Terminator Habitability: the Case for Limited Water Availability on M-dwarf Planets
围绕M矮星运行的岩石行星是探测宜居气候的最有希望和最丰富的天文目标之一。M矮星宜居带中的行星可能同步旋转，因此我们预计昼夜温差很大，宜居性可能有限。以前的研究都集中在分数的可居住性仅限于亚恒星或“眼睛”区域的情况下，但在本文中，我们探讨了行星与终结者可居住性的可能性，定义为在炎热的昼面和冰川的夜面之间的过渡存在一个可居住的带。使用全球气候模型，我们表明，对于水资源有限的行星，由于大气能量输送减少，“眼睛”可能会出现灼热的温度，而夜面可能会出现冰冻的温度，同时在终结者区域保持温和的气候。而在富含水的行星上，恒星流量的增加导致大气能量输送的增加和昼夜温差的减少，一旦白昼温度接近失控或潮湿的温室极限，终结者就不再适合居住。我们还表明，虽然水丰富的模拟可能会导致更大的分数可居住性，他们是脆弱的水损失，通过冷捕获的夜面或大气水蒸气逃逸，这表明即使行星形成了丰富的水，他们的气候可能会成为水有限的，并受到终结者可居住性。
2022-12-12 astro-ph.EP
A comprehensive understanding of planet formation is required for assessing planetary habitability and for the search for life
今天已知的有几十个宜居带，大约地球大小的系外行星。系外行星研究的一个新兴前沿是确定这些宜居带中哪些小行星实际上是宜居的（具有生命的所有必要条件），哪些是类地行星。许多参数和过程影响着可居住性，从轨道到详细的成分，包括挥发物和有机物，再到地质活动和板块构造的存在。虽然有些特性很快就可以直接观测到，但其他特性在可预见的未来无法通过遥感探测。因此，对行星系形成和演化的统计理解是对行星性质直接测量的关键补充。我们无法直接测量的概率评估参数对于可靠地评估可居住性，优先考虑可居住区行星进行后续工作以及解释可能的生物特征至关重要。
2018-03-23 astro-ph.EP
Our Solar System Neighborhood: Three Diverging Tales of Planetary Habitability and Windows to Earth's Past and Future
该研究通过分析太阳系内金星、地球、火星三颗类地行星的基本特性及太阳演化对其演化路径的影响，提出三者的演化可作为行星宜居性研究的重要模板，助力构建更综合的宜居性研究方法。
2024-11-02 astro-ph.EP
Habitability of Planets Orbiting Cool Stars
如果类地行星围绕M矮星运行，由于行星/恒星的大小和质量比有利，它们更有可能被探测到。然而，M矮星的宜居带明显比太阳周围的宜居带更接近恒星，这导致了对行星宜居性及其探测的不同要求。我们回顾了1）目前的探测极限，2）M矮星光谱能量分布对大气化学的作用，3）潮汐效应，强调潮汐锁定并不等同于同步旋转，4）大气质量损失的作用，并提出一些可居住的世界可能是挥发物丰富，蒸发的巨行星核心，5）行星旋转和磁场产生的作用，强调缓慢的自转并不排除强磁场及其对恒星活动的表面屏蔽。最后，我们提出了美国宇航局天体生物学研究所的研讨会“重访宜居带的初步调查结果。“我们评估了最近宣布的行星Gl 581 g，没有发现明显的可居住性障碍。我们的结论是，没有任何已知的现象完全排除了绕冷恒星运行的类地行星的可居住性。
2010-12-08 astro-ph.EP
Habitability of exoplanetary systems with planets observed in transit
我们已经使用了79个系外行星系统中恒星的测量属性，其中一个或多个行星已被观测到，以估计每个系统目前的可居住性。测量的恒星性质已被用来确定经典宜居带（HZ）的当前位置。为了建立可居住性，我们使用了与巨行星的估计距离，在该距离内，类地行星将处于巨行星的引力范围内。在2010年4月已知的79个凌日系统中，只有两个没有为HZ中的类地行星提供安全的避难所，因此今天无法支持生命。我们还估计了过去1.7 Gyr的可居住性是否可能，即0.7 Gyr的重轰炸，加上1.0 Gyr的生命出现，从而出现在今天。我们发现，对于每个恒星年龄的最佳估计，另外28个系统不提供这种持续的可居住性。如果我们将1.7 Gyr减少到1.0 Gyr，这个数字将下降到22。然而，如果巨行星的轨道比HZ的内边界更接近恒星，通过HZ迁移到那里，如果这排除了随后形成的类地行星，那么，当然，目前已知的凌日系外行星系统都不具备可居住性。幸运的是，这个悲观的结论很可能是错误的。以及获得结果的79个过境系统，本文演示了一种方法，确定这样的系统，肯定会发现在未来几年的聚宝盆的可居住性。
2010-06-03 astro-ph.EP
Characterizing Exoplanet Habitability
可居住性是衡量一个环境支持生命的潜力的一个指标，一个可居住的系外行星在其表面支持液态水。然而，一颗行星成功地在其表面保持液态水，是行星、恒星、行星系甚至银河系特征和过程之间复杂相互作用的最终结果，在行星的一生中发挥作用。在本章中，我们将描述我们现在如何确定哪些系外行星最有可能是类地行星，以及在不同假设和行星条件下帮助定义宜居带所需的研究。然后，我们超越了宜居带的概念，探索一个新的框架，着眼于更多的特征和过程，并提供一个全面的调查，他们对一个星球的能力，获得和保持随着时间的推移宜居。我们现在正在进入一个令人兴奋的地球系外行星大气特征的时代，描述行星组成和约束大气的初步观测已经在进行中，计划在不久的将来和遥远的将来提供更强大的观测能力。了解影响行星可居住性的过程将指导我们发现可居住的和可能有人居住的行星。
2019-11-11 astro-ph.EP
Climate and atmospheric models of rocky planets: habitability and observational properties
对可能见证系外行星生物活动的大气光谱特征的探索主要集中在岩石行星上。未来具有挑战性的光谱观测的最佳目标将从潜在的宜居行星中选出。可以根据基于温度的标准，用气候和大气模型量化和探索地表适居性。这个问题在概念、模式、技术和解释方面都很复杂，因此需要建立灵活的气候和大气模型，以便全面探索观测上不受约束的参数，并模拟和解释非陆地条件。我们提出了一个总结和初步结果的工作，我们正在进行的多参数探索的可居住性和观测性质的岩石行星。
2023-01-22 astro-ph.EP
Orbital Dynamics and the Evolution of Planetary Habitability in the AU Mic System
