Formation of embryos of the Earth and the Moon from the common rarefied condensation and their subsequent growth
月球和地球的胚胎可能是由于共同的母体稀薄凝聚体收缩而形成的。这种凝聚所需的角动量，在很大程度上可以在两个产生母体凝聚的稀薄凝聚的碰撞中获得。考虑到月球和地球的胚胎随后的生长，达到地月系统当前角动量所需的形成胚胎的总质量可能低于地球质量的0.01。由于月球和地球的铁元素本来就很贫乏，而月球的铁元素丰度很低，因此，月球胚胎的质量最多应该增加1.3倍。由于星子在无气体介质中的积累，地球胚胎的质量最大增加了三倍，目前地球上的铁丰度还没有达到。如果假设胚胎仅仅是通过积累固体星子（没有从胚胎中喷出物质）而生长的，那么很难在胚胎中以任何初始丰度再现当前月球和陆地的铁丰度。为了重现当前的月球铁丰度，从地球胚胎喷射并落入月球胚胎的物质数量应该比直接落入月球胚胎的星子的总质量和月球胚胎的初始质量之和大一个数量级，如果原始胚胎具有与星子相同的铁丰度，那么月球胚胎是由母体凝聚形成的。合并到月球胚胎中的大部分物质可能会在与星子（和较小的天体）的多次碰撞中从地球中喷出。
2020-03-22 astro-ph.EP
The remarkable solar twin HIP 56948: a prime target in the quest for other Earths
我们研究了HIP 56948，这是迄今为止已知的最好的太阳双胞胎，以无与伦比的精度确定它在物理性质，化学成分和行星结构方面与太阳的相似程度。我们探讨是否丰度异常可能是由于污染的恒星喷出物或陆地行星形成。我们使用太阳和HIP 56948的高分辨率（R = 100，000）高S/N（600）凯克HIRES光谱进行差异丰度分析（LTE和NLTE）。我们使用来自麦克唐纳和凯克天文台的精确径向速度数据来搜索这颗恒星周围的行星。我们实现了一个精确的sigma = 0.003德克斯的几个元素。包括恒星参数的误差，总的不确定性低至σ = 0.005 dex（1%），这是前所未有的元素丰度研究。HIP 56948和太阳之间的相似性是惊人的。HIP 56948的温度仅比太阳高17+/-7 K，log g、[Fe/H]和微湍流分别仅比太阳高+0.02+/-0.02 dex、+0.02+/-0.01 dex和+0.01+/-0.01 km/s。HIP 56948的质量为1.02+/-0.02 M_Sun，比太阳年轻1 Gyr。这两颗恒星都显示出与大多数太阳双胞胎不同的化学丰度模式。通过在HIP 56948的对流区中加入3 M地球的地球和陨石物质的混合物，可以很好地再现不同丰度（孪生-HIP 56948）中T_cond的趋势。从我们的径向速度监测，我们没有发现巨行星的迹象内部或在宜居带的HIP 56948。…
2012-04-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the Habitable Lifetime of Terrestrial Worlds with High Radionuclide Abundances
液体溶剂的存在被广泛认为是可居住性的必要先决条件。我们调查的条件下，世界以外的宜居带的恒星能够支持液体溶剂在其表面上地质上显着的时间尺度，通过结合放射性和原始热量。我们的分析表明，放射性核素丰度比地球高$\gtrsim 10^3$倍的超级地球可以拥有长寿的水海洋。相比之下，在替代生物化学方面探讨的对长寿命乙烷海洋的要求限制较少：$\gtrsim 10^2$的相对放射性核素丰度可能就足够了。我们发现，如果这类世界的年龄是$\lesssim 1$ Gyr，那么原则上詹姆斯·韦伯太空望远镜在$\sim 10$ pc的距离上可以探测到这类世界（在$12.8$ $μ$ m处的$\sim 10$天积分时间上的$10σ$探测）。
2020-01-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Core-mantle partitioning and the bulk Earth abundances of hydrogen and carbon: Implications for their origins
本研究同时测定地球核形成条件下氢和碳的金属/硅酸盐分配系数，基于兼容地球成分的核形成场景建模，揭示地球氢碳丰度及起源，发现其组成物质需碳质球粒陨石贡献且部分源自非碳质球粒陨石。
2025-08-25 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of He++ ions at interplanetary and Earth's bow shocks
