , ESI использует температуру поверхности в качестве основной функции (и наземной точки отсчета). В статье 2016 года ESI используется в качестве схемы выбора цели и получены результаты, показывающие, что ESI имеет мало отношения к обитаемости экзопланеты, поскольку не учитывает активность звезды , планетарную приливную блокировку или магнитное поле планеты (т. Е. способность защищать себя), которые являются одними из ключей к условиям обитаемой поверхности. [10]
Было отмечено, что ESI не может отличить подобие Земли от подобия Венеры , как видно из таблицы выше, где планеты с более низким ESI имеют больше шансов на обитаемость. [11]
Планеты размером с Землю [ править ]
Классификация экзопланет сложна тем, что многие методы обнаружения экзопланет оставляют некоторые особенности неизвестными. Например, с помощью метода транзита одно из наиболее успешных измерений радиуса может быть очень точным, но масса и плотность часто оцениваются. То же самое и с методами радиальной скорости , которые могут обеспечить точные измерения массы, но менее успешны при измерении радиуса. Таким образом, планеты, наблюдаемые различными методами, можно наиболее точно сравнить с Землей.
Сходство непланет с Землей [ править ]
Индекс может быть рассчитан для объектов, отличных от планет, включая естественные спутники , карликовые планеты и астероиды . Более низкие средняя плотность и температура этих объектов дают им более низкие значения индекса. Известно, что только Титан (спутник Сатурна) удерживает значительную атмосферу, несмотря на общие более низкие размеры и плотность. В то время как Ио (спутник Юпитера) имеет низкую среднюю температуру, температура поверхности Луны сильно колеблется из-за геологической активности. [12]
См. Также [ править ]
- Земной аналог
- Экзопланетология
- Список потенциально обитаемых экзопланет
- Сверхобжитая планета
Ссылки [ править ]
- ^ "HEC: данные потенциальных обитаемых миров" .
- ^ Шульце-Макух, Дирк; Хеллер, Рене; Гуинан, Эдвард (18 сентября 2020 г.). «В поисках планеты лучше, чем Земля: главные претенденты на создание сверхобитаемого мира» . Астробиология . DOI : 10.1089 / ast.2019.2161 . Дата обращения 5 октября 2020 .
- ^ a b Schulze-Makuch, D .; Méndez, A .; Fairén, AG; von Paris, P .; Turse, C .; Boyer, G .; Davila, AF; Resendes de Sousa António, M .; Кэтлинг, Д. и Ирвин, Л. Н. (2011). «Двухуровневый подход к оценке пригодности экзопланет для обитания». Астробиология . 11 (10): 1041–1052. Bibcode : 2011AsBio..11.1041S . DOI : 10.1089 / ast.2010.0592 . PMID 22017274 .
- ^ Kashyap Jagadeesh M .; Gudennavar, SB; Доши У., Сафонова М. (2017). «Индексирование экзопланет в поисках потенциальной обитаемости: приложение к марсианским мирам». Астрофизика и космическая наука . 362 (8): 1572-946X. arXiv : 1608.06702 . Bibcode : 2017Ap & SS.362..146K . DOI : 10.1007 / s10509-017-3131-у .
- ^ Гонсалес, А .; Карденас, Р. и Херншоу, Дж. (2013). «Возможности жизни вокруг Альфы Центавра Б.». Revista Cubana de Física . 30 (2): 81. arXiv : 1401.2211 . Bibcode : 2014arXiv1401.2211G .
- ^ a b c «Индекс подобия Земли (ESI)» . Лаборатория планетарной обитаемости.
- ^ Rushby, A. (2013). «Множество миров: другие обитаемые планеты» . Значение . 10 (5): 11–15. DOI : 10.1111 / j.1740-9713.2013.00690.x .
- ^ Образец, I. (5 декабря 2011 г.). «Каталог обитаемых экзопланет ранжирует инопланетные миры по пригодности для жизни» . Хранитель . Проверено 9 апреля 2016 года .
- ^ a b «Рейтинг самых пригодных для жизни инопланетных миров» . BBC . 23 ноября 2011 . Проверено 10 апреля 2016 года .
- ^ а б Армстронг, DJ; Пью, CE; Брумхолл, А.-М .; Браун, DJA; Лунд, Миннесота; Осборн, HP; Поллакко, Д.Л. (2016). «Звезды-хозяева обитаемых экзопланет Кеплера: супервспышки, вращение и активность». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 5 (3): 3110–3125. arXiv : 1511.05306 . Bibcode : 2016MNRAS.455.3110A . DOI : 10.1093 / MNRAS / stv2419 .
- ↑ Элизабет Таскер (9 июля 2014 г.). «Нет, эта новая экзопланета - не лучший кандидат для поддержания жизни» . Разговор . Проверено 5 ноября 2018 года .
- ^ Keszthelyi, L .; и другие. (2007). «Новые оценки температур извержения Ио: последствия для внутренней части» . Икар . 192 (2): 491–502. Bibcode : 2007Icar..192..491K . DOI : 10.1016 / j.icarus.2007.07.008 .
Внешние ссылки [ править ]
- HEC: данные о потенциальных обитаемых экзопланетах и экзолунах
- Калькулятор индекса сходства с Землей