已经发现的行星系的多样性揭示了过多的可能结构，为行星形成和演化提供了见解。它们还增加了我们对可能影响行星可居住性的系统参数的理解，以及这些条件如何受到初始条件的影响。在已知的行星系中，AU~Mic系统是一个独特的年轻的多行星凌日系统。这样一个年轻和特征良好的系统提供了一个机会，研究轨道动力学和可居住性研究的行星在其演变的非常早期的阶段。在这里，我们计算了系统的宜居带随时间的演化，包括系统目前所处的主序前阶段。我们讨论的行星大气过程中发生的地球质量的行星在这个过渡期，并提供计算的气候状态收敛年龄的挥发性丰富和贫穷的初始条件。我们提出的AU~Mic系统的轨道动力学分析的结果表明，快速的离心率演化的已知行星，并表明，类地行星的宜居带的系统可以保持长期稳定。最后，我们讨论了后续的观测前景，可能的宜居带行星的可探测性，以及如何使用AU Mic系统作为行星宜居性演化研究的模板。
2021-11-02 astro-ph.EP
Dynamics and Habitability in Binary Star Systems
确定行星的可居住性是一个复杂的问题，因为行星的物理和大气特性与恒星日照之间的相互作用必须以自洽的方式进行研究。类地行星的标准化大气模型已经存在，并被普遍接受为估算宜居带的参考。为了定义宜居带的边界，一般假设环绕主序星的轨道是圆形的。然而，在引力相互作用的多体系统中，如双星系统，行星轨道被迫随着时间的推移而变得非圆形。特别是在双星系统中，即使行星轨道的微小变化也会对可居住性产生巨大影响。因此，我们认为，一个最小的模型计算的宜居带在双星系统中，包括动力学相互作用。
2014-12-02 astro-ph.EP
Tidal Constraints on Planetary Habitability
我们回顾潮汐可能会影响类地行星的可居住性。如果这样的行星在低质量恒星周围形成，那么在星周宜居带的行星将足够接近它们的宿主恒星，从而经历强大的潮汐力。我们讨论1）半长轴的衰变，2）偏心轨道的圆化，3）向零轨道的演化，4）固定的旋转速率（不一定同步），和5）内部加热。我们简要地描述了这些影响的例子，一个0.25太阳质量的恒星与10个地球质量的伴侣。我们建议修改宜居带的概念，使之包括潮汐的影响。
2009-12-11 astro-ph.EP
Habitability of polar regions in tidally locked extrasolar planet near the M-Dwarf stars
自从十多年前开普勒和哈勃发射以来，我们在寻找潜在的宜居系外行星方面已经取得了很大进展。到目前为止，我们已经发现了4000多颗系外行星，其中大部分不适合维持生命。在所有可能维持生命的行星中，有大量行星被发现围绕其母星同步旋转，其中大部分是红矮星。由于它们的同步旋转，这些行星受到非常不均匀的恒星加热。这些行星的同步旋转导致行星的一面永远面对母星，而另一面保持黑暗。这导致极端的气候条件，无法维持生命。虽然这些关于系外行星的理论是众所周知的，但使用不同的气候模型对系外行星内极地区域的可居住性进行系统的研究还没有完成。在这里，我回顾了目前的文献潮汐锁定及其对可居住性的影响，并介绍了这些系外行星的极点的可居住性的概念。我着重于我对地球极地气候条件的理解，并在此基础上，我提出了这些系外行星极地的可居住性概念。
2020-03-26 astro-ph.EP
Stellar Characterization Necessary to Define Holistic Planetary Habitability
在系外行星领域，有一条真理是“要了解行星，就必须了解恒星。“这涉及到恒星的物理性质（即质量、半径、光度、年龄、多重性）、活动和磁场，以及可用作行星组成代表的恒星元素丰度。在本白皮书中，我们讨论了在即将到来的地面和空间任务中需要注意的重要恒星特征，以便可以理解它们的过程，并与行星的存在相关联，或者代替直接的行星观测。
2019-04-01 astro-ph.EP
Habitability properties of circumbinary planets
它表明，几个适居性条件（事实上，至少有七个这样的条件）似乎是自动满足的环联行星的主序星（CBP-MS），而在地球上，这些条件是满足只有机会。因此，银河系中大部分复制生物聚合物的生产都集中在特定类别的CBP-MS上，这看起来很自然，从这个意义上说，地球上的生命是一个离群值。在这种情况下，拉特的潮汐“链式反应“在地球上的非生物发生的机制是有利于作为通用的CBP-MS，由于光潮汐同步固有的。详细讨论了这种情况下的问题。
2017-06-01 astro-ph.EP
Mineral dust increases the habitability of terrestrial planets but confounds biomarker detection
确定我们太阳系以外的可居住行星是当前和未来空间任务的一个关键目标。然而，可居住性不仅取决于恒星的辐照度，还同样取决于行星大气的组成部分。在这里，我们第一次表明，辐射活跃的矿物尘埃将对类地系外行星的可居住性产生重大影响。在潮汐锁定的行星上，尘埃使昼侧变冷，使夜侧变热，显著扩大了宜居带。独立的轨道配置，我们认为，空气中的灰尘可以推迟行星水分损失的内部边缘的宜居带，通过反馈，涉及减少海洋覆盖和增加灰尘负载。灰尘的列入显着模糊的关键生物标志物气体（如臭氧，甲烷）在模拟的传输光谱，这意味着对观测的解释有重要影响。我们表明，未来的观测和理论研究类地系外行星必须考虑尘埃的影响。
2020-06-08 astro-ph.EP
Neutron Star Planets: Atmospheric processes and habitability
在已知的大约3000颗中子星中，只有少数有亚恒星伴星。其中最著名的是毫秒脉冲星B1257+12周围的低质量行星。新的证据表明，观测偏差仍然可能掩盖大多数中子星周围各种各样的行星系。我们考虑了中子星行星的环境和物理过程，特别是X射线辐射和相对论脉冲星风对行星大气的影响。我们讨论了行星大气层的生存时间和行星表面的条件下，不同类型的中子星，并定义了一个中子星的宜居带。根据迄今为止脉冲星风的约束不足，B1257+12周围的两个超级地球都可能位于其宜居带内。
2017-05-22 astro-ph.EP
Habitability of Exoplanetary Systems
本论文的目的是研究外太阳系的可居住性。大多数时候，只有行星被认为是地外生命可能出现和进化的地方，然而，它们的卫星也可能有人居住。我提出了一个全面的研究，认为不仅在行星上的可居住性，但在卫星上，以及。我的研究集中在三个密切相关的主题。第一个是星周宜居带，它通常被用作确定主恒星周围行星适居性的第一个代理。适居性一词的含义是，行星表面可能存在液态水，这是我们所知的生命所必需的。无论这颗行星是否适合居住，只要潮汐加热起作用，它的卫星可能有一个合适的地面温度来储存水。潮汐加热是在卫星内部产生的，其来源是附近行星的强大引力。我研究的第二个主题是探索潮汐加热和太阳系外卫星的可居住性，有和没有恒星辐射和其他相关的能源。即使在冰冷的行星体上，在潮汐加热的地下海洋中，生命也有可能形成。第三个专题探讨了从光度观测中确定一颗被冰覆盖的卫星的可能性。表面冰的一个强有力的迹象是身体的高反射率，这可能是当月亮消失在主星后面时测量的，因此它的反射光被恒星挡住了。
2017-04-25 astro-ph.EP