由于行星际激波的厚度很小，相对于航天器的速度很高，因此对行星际激波的精细等离子体结构进行实验研究是非常困难的。本文研究了行星际激波和地球弓形激波通过时，太阳风等离子体中二次电离氦离子（4 He ++离子或α粒子）参数的变化。我们使用了安装在SPEKTR-R卫星上的BMSW（太阳风明亮监测器）仪器收集的高时间分辨率数据，该仪器在2011年8月至2019年期间运行。分析了20个行星际激波的He++离子的MHD参数（体积速度Va、温度Ta、绝对密度Na和氦丰度Na/Np），并与25个地球弓形激波穿越的类似参数进行了比较。还分析了WIND、Cluster和THEMIS卫星的测量结果。研究了氦丰度Na/Np的变化与参数β_{i}、θ_{Bn}和M_{ms}的相关性。发现Na/Np与θ Bn之间存在相关性：θ Bn越小，IP激波后Na/Np下降越大。对于地球的弓形激波过境，我们发现一个显着增加的氦丰度Na/Np在准垂直事件。
2022-08-26 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Super-Earth masses and stellar abundances from NIRPS reveal tentative evidence for water-rich formation around M dwarfs
McMaster University（麦克马斯特大学）；University of Toronto（多伦多大学）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；European Southern Observatory (ESO)（欧洲南方天文台）；Universidade do Porto（波尔图大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；McGill University（麦吉尔大学）；Universidad de La Laguna (ULL)（拉帕鲁纳大学）；Universidade Federal do Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学）；University of Bern（伯尔尼大学）；Queen’s University（女王大学）；Royal Military College of Canada（加拿大皇家军事学院）；Lund University（隆德大学）；Light Bridges S.L.（Light Bridges有限公司）；The University of Warwick（华威大学）；University of Chicago（芝加哥大学）
通过NIRPS观测超级地球质量与宿主恒星丰度的关系，发现M型星周围可能存在水丰富的形成机制，研究显示行星核心质量分数与恒星丰度存在显著差异。
2026-04-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Constraints on Super-Earths Interiors from Stellar Abundances
对系外行星内部进行建模对于比平均密度测量提供的结论更进一步至关重要。除了行星基本参数的精确度仍然有限之外，模型还受到其成分简并性的限制。在这里，我们提出了一个内部结构的模型，致力于研究固体行星高达~10个地球质量，即超级地球。当测量可用时，假设行星的整体Fe/Si比与其宿主恒星的相似，使我们能够显着降低现有的简并度，并更精确地限制行星的组成。基于我们的模型，我们提供了一个更新的质量半径的关系，用于提供一个行星的组成，从密度测量的第一次估计。我们的模型也适用于两个著名的系外行星，CoRoT-7 b和开普勒-10b的情况下，使用他们最近更新的参数。CoRoT-7 b和Kepler-10 b的核心质量分数分别在10-37%和10-33%的范围内，这使得两颗行星都与类似地球的成分相容。我们还扩展了最近对Proxima Centauri b的研究，并表明在5个地球质量的行星的情况下，它的半径可能达到1.94个地球半径，因为Proxima Centauri b的实际质量低于这个值的概率为96.7%。
2017-10-26 astro-ph.EP
Europium as a lodestar: diagnosis of radiogenic heat production in terrestrial exoplanets
