Radial velocity surveys are now able to detect terrestrial planets at habitable distance from M-type stars. Recently, two planets with minimum masses below 10 Earth masses were reported in a triple system around the M-type star Gliese 581. Using results from atmospheric models and constraints from the evolution of Venus and Mars, we assess the habitability of planets Gl 581c and Gl 581d and we discuss the uncertainties affecting the habitable zone (HZ) boundaries determination. We provide simplified formulae to estimate the HZ limits that may be used to evaluate the astrobiological potential of terrestrial exoplanets that will hopefully be discovered in the near future. Planets Gl 581c and 'd' are near, but outside, what can be considered as the conservative HZ. Planet 'c' receives 30% more energy from its star than Venus from the Sun, with an increased radiative forcing caused by the spectral energy distribution of Gl 581. Its habitability cannot however be positively ruled out by theoretical models due to uncertainties affecting cloud properties. Irradiation conditions of planet 'd' are comparable with those of early Mars. Thanks to the warming effect of CO2-ice clouds planet 'd' might be a better candidate for the first exoplanet known to be potentially habitable. A mixture of various greenhouse gases could also maintain habitable conditions on this planet.
A decreased probability of habitable planet formation around low-mass stars
较小的类地行星(小于0.3个地球质量)不太可能保留维持生命所需的大量大气和持续的构造活动。确定是否有足够大的“可持续居住”行星可以形成的关键因素是固体行星形成材料的可用性。我们使用动力学模拟的地球行星形成从行星胚胎和简单的缩放参数,探索类地行星质量,磁盘质量和母星的质量之间的相关性的影响。我们假设原行星盘质量与恒星质量成比例关系为Mdisk ~ f Mstar^h,其中f测量相对盘质量,1/2 < h < 2,因此盘质量随恒星质量减小而减小。我们认为没有木星行星的系统,根据目前的模型和观测M星。我们假设在给定参数的圆盘的某个环中形成的行星的质量与该环中的圆盘质量成比例,并通过一系列后期吸积的模拟表明,所采用的处方是令人惊讶的准确。我们的研究结果表明,对于低质量恒星,对于每一个现实的参数组合,具有足够的盘质量以形成> 0.3地球质量的可居住行星的系统的比例都在减少。这个“可居住分数”对于质量在0.5到0.8太阳质量之间的恒星来说是很小的,这取决于盘的参数,这个间隔排除了大多数M星。在低质量恒星周围常见的低质量盘中,径向混合和水的输送效率低下,因此大多数低质量恒星的宜居带中的类地行星可能很小而且干燥。
Planets in habitable zones: A study of the binary Gamma Cephei
对最近发现的双星GamCep中的行星系统进行了动力学演化研究。我们确认,观测者发现的轨道参数是在一个稳定的配置。本研究的主要目的是在该系统的宜居区域中找到稳定的行星轨道,该系统由一颗双星(a=21.36 AU)和一颗相对较近(a=2.15 AU)的大质量(1.7 Mjup sin i)行星组成。我们对不同动力学模型下的运动方程进行了直接的数值积分,并确定了一颗虚构的无质量行星在半长轴0.5 AU < a < 1.85 AU范围内围绕质量较大的主星的稳定区域。为了确认结果,我们使用快速李雅普诺夫指标(FLI)在单独的计算,这是一个常见的工具,用于确定混沌的轨道。这两个结果是非常一致的,揭示了一个稳定运动的小岛,接近1天文单位,倾角约为15度(相当于两颗行星之间的3:1平均运动共振)。此外,我们还计算了小稳定岛中类地行星(最多90个地球质量)的轨道,发现即使对于大质量行星,在GamCep的宜居带的内缘也存在一个小的稳定轨道窗口。