Geoscience for understanding habitability in the solar system and beyond
本文从地球科学的角度评述了类地行星的适居性条件。它解决了行星或月球内部与其大气层和表面（包括水圈和生物圈）之间的相互作用如何影响天体的可居住性。它没有详细考虑中央恒星的作用，而是更多地关注能够维持生命的表面条件。我们处理行星可居住性的基本问题，即能够维持生命的环境条件，上述相互作用可以影响天体的可居住性。我们解决一些激烈争论的问题，包括：-核心和地幔如何影响行星的演化和可居住性？- 地幔翻转对地球内部和大气的演化有什么影响？- 全球碳循环和水循环的作用是什么？- 彗星和小行星的撞击对地球的演化有什么影响？- 生命如何与地球的地圈和大气层的演化相互作用？- 如何将太阳系物理学和可居住性的知识应用于系外行星？此外，我们解决的背景下，生命与行星演化的相互作用，保存的生命示踪剂的识别。
2019-09-01 astro-ph.EP
Dynamical Interactions and Habitability in the TOI-700 Multi-Planet System
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
研究TOI-700多行星系统的动力学相互作用，评估其宜居性，发现TOI-700e接近潮汐锁定宜居带边界，需进一步验证其宜居性。
2026-01-30 astro-ph.EP
Habitability Study of Terrestrial Planets: Application to Venus-like Worlds
St Joseph’s University（圣约瑟夫大学）；M. P. Birla Institute of Fundamental Research（M.P.比尔拉基础研究所）；NoRCEL Institute（NoRCEL研究所）
研究类地行星适宜性，提出VSI指数以评估类金星环境，并引入AVSI和FESI探讨早期金星条件与地球演化潜力。
2026-08-12 astro-ph.EP
Statistical-likelihood Exo-Planetary Habitability Index (SEPHI)
提出了一种新的统计似然系外行星可居性指数（SEPHI）。它的开发是为了涵盖分类方案所需的当前和未来特征，以确定与地球上的生命相比，任何发现的系外行星是否可能适合居住。SEPHI使用似然函数来估计可居住性潜力。它被定义为与四个比较标准相关的四个子指标的几何平均值：行星是地球的吗？它有足够稠密的大气层和适合生命生存的重力吗？它的表面有液态水吗？它的表面是否有一个磁场来屏蔽有害的辐射和恒星风？只有七个物理特征，才能估计SEPHI：行星质量，半径和轨道周期;恒星质量，半径和有效温度;行星系年龄。我们使用蒙特卡罗方法将SEPHI应用于系外行星百科全书中的所有行星。Kepler-1229 b、Kepler-186 f和Kepler-442 b具有最大的SEPHI值。开普勒-1229 b是这个特殊位置上最令人意想不到的行星，因为之前没有研究指出这颗行星是一颗潜在的有趣和适合居住的行星。此外，大多数潮汐锁定的类地行星呈现出弱磁场，与可居住性不相容。我们必须强调，我们的结果与本研究中使用的物理学有关。所使用的物理学的任何变化仅意味着似然函数的更新。我们已经开发了一个Web应用程序，允许在线估计SEPHI：http://sephi.azurewebsites.net/
2017-07-25 astro-ph.EP
Comparative Habitability of Transiting Exoplanets
系外行星的可居住性传统上是通过比较行星的半长轴与其宿主恒星的“宜居带”位置来评估的，“宜居带”是围绕恒星的外壳，类地行星可以拥有液态表面水。开普勒太空望远镜已经在宜居带附近发现了许多行星候选者，预计K2、TESS和PLATO等任务将发现更多行星。这些候选者通常需要大量的后续观测来进行验证，因此根据过境数据优先考虑行星的可居住性已成为寻找宇宙中生命的重要方面。我们提出了一种方法来比较过境行星的潜力，以支持生命的基础上过境数据，恒星的属性和以前报道的限制行星发射通量。对于处于辐射平衡的行星，辐射通量随偏心率的增加而增加，但随偏心率的增加而减少。由于这些参数往往是不受约束的，有一个“偏心度-简并度”的可居住性过境系外行星。我们的方法减轻了这种退化，包括对大半径行星的惩罚，使用地球质量半径关系，并且在可用时，对偏心率的约束来计算我们称之为“过境系外行星的可居住性指数”的数字，该指数表示系外行星可以支持液态表面水的相对概率。我们计算了开普勒天体的兴趣，并发现行星接收60-90%的地球入射辐射，假设圆形轨道，最有可能是宜居的。最后，我们对即将到来的TESS和JWST任务进行了预测。
2015-09-29 astro-ph.EP
Resilient habitability of nearby exoplanet systems
我们研究了在34个附近的FGK-矮星的宜居带中发现类地行星的可能性，每个FGK-矮星都有一颗巨行星位于RV探测到的宜居带之外。首先，我们模拟了行星系在其目前的配置动力学，并确定其宜居带内的稳定行星轨道的比例。然后，我们假设巨行星的偏心率是过去不稳定的结果，在此期间，一个或多个其他行星从系统中被抛出。我们模拟这些情况，并调查是否行星轨道上的宜居带生存的不稳定性。解释性地，我们确定测试粒子的分数，最初发现在宜居带，今天仍然在宜居带。我们将这一部分称为系统的弹性可居住性。我们发现，对于大多数系统，当我们在它们的历史中包括一个不稳定阶段时，行星在宜居带中的稳定轨道上存在[或存活]的概率明显变小。我们提出了一个具有高弹性可居住性的候选系统列表，以供未来观察。它们是：HD 95872、HD 154345、HD 102843、HD 25015、GJ 328、HD 6718和HD 150706。后两个系统中的已知行星在其偏心率上具有很大的观测不确定性，这传播到其弹性可居住性上的很大不确定性。这两个偏心率的进一步观测限制
2019-12-02 astro-ph.EP
Habitability of extrasolar planets and tidal spin evolution
恒星辐射一直被保守地用作行星可居住性的关键约束。在这里，我们回顾潮汐的影响，由主恒星对行星施加，对行星自转的演变。潮汐最初驱动旋转周期和旋转轴的取向进入平衡态，但不一定导致同步旋转。由于潮汐也使轨道成圆形，最终旋转周期等于轨道周期，并且一个半球将被恒星永久照射。此外，旋转轴将变得垂直于轨道，即行星表面将不会经历日照的季节性变化。我们在这里说明潮汐如何改变传统宜居带中行星的自转。作为一个例子，我们表明，忽略由于其他同伴的扰动，超级地球G1581d执行两个旋转每个轨道和任何原始的一致性已被侵蚀。
2011-08-22 astro-ph.EP
System Architecture and Planetary Obliquity: Implications for Long-Term Habitability