长寿命放射性核素，如$^{40}$ K、$^{232}$ Th、$^{235}$ U和$^{238}$ U，有助于在类地行星地幔中持续产热。作为难熔元素，Th和U在类地系外行星中的浓度隐含地反映在恒星宿主的光球丰度中。然而，由于相关光谱特征的普遍缺乏和薄弱，在实践中很难对这些恒星丰度进行可靠的确定。我们提请注意耐火材料，$r-$过程元素铕，这可能是一个方便和实用的代理人口分析的辐射加热的系外行星系统。作为一个案例研究，我们提出了在$α$ Cen A和B的光球Eu丰度的测定。我们发现，铕是耗尽相对于铁的$\sim$ 0.1德克斯和硅的$\sim$ 0.15德克斯相比，太阳在两个二元组分。在一阶条件下，Eu的丰度可以在观测约束条件下转换为$^{232}$ Th、$^{235}$ U和$^{238}$ U的丰度，而$^{40}$ K的丰度可以独立地用银河系化学演化模型进行近似。我们发现$α$ -Cen-地球的辐射生热收支在其形成时为$73.4^{+8.3}_{-6.9}$ TW，现今为$8.8^{+1.7}_{-1.3}$ TW，分别比冥古宙和现代地球低$23\pm5$ %和$54\pm5$ %。因此，$α$-Cen-Earth中的地幔对流预计总体上比地球的地幔对流弱（假设其他条件相同），因此这样的行星在地质上不太活跃，抑制了其循环地壳和挥发物的长期潜力。由于Eu丰度可用于大样本的类太阳…
2020-10-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Volatility Trend of Protosolar and Terrestrial Elemental Abundances
我们提出了新的估计原太阳元素丰度的基础上改进的太阳光球丰度和CI的丰度组合。这些新的估计表明，CI陨石和太阳丰度是一致的60个元素。我们比较我们的新的原太阳丰度与我们最近估计的散装地球成分（归一化为铝），从而量化脱挥发分从太阳星云到地球的形成。量化产生线性趋势$\log(f) = α\log(T_C) + β$，其中$f$是地球与太阳的丰度比，$T_C$是元素的50 $\%$凝结温度。最佳拟合系数为：$α= 3.676\pm 0.142$和$β= -11.556\pm 0.436$。这些参数的量化限制了脱挥发分过程的模型。例如，系数$α$和$β$确定地球$T_{\mathrm{D}}(\mathrm{E}) = 1391 \pm 15$ K的临界脱挥发分温度。与太阳丰度相比，具有$T_{C} < T_{\mathrm{D}}(\mathrm{E})$的元素的陆地丰度是贫化的，而具有$T_{C} > T_{\mathrm{D}}(\mathrm{E})$的元素的陆地丰度与太阳丰度是不可区分的。地球上的汞丰度（$T_C$ = 252 K）出现异常高的假设下，太阳能和CI球粒陨石汞丰度是相同的。为了解决这一异常，我们建议，CI陨石已耗尽汞相对于太阳的$13\pm7$的一个因素。我们使用最佳拟合的挥发性趋势来推导挥发性和难熔组分之间的碳和氧的分数分布（$f_\mathrm{vol}$、$f…
2019-03-14 astro-ph.EP
The Influence of Stellar Phosphorus On Our Understanding of Exoplanets and Astrobiology
在寻找系外行星并最终考虑其可居住性时，有必要考虑行星的组成，地球物理过程和地球化学循环，以限制生命可用的生物必需元素。确定系外行星生态系统的元素比例尚不可能，但我们通常假设行星的成分与其宿主恒星相似。因此，使用Hypatia目录的高分辨率恒星丰度附近的恒星，我们比较的C，N，Si和P丰度比的主序星与那些在平均海洋浮游生物，地壳，以及散装硅酸盐地球和火星。我们发现，在一般情况下，浮游生物，地球和火星是N-贫和P-丰富的附近的恒星相比。然而，由于缺乏P丰度数据，只有约1%的恒星和1%的系外行星宿主存在，因此很难从恒星数据中推断出明确的趋势，更不用说P在系外行星演化中的作用了。我们的太阳有相对较高的P，地球生物学需要少量但有限的P。在形成于主恒星周围的岩石行星上，P基本上较少，P进入核心的强烈分配可能会排除表面P的可能性，因此，该行星表面上的生命可能会消失。因此，我们敦促恒星丰度社区在未来的研究和望远镜设计中优先考虑P观测。
2020-08-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
Pursuing Truth: Improving Retrievals on Mid-Infrared Exo-Earth Spectra with Physically Motivated Water Abundance Profiles and Cloud Models
本文研究垂直恒定水丰度和无云假设对系外地球光谱反演的影响，发现采用物理驱动的水廓线与云模型可显著改善LIFE观测下的行星半径、温压结构及关键分子丰度估计，并使CH₄生物标志物探测更可靠。
2024-10-23 astro-ph.EP astro-ph.IM
Metal-silicate partitioning of W and Mo and the role of carbon in controlling their abundances in the Bulk Silicate Earth
