地球相似指數
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地球相似指數(Earth Similarity Index,縮寫作ESI)是一個標定其他行星和地球相似程度的指數,範圍在0和1之間,地球自身的相似指数以1表示。地球相似指数是针对行星设计出来的,但也可以用于大型天然卫星和其他天体。地球相似指數可以經由行星半徑、密度、脫離速度和表面溫度代入公式計算得知[1]。
該指數在0.8到1之間的行星代表擁有岩石組成的表面、可以在氣候溫和條件下保有類似地球大氣的行星。根据这个标准,太阳系中没有任何与地球类似的行星或卫星:除了地球自身相似指数为1之外,排名第二的金星的地球相似指数为0.78。但最近发现有多个太阳系外行星在此范围内,如克卜勒438b是已证实的系外行星中地球相似指数最高的,达0.88。若开普勒候选星KOI-4878.01得到证实,其相似指数高达0.98。[2]
值得一提的是,地球相似指数并不是衡量行星适居性的指标,该指标由行星适居指数来表征。
目录
1 计算公式
2 高相似指数行星
3 非行星的相似指数
4 参考文献
5 外部連結
6 參見
计算公式
性质 | 参考值 | 权重 |
---|---|---|
平均半径 | 1.0 | 0.57 |
堆密度 | 1.0 | 1.07 |
逃逸速度 | 1.0 | 0.70 |
表面温度 | 288 K | 5.58 |
地球相似指数由下列公式计算:
- ESI=∏i=1n(1−|xi−xi0xi+xi0|)winright)^frac w_in
其中xidisplaystyle x_i是行星的某个性质(如表面温度),xi0displaystyle x_i_0是地球上对应性质的参考值(如288K),widisplaystyle w_i是该性质的权重,n是行星性质的总数量。权重用于调整不同性质的敏感程度。右表中列出了这些性质及对应的参考值和权重。
地球相似指数可以分为两部分:地球内部相似指数和地球表面相似指数。其中平均半径和堆密度用于衡量内部相似指数,而表面温度和逃逸速度用于衡量表面相似指数。两者综合起来的全局相似指数则用于整体测量。
高相似指数行星
著名的地球相似天体都是系外行星。然后由于许多系外行星探测方法对于地球相似指数的参数无法量化,该排名也仅作参考。例如使用较成功的凌日法可以高精度地测得半径,但是对于质量和密度则常常只能估计。又如径向速度法能够更精确地测得质量,但是测得精准的半径则较困难。因此通过多种方法来测定可以提高地球相似指数的精度,但多数场合下这是无法做到的。
以下行星具有高ESI指数:
行星 | 全局ESI | 状态/注释/参考 |
---|---|---|
KOI-4878.01 | 0.98 | 未证实[2] |
KOI-3456.02 | 0.93 | 未证实[2] |
克卜勒395c | 0.91 | 未证实[2] |
KOI-5737.01 | 0.90 | 未证实[2] |
KOI-7179.01 | 0.89 | 未证实[2] |
KOI-5806.01 | 0.88 | 未证实[2] |
KOI-7235.01 | 0.88 | 未证实[2] |
克卜勒438b | 0.88 | |
KOI-5499.01 | 0.86 | 未证实[2] |
克卜勒296e | 0.85 | |
KOI-2194.03 | 0.85 | 未证实[2] |
格利泽667C c | 0.84 | |
KOI-2626.01 | 0.84 | 未证实[2] |
KOI-2626.01 | 0.84 | 未证实[2] |
克卜勒452b | 0.83 | |
开普勒62e | 0.83 | |
葛利斯832c | 0.81 | |
开普勒283c | 0.79 | |
开普勒296f | 0.78 | |
鲸鱼座τe | 0.78 | 未证实[2] |
格利泽180c | 0.77 | 未证实[2] |
格利泽667C f | 0.77 | |
格利泽581g | 0.76 | 未证实[2] |
格利泽163c | 0.75 | |
HD 40307 g | 0.74 | |
开普勒61b | 0.73 | |
格利泽422b | 0.73 | 未证实[2] |
开普勒-22b | 0.71 | [3] |
开普勒-298d | 0.68 | |
开普勒62f | 0.67 | |
开普勒-174d | 0.61 | |
格利泽667C e | 0.60 | |
格利泽682b | 0.59 | 未证实[2] |
格利泽581d | 0.53 |
非行星的相似指数
地球相似指数还能使用在其他非行星天体上,如天然卫星、矮行星及小行星。但至少对于我们已知的太阳系里这部分天体来说,因为它们的平均密度和温度较低,使得它们的全局地球相似指数也处于一个较低的水平。[4]
以下非行星天体拥有较高的全局地球相似指数,其中只有土卫六有显著的大气:
天体 | 分类 | 全局ESI |
---|---|---|
KOI-433.02m | 太阳系外卫星(未证实) | 0.93 |
月球 | 天然卫星 | 0.56 |
木卫一 | 天然卫星 | 0.36 |
木卫四 | 天然卫星 | 0.34 |
木卫三 | 天然卫星 | 0.29 |
谷神星 | 矮行星/小行星 | 0.27 |
木卫二 | 天然卫星 | 0.26 |
灶神星 | 小行星 | 0.256 |
土卫六 | 天然卫星 | 0.24 |
智神星 | 小行星 | 0.222 |
天卫三 | 天然卫星 | 0.10 |
土卫二 | 天然卫星 | 0.094 |
冥王星 | 矮行星 | 0.075 |
海卫一 | 天然卫星 | 0.074 |
参考文献
^ Earth Similarity Index (ESI). Planetary Habitability Laboratory.
^ 2.002.012.022.032.042.052.062.072.082.092.102.112.122.132.142.152.16 HEC: Data of Potentially Habitable Worlds - Planetary Habitability Laboratory @ UPR Arecibo. upr.edu.
^ Updates on Kepler-22 b during the First Kepler Science Conference - Planetary Habitability Laboratory @ UPR Arecibo. upr.edu.
^ pg 143. Multivariate and other worksheets for R (or S-Plus): a miscellany P.M.E.Altham, Statistical Laboratory, University of Cambridge. January 10, 2013
外部連結
HEC: Data of Potential Habitable Exoplanets and Exomoon s. 2012-07-20 [2012-07-25] (英语).
參見
- 地球
- 類地行星
- 行星适居性
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