在寻找太阳系以外的生命时，应将注意力集中在那些有潜力在我们所知的生命出现和扩展所需的长时间内保持可居住条件的行星上。可观察到的行星结构是长期可居住性的决定因素之一，因为它控制着轨道演变，并最终控制着行星所接收的恒星通量。通过对假设的行星系的n体模拟和进动模型的组合，我们证明了类地行星的偏心率、进动率和进动周期的振幅和周期对巨伴星的轨道特征是敏感的.一系列的瞬态，海洋耦合气候模拟表明，天文周期的这些特征是如何决定不断变化的表面条件和相对于现代地球的长期部分可居住性。类地行星的可居住性随着类地行星的离心率而增加，前提是平均离心率足够低，以在整个轨道年中保持其大部分表面的温和温度。一个巨大的伴星更近，导致类地行星的偏心率周期更短，但更长，高振幅的周期。周期和振幅的周期性周期可以估计到第一阶的n体模拟计算的轨道路径。在大多数的模拟中，磁共振振幅直接与轨道倾角有关，而磁共振周期是节点岁差和巨大伴星接近程度的函数。
2022-08-08 astro-ph.EP
Pervasive Orbital Eccentricities Dictate the Habitability of Extrasolar Earths
类地行星的长期可居住性需要低轨道偏心率。由于许多太阳系外的行星系都与恒星伴星有关，因此来自遥远恒星伴星的长期扰动是激发行星偏心率的一个非常重要的机制。虽然类地行星在恒星双星系统中的轨道演化已经被很好地理解，但双星系统扰动对包含额外气体巨行星的更现实系统的影响却很少被研究。在这里，我们提供了一个大的数值积分，确定初始轨道参数导致偏心轨道合奏确认的分析标准。我们表明，太阳系外的地球很可能会经历一个广泛的轨道演变所决定的气体巨行星的位置，需要更集中的研究偏心率对生命的潜力的影响。
2010-03-02 astro-ph.EP
Carbon cycling and habitability of Earth-size stagnant lid planets
模型的热演化，地壳生产，和CO $_2$循环被用来约束的前景，岩石行星的可居住性，与地球一样的大小和组成，在停滞盖制度。具体来说，我们确定的条件下，这些行星可以保持CO $_2$脱气率足够大，以防止全球表面冰川，但足够小，以便不超过风化率的上限提供的新鲜岩石的供应，这种情况下，将导致失控的大气CO $_2$积累和一个令人不快的炎热气候。该模型表明，停滞盖行星的初始放射性加热率为100-250 TW，总CO $_2$预算范围从$\sim 10^{-2} -1$倍地球的估计CO $_2$预算，可以保持火山出气率适合居住的$\approx 1-5$陀螺;较大的CO $_2$预算导致不适合居住的炎热气候，而较小的预算导致全球冰川。高的放射性产热率通过维持火山活动和CO $_2$放气时间更长而有利于可居住性。因此，这些结果表明，板块构造可能不需要建立长期的碳循环和维持稳定的宜居气候。该模型必须高度简化，因为系外行星热演化和放气的不确定性很大。尽管如此，这些结果为未来的系外行星任务提供了一些一阶指导，通过预测一个停滞的盖子行星的可居住性变得不太可能的年龄作为初始放射性热预算的函数。这个预测是强大的，因为行星的热收支和年龄都可能受到恒星观测的限制。
2017-12-11 astro-ph.EP
Rapid Water Loss can Extend the Lifetime of the Planetary Habitability
提出了两种适合居住的行星状态：一种是像地球一样的水行星，另一种是有少量水的陆地行星。与水行星相比，陆地行星在更大的太阳辐射下保持液态水。水的流失可能会把一个水行星变成一个陆地行星，并且这个行星可以比它保持一个水行星更长的时间。我们计算不同的初始水库存和不同的距离，从中央恒星的行星演化与氢逃逸。我们发现有两个条件可以使一个水行星演化为陆地行星：一个是表面水的临界量M_ml，它与一个行星是陆地行星相一致;另一个是大气层中水蒸气的临界量M_cv，它定义了失控的温室状态的开始。我们发现，当M_cv = 3 m，M_ml = 5%时，初始海洋质量小于地球海洋质量10%的类地水行星可以演化为陆地行星。这样的行星可以保持液态水在其表面上的另一个2 Gyrs。初始水含量和M_cv是划分行星演化路径的重要参数，我们的结果表明，大量氢逃逸可能是另一种可居住行星的新开始，而不是其可居住性的终结。
2015-09-12 astro-ph.EP
Age Aspects of Habitability
恒星的宜居带被定义为一个轨道范围，在这个范围内，岩石行星的表面可以支持液态水。推动寻找宜居行星的最有趣的问题是它们是否有生命。但是行星的年龄对它的可居住性重要吗？如果我们将适居性定义为行星孕育生命的能力，那么可能不是。毕竟，地球上的生命在其形成后仅在大约8亿年内发展起来。然而，如果我们将可居住性定义为我们在系外行星表面探测生命的能力，那么年龄就成为一个关键参数。只有当生命进化到足够复杂的程度，足以在行星尺度上改变其环境时，我们才能通过其在大气中的印记--即生物特征--来远程探测到它。据我们所知，光合作用中的氧气是生命发达的最显著指标。但在宜居带的行星上，光合作用的开始可能需要比行星年龄长得多的时间。了解行星的年龄对于制定一项寻找携带复杂（发达）生命的系外行星的战略是必要的-许多已确认的潜在可居住行星太年轻（绕第一星族恒星运行），可能没有足够的时间发展和/或维持可探测到的生命。在过去的十年中，许多围绕古老的（9-13 Gyr）贫金属星族II恒星的行星被发现。这样的行星有足够的时间发展必要的化学反应链，如果位于宜居带，可能携带可探测到的生命。这些古老的行星应该是寻找地外生命的主要目标。
2016-03-23 astro-ph.EP
New Dynamical State and Habitability of the HD 45364 Planetary System
具有多颗巨行星的行星系为研究行星的形成和演化提供了重要的机会。HD 45364系统拥有两颗巨行星，它们位于其主星的宜居带（HZ）内，是第一个发现具有3：2平均运动共振（MMR）的系统。几个相互竞争的迁移理论与不同的预测提供了解释，通过动态模拟，利用有限的数据，观察到的共振。在这里，自最初发现以来的十多年中，我们重新审视了该系统，其中来自HARPS和HIRES的径向速度（RV）样本大幅增加，显着扩展了观测基线。我们提出了修改后的轨道解的两个行星使用开普勒和动力学模型。我们的RV模型表明轨道比以前报道的更圆，更分离。因此，预测的强行星-行星相互作用没有被探测到。重新分析系统动力学，发现行星对表现出天平动和环流的拱点行为，表明准共振态，而不是真正的MMR。新的轨道解和系统的动力学状态证实了预测近圆形轨道为首选方案的迁移模型。我们还研究了该系统的宜居前景，发现HZ中可能存在另外一颗地球质量的行星和系外卫星。这项工作展示了持续RV观测的重要性及其对我们了解系统动力学历史的影响。HD 45364仍然是行星形成和可居住性研究的有趣目标。
2022-08-31 astro-ph.EP
Constraining the environment and habitability of TRAPPIST-1