在核心形成期间钼和钨的液态金属-液态硅酸盐分配必须受到很好的约束，以了解地球和其他行星体的演化，特别是因为Hf-W同位素系统用于确定早期行星演化的日期。我们结合48个新的高压和高温实验结果与以前的实验的综合数据库，重新审视钼和钨分区的系统学。W分配是特别敏感的硅酸盐和金属熔体组合物，并成为更多的亲铁性随着温度的升高。我们表明，W具有6+氧化态的硅酸盐熔体在整个实验fO 2范围内的$Δ$ IW-1.5至-3.5。Mo具有4+氧化态，其分配对硅酸盐熔体组成不太敏感，但也取决于金属熔体组成。DMo随着地球深度的增加而保持近似恒定。随着金属中C含量的增加，W和Mo都变得更亲铁，因此我们拟合了相互作用参数。W和Mo与C一起被纳入一个组合的N体增生和核幔分异模型。我们表明，W和Mo需要早期增生地球是贫硫和富碳，使W和Mo有效地分配到地球的核心，不积累在地幔中。如果是这样的话，产生的类地行星具有地幔成分匹配的BSE的所有模拟元素。然而，在文献中有两组不同的估计散装地幔的碳丰度：低（100 ppm），和高（800 ppm），所有的模型是一致的较高的估计碳丰度。低BSE C丰度将是可以实现的，当考虑到分离的分散的金属液滴产生于深岩浆海洋中的Fe 2+到Fe 3+加金属Fe的结晶作用。
2022-10-25 astro-ph.EP physics.geo-ph
Seeding the Pregenetic Earth: Meteoritic Abundances of Nucleobases and Potential Reaction Pathways
碳质陨石是一种陨石，以具有高含量的水和有机物而闻名。在这项研究中，核碱基的丰度，即，在碳质陨石中发现的核糖核酸和脱氧核糖核酸的组成部分是从各种已发表的数据中整理出来的，并在各种陨石类别中进行比较。然后对产生核碱基的非生物化学反应进行了广泛的回顾。这些反应，然后减少到一个列表中的15个单独的反应途径，可能会发生在陨石母体。在碳质碳酸钙中发现的核碱基鸟嘌呤、腺嘌呤和尿嘧啶的量为1 $-$ 500 ppb。目前尚不清楚是哪种反应导致了它们在陨石母体中的合成。一类碳质陨石的氨基酸和核碱基$-$的丰度占主导地位，即所谓的CM 2（例如默奇森陨石）。CR2陨石（如格雷夫斯冰原岛峰）也是氨基酸丰度最高的陨石，但核碱基丰度最低。这两类中总核碱基的丰度分别为$330 \pm250$ ppb和$16 \pm13$ ppb。相对于其他核碱基，鸟嘌呤在碳质陨石中的丰度最高，但在CM 2陨石中的丰度比甘氨酸（最丰富的氨基酸）低1 $-$ 2个数量级。我们对核碱基形成的反应机制的调查表明，费托合成（即CO、H $_2$和NH $_3$气体在催化剂（如氧化铝或二氧化硅）存在下反应）最有可能是表征微行星早期状态的条件。
2015-05-06 astro-ph.EP
Stellar Abundances as Probes of Rocky Exoplanet Interiors: The Mantle Composition and Mineralogy of GJ 486b
National Institute of Science Education and Research（国家科学教育研究中心）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Mohali（印度科学教育与研究学院（旁遮普邦））；Indian Institute of Science Education and Research, Kolkata（印度科学教育与研究学院（加尔各答））；Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
该研究提出将恒星丰度推断、脱挥发分模型等结合的框架，以GJ 486b为例发现其幔部富铁贫二氧化硅，为关联行星内部与大气表征奠定基础。
2026-08-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mercury (Hg) in meteorites: variations in abundance, thermal release profile, mass-dependent and mass-independent isotopic fractionation
我们测量了一组陨石中汞的浓度、同位素组成和热释放剖面，包括陨石和无球粒陨石。我们发现不同陨石之间的汞浓度变化很大（约100克）。10 ppb至14'000 ppb），最高浓度数量级高于预期的本体太阳系硅酸盐值。从热释放曲线（150至650 °C）中存在的几种不同的汞载体相来看，我们认为这些变化不太可能主要是由于陆地污染造成的。陨石的汞丰度与岩石类型或汞同位素的质量分馏无关。大多数碳质辉长岩显示奇数同位素199 Hg和201 Hg的富集与质量无关。我们表明，富集不是核合成，因为我们没有找到相应的核合成赤字196汞。相反，它们可以部分解释为汞蒸发和再沉积过程中加热小行星从原始放射性核素和后期的影响加热。非碳质碳酸盐岩、大多数无球粒陨石和地球在气相汞中没有表现出这种富集。然而，这里研究的所有陨石都含有相对于地球地壳平均值的轻汞同位素（δ 202 Hg = ~-7至-1），这可能表明地球已经失去了其原始汞的很大一部分。然而，约2%的碳质沉积物的后期增生，被认为是地球水、碳、氮和惰性气体存量的原因，也可能是地球目前汞收支的大部分或全部原因。在这种情况下，地壳中同位素重的汞必然是地表和地球深部储层之间同位素分馏的结果。