2016-2017年发现的TRAPPIST-1的行星系是一个信息宝库。多亏了观测技术的结合，我们对这个非常奇特的系统的七颗行星的半径和质量进行了估计。在传统的宜居带范围内有三颗行星，它是天体生物学意义上最受约束的系统之一。我将在这里回顾的理论约束，我们可以把这个系统，试图重建其历史：它的大气演变，这取决于光度的演变的矮星，其潮汐动力学演化。这些约束条件可以作为假设，用全球气候模式评估系统外行星的可居住性。
2018-10-26 astro-ph.EP
Theoretical Validation of Potential Habitability via Analytical and Boosted Tree Methods: An Optimistic Study on Recently Discovered Exoplanets
2017年2月发现了七颗地球大小的行星，TRAPPIST-1系统。其中三颗行星位于其恒星的宜居带（HZ），使它们成为潜在的宜居行星，距离我们只有40光年。就在一年前，发现了离我们最近的可能适合居住的行星-- Proxima~b，并认识到HZ中的地球型行星是常见的，这为在太阳系外寻找生命提供了动力。寻找生命有两个目标：地球相似性和可居住性。最近提出了一个指数，柯布-道格拉斯可居住性得分（CDHS），基于柯布-道格拉斯生产函数，它通过使用测量和估计的行星参数，如半径，密度，逃逸速度和行星的地面温度来计算可居住性得分。建议的度量与指数占度量弹性，被赋予的分析性质，确保全局最优，并可以缩放，以适应有限数量的输入参数。我们表明，该模型是弹性的，弹性的条件，以确保全球最大值可以规模的预测参数的数量增加。K-Nearest Neighbor分类算法，点缀与概率羊群和阈值限制，利用CDHS分数和标签系外行星通过特征学习方法适当的类。该算法使用凸优化和机器学习的力量在决策理论模型之上工作。第二种方法基于一种新的特征学习和树构建方法，在不计算行星的CDHS的情况下对相同的行星进行分类，并产生类似的结果。这两种不同方法的收敛表明了所提出的方案的强度和最近发现的潜在可居住性的可能性。
2017-12-04 astro-ph.EP
Habitability of Earth-type Planets and Moons in the Kepler-16 System
我们证明，可居住的地球质量的行星和卫星可以存在于开普勒-16系统，已知主机周围的恒星双星土星质量的行星，通过调查他们的轨道稳定性在标准和扩展的宜居带（HZ）。我们发现，类卫星（S型）轨道的地球质量的行星是可能的标准HZ直接附近的开普勒-16 b，从而构成可居住的系外卫星。然而，地球质量的行星不可能存在于标准HZ内围绕两个恒星组成部分的行星状（P型）轨道中。然而，P型地球质量的行星可以存在优于土星行星在扩展HZ有关相当增强回暖的行星大气，如果促进。我们简要地讨论了潜在的可探测性，这种可居住的地球质量的卫星和行星定位在卫星和行星轨道，分别。下P型轨道和上P型轨道的范围分别在0.657 ~ 0.71 AU和0.95 ~ 1.02 AU之间。
2012-02-22 astro-ph.EP
Climates of Warm Earth-Like Planets III: Fractional Habitability from a Water Cycle Perspective
行星表面的可居住部分对于表面生物特征的可探测性很重要。可居住区域的范围和分布受到控制地球气候、大气环流和水文循环的外部参数的影响。我们使用ROCKE-3D大气环流模式探索这些问题，重点是陆地水通量，从而在陆地上存在复杂的生命的潜力。作为一个函数的太阳能和行星旋转的类地世界与零的引力和偏心率绕太阳的可居住性进行检查。我们使用干旱指数来评估部分可居住性，该指数衡量土地的净供水量。随着日照和日照长度的增加，类地行星变得“超级宜居”（比地球更大的宜居表面积），因为它们的气候变得更加稳定，让人想起地球上过去的温暖时期，那时复杂的生命丰富而广泛。然而，旋转最慢、辐射最高的行星所处的水文环境与地球上的任何行星都不同，高纬度地区的条件非常温暖、潮湿，但降雨和地下水储存量很少。随着太阳辐射的增加，云层越来越模糊地表，但能见度会随着自转周期的适度增加而提高。因此，适度缓慢旋转的岩石行星与日照接近或略大于现代地球的似乎是有前途的目标，为未来的直接成像任务的表面特性。
2019-10-08 astro-ph.EP
A dynamical study on the habitability of terrestrial exoplanets I: Tidally evolved planet-satellite pairs
本文研究了类地月系统在4.5 Gyr潮汐演化后，在不同卫星质量和初始行星质量的情况下，系统的质量和自转周期，并讨论了它们与行星适居性的关系。我们发现了三种可能的结果：i）系统仍在进化，ii）系统是双同步的，或者iii）卫星与行星相撞。情况i）和ii）之间的转变是突然的，并且发生在卫星质量（$m_s \sim 0.02m_p$）略大于月球质量时。我们认为情况ii）和iii）比情况i）更不适合居住。利用巨型撞击和卫星吸积模型的结果，我们发现，模拟我们自己的旋转周期$12 < P_p < 48$ h和当前行星的行星度$\varepsilon_p < 40^\circ$或$\varepsilon_p > 140^\circ$的系统只代表14%的可能结果。Elser等人（2011）得出结论，一颗类地行星拥有一颗重卫星的概率为13%。综合这些结果，我们可以得出结论，最终形成一个像我们这样的系统的概率大约是2%。
2012-10-05 astro-ph.EP
S-Type and P-Type Habitability in Stellar Binary Systems: A Comprehensive Approach. I. Method and Applications
为研究恒星双星系统的S-型和P-型可居住性提供了一个综合的方法，原则上也可以扩展到高阶系统。P型轨道是指行星同时围绕两个双星轨道运行，而S型轨道则是指行星只围绕其中一个双星轨道运行，而第二个双星轨道则被认为是微扰。所选择的方法包含了各种不同的方面，其中包括：（1）考虑一个联合约束，包括轨道稳定性和可居住的环境，通过恒星辐射能量通量（“辐射宜居带“; RHZ）的一个假定的系统行星需要得到满足。(2)处理为太阳系及更远的各种系统定义的保守、一般和扩展的可居住区。(3)提供了一个综合的形式主义的评估S-型和P-型可居住性，特别是，数学标准，提出了哪种系统的S-型和P-型可居住性实现。(4)所获得的理论方法在标准（理论）主序星中的应用。原则上，确定了五种不同的可居住性情况，它们是：由RHZ的完整范围提供的S型和P型可居住性;可居住性，其中RHZ被行星轨道稳定性的附加约束截断（分别称为ST和PT型）;以及根本不存在可居住性的情况。关于行星轨道稳定性的处理，我们使用Holman & Wiegert（1999）[AJ 117，621]的公式，以前的研究也使用过。在这项工作中，我们专注于在圆形轨道的二元系统。未来的应用还将考虑椭圆轨道上的二元系统，并与文献中给出的其他方法和结果进行彻底的比较。
2013-10-25 astro-ph.EP
Habitability of planets on eccentric orbits: the limits of the mean flux approximation