2016-03-07 astro-ph.EP
Bayesian Analysis for Remote Biosignature Identification on exoEarths (BARBIE) \RNum{3}: Introducing the KEN
本文通过新生成的几何反照率光谱网格，研究未来天基成像任务对类地系外行星大气中CH4和H2O的可探测性，发现CH4可探测性与H2O丰度负相关，提出可见光/近红外表征应联合考虑两种分子丰度。
2024-11-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Detectable Abundance of Cyanoacetylene (HC$_3$N) Predicted on Reduced Nitrogen-Rich Super-Earth Atmospheres
我们预测，氰基乙炔（HC $_3$ N）是在GJ 1132 b的大气中以光化学方式产生的，其丰度可被詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）检测到，假设大气以氢为主，富含分子氮（N $_2$）、甲烷（CH $_4$）和氰化氢（HCN），如Swain等人（2021）所述。首先，我们构造HC $_3$ N的行列表和横截面。然后，我们将这些横截面和Swain等人（2021）的模型大气应用于辐射转移模型，以模拟JWST将看到的GJ 1132 b的透射光谱，解释反演丰度的不确定性。我们预测，氰乙炔功能在不同的波长，在4.5 $μ$ m，观察到的JWST一个过境后，一个明确的孤独的功能。该特征在HCN和CH $_4$的检索丰度的$1-σ$不确定性内持续存在。平流层温度$\lesssim 600$ K和中等平流层混合（$10^6 \, {\rm cm^2 \, s^{-1}} \lesssim K_{zz} \lesssim 10^8 \, {\rm cm^2 \, s^{-1}}$）的信号是可检测的。我们的研究结果还表明，HC $_3$ N是未来检索模型应该考虑的不透明性的重要来源。
2021-10-12 astro-ph.EP physics.chem-ph
An Alternative Formation Scenario for Uranium-rich Giants: Engulfing a Earth-like Planet
针对九颗起源不明的富铀r过程巨星，本文提出红巨星吞噬类地行星的吸积情景，模型可解释观测铀丰度且基本不改变恒星结构与演化。
2023-07-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Theoretical Reflectance Spectra of Earth-Like Planets through Their Evolutions: Impact of Clouds on the Detectability of Oxygen, Water, and Methane with Future Direct Imaging Missions
在不久的将来，将有可能通过反射光谱法，利用拟议的LUVOIR和HabEx任务等未来望远镜，对宜居带内的类地行星进行大气特征分析。虽然以前的研究已经考虑了云对类地行星反射光谱的影响，但考虑到广泛的云特性的分子可探测性以前尚未详细探索。在这项研究中，我们探讨了云的高度和覆盖率对不同地质时期类地行星的反射光谱的影响，并研究了$\mathrm{O_2}$，$\mathrm{H_2O}$和$\mathrm{CH_4}$的可探测性与测试参数的未来任务的概念，LUVOIR，使用以前设计的WFIRST-AFTA的日冕噪声模拟器。考虑到一个类地行星位于5 pc的距离，我们发现，对于拟议的LUVOIR望远镜，探测到$\mathrm{O_2}$ A波段特征，（0.76 $\mathrmμ$ m）将需要大约100、30和10小时，用于为现代地球O $_2$丰度为10%、50%和100%的大气建模的大部分云参数空间，分别特别是，对于现代地球O $_2$丰度的{$\gtrsim 50$ \%}的情况，只要存在具有$\gtrsim 20\%$的全球覆盖的较低高度（$\lesssim 8$ km）的云，就可以用$\lesssim 10$小时的积分时间检测到该特征。然而，对于现代地球$\mathrm{O_2}$丰度的1%的情况，我们模拟的所有云参数将需要100多个小时。