与轨道偏心率小的地球相反，在日射宜居带（HZ）发现的一些系外行星具有高轨道偏心率（例如，HD~20782~b的偏心率高达$\sim0.97$）。这就提出了一个问题，即这些行星表面是否有液态水。为了评估偏心行星的可居住性，通常使用平均通量近似。它指出，如果一个偏心轨道上的行星平均接收到的流量与表面存在的液态水相适应，那么它就被称为宜居。然而，由于行星在一个轨道上确实经历了重要的日射变化，甚至在高偏心率的HZ之外花费了一些时间，因此它们的可居住性问题可能不那么简单。我们使用全球气候模型LMDz进行了一系列模拟，探索了当改变宿主恒星的光度和行星的偏心率时平均通量近似的极限。我们计算了潮汐锁定的海洋覆盖的行星的气候，轨道偏心率从0到0.9接收的平均通量等于地球的，周围的恒星的光度范围从$L_\odot$到$10^{-4}~L_\odot$。使用这里的可居住性的定义的基础上存在的表面液态水，我们发现，大多数被认为是行星可以维持表面液态水的阳面与冰帽的夜面。但是，由于高离心率和高光度，行星不能在整个轨道周期内维持表面液态水。它们在远点完全冻结，当接近近星点时，一个海洋出现在亚恒星点周围。我们的结论是，更高的离心率和更高的光度的恒星，不可靠的平均流量近似。
2016-04-20 astro-ph.EP
Quantifying Jupiter's influence on the Earth's impact flux: Implications for planetary habitability
长期以来，人们一直认为巨行星的存在是潜在宜居行星上生命发展的先决条件。有人认为，如果没有木星，地球将受到一种惩罚性的撞击机制，这将大大阻碍或完全阻止我们星球上生命的发展。虽然这一想法被广泛接受，以前很少有研究进行支持it.In这里，我们提出的几套动力学积分的结果，用于模拟木星的质量和轨道的影响，将经历的地球的影响率。我们发现，木星在确定地球撞击通量方面的作用远不是一个简单的盾牌，而是比以前认为的要复杂得多。这类巨行星远非一个简单的朋友，它们可能更有可能危及其他宜居行星上生命的发展。
2012-02-06 astro-ph.EP
The Inner Solar System's Habitability Through Time
地球、火星和金星，在不断演化的太阳照射下，有着迷人但不同的可居住性历史。虽然今天只有地球表面被认为是可居住的，但这三颗行星在其历史早期可能同时是可居住的。我们考虑如何在这些行星上以相似或不同的方式运行的物理过程决定了它们的大气层和表面随时间的创造和演变。其中包括决定其内部动力学类型和有无磁场的地球物理和地球化学过程;充当大气质量和组成的源或汇的地表-大气交换过程;控制气体逃逸到太空的太阳-行星相互作用;以及与这些相互作用以决定气候和可居住性的大气过程。这三颗行星的不同演化为思考在太阳系外寻找生命提供了宝贵的背景。
2019-10-17 astro-ph.EP
Thermal-orbital coupled tidal heating and habitability of Martian-sized extrasolar planets around M stars
M型恒星是寻找太阳系外可居住行星的好目标。由于它们的有效温度很低，M星的宜居带非常接近恒星本身。对于靠近恒星的行星，潮汐加热在热演化和轨道演化中起着重要的作用，特别是当行星轨道具有相对较大的偏心率时。虽然潮汐加热与行星的热状态和轨道相互作用，但对M星周围的太阳系外行星的这种耦合计算还没有进行过。我们使用简单的结构和轨道模型进行耦合计算，并分析了一个类地行星的热状态和可居住性。考虑到这颗行星是火星大小，潮汐加热并部分融化地幔，如果恒星质量小于太阳质量的0.2倍，并且轨道的初始偏心率大于0.2，则保持平衡态。由于地幔熔化而减少的热量耗散使这颗行星即使轨道距离很小，也能在宜居带停留10 Gyr以上。平衡态下的地表热通量介于火星和木卫一之间。行星的热状态主要取决于偏心率的初始值和恒星的质量。
2014-06-10 astro-ph.EP
Climates of Warm Earth-like Planets II: Rotational 'Goldilocks' Zones for Fractional Habitability and Silicate Weathering
行星自转速率对大气环流有显著影响，其中科里奥利效应的强度部分地决定了纬向热传输的效率，改变了云的分布、地面温度和降水模式。在这项研究中，我们使用的ROCKE-3D动态海洋环流模型来研究的影响，缓慢的旋转和增加日照的“分数可居住性”和硅酸盐风化率的地球一样的世界。将分数适居性f_h定义为处于0 <= T <= 100 C温度范围内的行星表面的百分比，我们发现，当日照增加10%和20%时，f_h适度增加，f_h可能在恒星日达到最大值--其长度为现代地球的8至32倍。通过跟踪降水和径流，我们进一步确定，有一个旋转制度集中在4天的时间内，硅酸盐风化率最大化，特别是强烈的峰值在较高的整体日照。由于风化在长期的碳酸盐-硅酸盐循环中的不可或缺的作用，我们认为气候稳定性可能会受到预期的温带陆地型世界旋转演化的强烈影响，并应被视为其研究中的一个主要因素。根据我们的研究结果，我们认为，行星自转周期是一个重要的因素，以考虑在确定地球的可居住性。
2020-03-30 astro-ph.EP
Long Term Planetary Habitability and the Carbonate-Silicate Cycle
传统上，通过确定系外行星的轨道是否落在其恒星的拱星“宜居带”内来评估系外行星的潜在宜居性，拱星“宜居带”被定义为水在行星表面可能是液体的距离（Kopparapu等人，2013年）。传统上，这些限制是由辐射对流气候模式确定的，这些模式用于预测用户指定的温室气体水平下的地面温度。这种方法忽略了拟议化学丰度的（生物）地球化学可解释性这一重要问题。二氧化碳是地球大气层中最重要的温室气体，在调节地球温度方面，其长期浓度受火山放气与通过化学风化和沉积作用封存的二氧化碳之间的平衡控制，并受海洋化学、循环和生物（微生物）生产力的调节。我们开发了一个模型，结合地球的短期和长期的地球化学碳循环的关键方面，以探讨由于行星大小和恒星日照的变化，在二氧化碳温室的潜在变化。我们发现，拟议中的全球地形，构造和水文循环的较大的行星上的结果成比例地更大的地面温度为一个给定的入射通量的变化。对于0.5到2 R_地球的行星，这些变化的影响导致全球平均地面温度偏差高达20 K，这表明这些关系必须考虑在未来的行星可居住性的研究。
2018-05-17 astro-ph.EP
The effect of core formation on surface composition and planetary habitability
一个分化的行星地幔的熔融生产力主要由其铁含量控制，而铁含量本身近似于行星的核心质量分数（CMF）。在这里，我们表明，估计系外行星的CMF允许强大的预测的厚度，成分和矿物学的衍生地壳。这些预测的地壳成分允许限制放置在表面和深层行星内部之间的挥发性循环，与可居住的行星表面的演变的影响。具有大型类地CMF（$\geq$ 0.32）的行星将呈现出薄壳，无法有效地将地表水和其他挥发物输送到下面的地幔中。相比之下，具有较小CMF（$\leq$ 0.24）和更高，类似火星的地幔铁含量的岩石行星将发展能够稳定含水矿物的厚壳，这可以有效地将挥发物隔离到行星内部，并在与演化相关的时间尺度上去除表面水。核心形成的程度对随后的行星表面环境有着深远的影响，并可能为寻找可居住的类地系外行星提供额外的限制。
2021-04-21 astro-ph.EP
Dynamics of exoplanetary systems, links to their habitability
基于对太阳系的研究，我们对行星轨道动力学的认识受到了系外行星系统多样性的挑战。在冷和超冷的矮星周围，潮汐对行星轨道和自旋演化的影响可以强烈地影响它们的气候和它们容纳表面液态水的能力。我们说明了潮汐和动力学的作用与极端的情况下，行星围绕褐矮星。在多行星系统中，偏心率是由行星间的相互作用引起的。因此，行星被潮汐引起的摩擦从内部加热。这个过程可以将一个宜居带行星加热到这样的程度，以至于表面液态水不能存在。我们还讨论了新发现的可能适合居住的地球大小的行星开普勒-186f。考虑到系统的年龄估计不足，行星可能仍然在朝着同步方向发展，并具有高的同步性，或者是伪同步的零同步性。这两种配置会对这个星球的气候产生不同的影响。
2014-11-30 astro-ph.EP
Planetary Magnetism as a Parameter in Exoplanet Habitability
来自太阳系的证据表明，与金星和火星不同，地球上强磁偶极矩的存在有助于维持其表面的液态水。因此，行星磁性可能对岩石系外行星上大气和液态水的长期维持产生重大影响。我们使用Olson和Christensen（2006）的模型来估算半径为R ${}_{p}$ $\le$ 1.23 R $_\oplus$的岩石系外行星的磁偶极矩。即使在模拟最大磁偶极矩时，也只有开普勒-186 f的磁偶极矩大于地球的磁偶极矩，而在星周宜居带探测到的岩石系外行星中，大约有一半的磁偶极矩可以忽略不计。这表明，在优先观测潜在的宜居行星时，行星磁性是一个重要因素。
2019-03-07 astro-ph.EP
Effects of Extreme Obliquity Variations on the Habitability of Exoplanets
我们探讨了在假设的系统与高的相互倾斜的行星可居住性的影响，行星质量的变化。我们发现，类地系外行星上的大振幅、高频率的冰性振荡可以抑制冰-冰反馈，增加宜居带的外缘。我们将探索限制在由一颗太阳质量的恒星，一颗地球质量的行星和1个或2个更大的行星组成的假设系统。我们验证了这些系统是稳定的$10^8$年的N体模拟，并计算了由地球质量的行星的轨道演化和来自主星的扭矩引起的引力变化。我们在类地行星上运行一个简化的能量平衡模型，以评估行星表面的地面温度和冰覆盖率，并计算出行星快速变化的宜居带外缘的差异。对于每一个假设的系统，我们计算了两个条件下的可居住性的外缘：1）行星自旋和轨道的完全演化，以及2）偏心率和偏心率固定在它们的平均值。我们恢复了以前的结果，较高的固定密度和偏心率值扩大了宜居带，但也发现，密度振荡进一步扩大在所有情况下的宜居轨道。在宜居带外缘附近的类地行星可能更有可能支持生命，而不是固定自旋的行星。这类行星可能是最容易用太空望远镜直接描述的。
2014-04-14 astro-ph.EP
The role of dynamics on the habitability of an Earth-like planet
从太阳系外众多已探测到的行星来看，迄今为止还没有发现与我们地球相媲美的类地行星。寻找系外地球当然是一个巨大的挑战，可能需要探测类似于我们的太阳系的行星系，以便找到像地球上一样的生命。然而，即使我们找到了类似的太阳系，也不能确定一个位于地球位置的行星会有与地球相似的情况。巨行星结构的微小变化会导致轨道摄动，这可能会改变宜居带（HZ）中类地行星的宜居条件。我们提出了一个数值调查，我们首先研究的运动测试行星在一个特定的行星-土星配置，我们可以预期强烈的引力扰动的运动在地球位置根据以前的工作。在这项研究中，我们表明，这些强扰动可以显着减少地球的邻近行星。在我们研究的第二部分中，我们研究了倾斜的土星-土星系统中测试行星的运动，我们分析了内部行星系动力学行为的变化。适度的倾斜值似乎抵消了在HZ的扰动，而高的倾斜引起更多的混乱，在这一地区。最后，我们利用太阳系参数对金星、地球和火星在倾斜的土星-土星系统中的实际轨道进行了稳定性研究。这项研究表明，如果土星的倾角<=10°，这三颗类地行星只会在低偏心率轨道上运动。因此，当所有行星几乎在同一平面上运动时，似乎对地球的可居住性有利。
2015-05-26 astro-ph.EP
Thorium Abundances in Solar Twins and Analogues: Implications for the Habitability of Extrasolar Planetary Systems
我们提出的第一个调查Th丰度太阳双胞胎和类似物，以了解这种放射性元素的可能范围及其对岩石行星内部动力学和潜在的可居住性的影响。放射性元素Th和U的丰度是行星能量预算的关键组成部分，占地球能量预算的30%至50%（Korenaga 2008; Allègre等人2001; Schubert等人1980; Lyubetskaya & Korenaga 2007; KamLAND Collaboration 2011; Huang等人2013）。辐射热驱动内部地幔对流和表面板块构造，维持深层碳和水循环，从而有助于创造地球的可居住表面。与其他依赖于行星特定形成历史的热源不同，放射性热收支与这些核素的地幔浓度直接相关。作为一种难熔元素，Th的恒星丰度忠实地反映在类地行星的浓度中。我们发现，日志eps Th变化从59%到251%的太阳能，这表明太阳系外的行星系可能拥有更大的能量预算，以支持表面到内部的动态，从而增加他们的可能性是适合居住相比，我们的太阳系。
2015-05-01 astro-ph.EP
Evaluating the Effect of Four Unknown Parameters Included in a Latitudinal Energy Balance Model on the Habitability of Exoplanets
在确定恒星周围宜居带（HZ）的不同模型中，横向能量平衡模型（LEBM）由于其参数化，在复杂度和模拟时间之间保持了良好的平衡，是非常有益的。这种灵活性使LEBM成为评估一些关键物理参数对行星温度和可居住性影响的绝佳工具。在各种物理参数中，有些参数至今还不能用任何方法确定，如行星的自转速率、日周期、海陆比、气压水平等。在这里，我们应用这个模型来研究这些未知参数对三个系外行星的可居住性的影响，这三个系外行星位于它们的乐观HZ的内部、外部和中间。在所检查的参数中，压力的影响更直接。它与温度几乎有直接的关系，在寒冷的行星上，它也与可居住性有直接的关系。并详细讨论了其它参数的影响。为了量化所有这些未知参数的影响，我们利用一个统计接口，为我们提供了每个行星的适居性状态的条件概率。
2020-11-02 astro-ph.EP
S-Type and P-Type Habitability in Stellar Binary Systems: A Comprehensive Approach III. Results for Mars, Earth, and super-Earth Planets
在论文I和II中，采用了一种综合方法，计算了双星系统中的S-型和P-型可居住区，包括双星组成部分的圆形和椭圆形轨道。它考虑了一个联合约束，包括轨道稳定性和通过恒星辐射能量通量（“辐射宜居带“; RHZ）的可能系统行星的适居区。具体地说，恒星S型和P型RHZ的计算基于四阶多项式的解决方案。然而，在同时的发展中，主要是在2013年和2014年，基于R. K. Kopparapu和合作者。这些模型需要对恒星宜居带的内部和外部界限进行相当大的改变。此外，关于失控的温室效应造成的可居住性极限，由于大气模型的差异，地球、火星和超级地球行星之间存在显著差异，从而影响了它们的可居住性潜力。本研究的目的是根据更新的行星模型计算双星的S型和P型适居区。此外，我们的研究还将考虑改善低光度恒星的有效温度，半径和质量之间的关系。
2019-01-31 astro-ph.EP
Layered Uncertainty in Planetary Thermal History Models: Implications for Hypotheses Discrimination and Habitability Modeling
关于地球的冷却历史，已经提出了多种假设/模型。对地外生命的探索使这些模型进入了一个新的视角，因为它们与生命可以利用的两种能源之一相连。由于缺乏不确定性分析，区分不同地球冷却模型的能力以及采用这些模型来帮助评估行星可居住性的效用受到了阻碍。这促使分层的不确定性分析的一系列热历史模型，已应用于地球。分析评估耦合模型输入，初始条件和结构的不确定性。分层模型的不确定性，加上数据的不确定性和多个工作假设（另一种形式的不确定性），意味着即使模型是确定性的，结果也必须在概率意义上进行评估。对于地球的冷却历史，不确定性会导致模糊性-基于不同假设的多个模型可以匹配数据约束。这对使用这种模型来预测具有地球特征但比地球更古老的系外行星的条件具有影响，即，它对建立类地行星长期生命潜力的模型具有影响。即使对于我们所知道的最像地球的行星，地球本身，模型的不确定性和模糊性也会导致巨大的预测误差。考虑到这来自于数据限制最多的行星，我们应该期待一般类地行星模型的更大差异。分层不确定性方法可以通过将行星冷却模型与气候模型相结合并在它们之间传播不确定性来扩展，以从概率与二元观点评估可居住性。
2020-01-31 astro-ph.EP
Astrophysical Conditions for Planetary Habitability
随着数百颗系外行星的发现，以及潜在数量巨大的类地行星等待被发现，其适居性条件已成为系外行星研究的焦点。宜居带的经典图像主要依赖于恒星通量，允许液态水存在于具有合适大气层的类地行星表面。然而，许多其他恒星和行星的性质限制了可居住性。除了取决于行星内部结构和组成的“地球物理”过程外，一系列复杂的天体物理因素也决定了可居住性。其中，变化的恒星紫外线，极紫外线和X射线辐射，恒星和行星际磁场，电离风和高能粒子控制上层行星大气的构成及其物理和化学演化。短期和长期的恒星变化需要完全依赖于时间的研究，以了解行星在任何时间点的可居住性。此外，行星系中的动力学效应和水向类地行星的输送也构成了根本性的重要限制。我们将回顾这些天体物理条件下的恒星性质的长期演化的关键方面，随之而来的极端条件下的早期演化阶段的行星系，和重要的相互作用的主机恒星和它的行星的属性。
2014-07-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the bio-habitability of M-dwarf planets
最近在Proxima Centauri、Trappist-1和许多其他附近的M-型恒星的宜居带中发现了地球大小的行星，这引发了人们的猜测，即这些行星上是否真的存在液态水和生命。在很大程度上，答案取决于它们未知的大气层，尽管JWST，ELT和其他计划中的望远镜可能在不久的将来观测到。我们认为M型恒星的行星的大气性质，热传输和辐射的背景下的可居住性。我们定义了生物宜居带，而不是传统的宜居带定义，在那里，液态水和复杂的有机分子可以在行星表面的至少一部分上生存。大气对温度的影响是根据加热因子（温室加热、恒星辐射、太阳辐射等）量化的。和热再分布（水平能量输送）。我们调查的生物可居住的领域（行星可以支持表面液态水和有机物）在这两个因素。我们的研究结果表明，围绕M型恒星运行的行星可能具有支持生命的温度，至少在其表面的一部分，具有广泛的大气特性。我们将此分析应用于Proxima b和Trappist-1系统。最后，我们讨论了生物特征搜索的影响，并展示了它们如何被用来估计光合作用和生物行星的丰度。
2018-02-01 astro-ph.EP
Effects of eccentricity on climates and habitability of terrestrial exoplanets around M dwarfs
偏心率是一个重要的轨道参数。了解它对行星气候和可居住性的影响对于我们在太阳系之外寻找可居住的世界至关重要。M-矮行星的轨道构型总是被潮汐锁定在共振态，这与类太阳恒星的轨道构型有很大的不同。M矮行星需要单独研究。在这里，我们使用一个全面的三维大气环流模式，系统地研究偏心率如何影响M-矮系外行星的气候和可居住性。模拟结果表明：（1）即使在e = 0.4时，这类行星的季节气候循环也很弱。水行星在其轨道运行期间不太可能脱离宜居带。(2)年全球平均地面温度随偏心率的增加而显著增加，这是由于云的偏心率减小所致。失控温室内边缘和潮湿温室内边缘都向外移动。(3)偏心轨道上的行星可以被捕获到其他自旋轨道共振态，从而形成不同的气候模式，即眼球模式和条纹球模式，其中条纹球模式由于行星轨道的减小而具有明显的高地面温度。在外缘附近，p = 1.0和2.0的行星更能抵抗雪球状态，这是因为恒星通量更集中。因此，具有整数自旋轨道共振数的行星比具有半整数自旋轨道共振态的行星具有更宽的宜居带。最重要的是，与圆形轨道相比，离心率缩小了宜居带的宽度。
2017-10-03 astro-ph.EP
On the Inclination and Habitability of the HD 10180 System
现在已经通过各种技术发现了许多多行星系统。这些系统表现出一系列的行星性质和轨道配置。对于那些没有探测到行星凌日的系统，一个重要的未知因素是轨道倾角。这就产生了行星质量及其相关属性的不确定性，例如大气层高度。本文研究了用径向速度技术发现的HD~10180系统。我们提供了一个新的轨道解决方案，该系统允许偏心轨道的所有行星。我们展示了系统的倾斜度如何影响行星的质量/半径特性，以及相位特征的检测如何解决倾斜度模糊。最后，我们评估系统的宜居带属性，并表明，g行星花费100\%的偏心轨道内的宜居带。
2014-08-18 astro-ph.EP