2019-04-01 astro-ph.EP
Influence of the water content in protoplanetary discs on planet migration and formation
原行星盘的温度和密度分布主要取决于微米级尘埃颗粒的质量分数及其化学成分。大量的微米大小的颗粒导致圆盘的整体加热，因此水冰线远离恒星。在保持固定的尘埃丰度的情况下，圆盘内部水分的增加会增加圆盘结冰区域的温度，并降低内部区域的温度。具有较大硅酸盐分数的盘具有相反的效果。在这里，我们将探讨尘埃成分和丰度对行星形成和迁移的影响。我们发现，低水含量的磁盘只能维持向外迁移的行星高达4个地球质量，而向外迁移的磁盘具有较大的水含量持续到8个地球质量在磁盘演化的后期阶段。因此，如果水的丰度很低，没有达到逃逸气体吸积的冰冷行星核心可以迁移到靠近主恒星的轨道。我们的结果意味着，在系外行星调查中发现的热和温暖的超级地球可能是在冰线之外形成的，因此含有很大一部分水。这些富含水的超级地球应该主要围绕低氧丰度的恒星运行，其中低氧丰度是由低水-硅酸盐比率或整体低金属含量造成的。
2016-03-03 astro-ph.EP
Cosmic-Ray Bath in a Past Supernova Gives Birth to Earth-Like Planets
超新星中的宇宙射线核合成通过浸入机制在太阳系形成中扮演关键角色，解释了类地行星的普遍性。
2025-12-10 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Chemistry of Silicate Atmospheres of Evaporating Super-Earths
我们模拟了硅酸盐大气在热的无挥发物的超级地球上的形成。我们的计算假设所有的挥发性元素，如H，C，N，S和Cl都已经从行星上消失了。我们发现，大气主要由Na，O2，O和SiO气体组成，以减少丰度的顺序。大气成分可以通过分馏蒸发、云凝结、光电离以及与大气中残留的任何挥发性元素反应而改变。云凝结减少了大气中除Na和K以外的所有元素的丰度。我们推测，像在水星和木卫一周围观察到的大型Na和K云可能围绕着热的超级地球。这些云会比紧密结合的大气层隐藏更大部分的母星，并且可以通过目前可用的方法观察到。
2009-06-05 astro-ph.EP
Exoplanet population inference and the abundance of Earth analogs from noisy, incomplete catalogs
没有真正的太阳系外地球类似物是已知的。在类太阳恒星周围已经发现了数百颗行星，它们要么是地球大小但周期较短，要么是一年长的轨道，但稍大。在强有力的假设下，系外行星目录已经被用来对类太阳恒星拥有地球类似物的速率进行外推估计。这些研究是复杂的，因为每个目录都是由非平凡的选择效应和检测效率，以及每个属性（周期，半径等）审查。是用噪音来衡量的。在这里，我们提出了一个一般的层次概率框架，使合理的推断系外行星的人口，考虑到调查的完整性，并首次，观测的不确定性。我们能够比以前的研究对分布做出更少的假设;我们只要求发生率密度是周期和半径的平滑函数（采用高斯过程）。通过将我们的方法应用于合成目录，我们证明了它比基于逆检测效率加权的标准程序更准确地估计了整个人口。我们将该方法应用于G矮星周围的小行星候选者的现有目录（Petigura et al. 2013）。我们证实了以前的结果，半径分布改变斜率附近的地球半径。我们发现，地球类似物的率密度约为0.02（每星每自然对数箱的周期和半径），具有很大的不确定性。这一数字比以前用同样的数据但更强的假设所作的估计要小得多。
2014-09-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Inferring Chemical Disequilibrium Biosignatures for Proterozoic Earth-Like Exoplanets
该研究耦合大气反演与热力学模型，评估元古宙类地系外行星氧气—甲烷化学不平衡的可探测性，并量化不同丰度、信噪比及水汽热信息对自由能约束的影响。
2023-11-10 astro-ph.EP
Detailed Abundances of Planet-Hosting Wide Binaries. I. Did Planet Formation Imprint Chemical Signatures in the Atmospheres of HD 20782/81?
利用麦哲伦/MIKE获得的高分辨率阶梯光谱，我们提出了一个行星托管宽双星系统HD20782 + HD20781中的两颗恒星的化学丰度分析。这两颗恒星都是G矮星，而且可能是同时代的，形成于同一个分子云中。因此，我们期望它们应该具有相同的体金属丰度。此外，这两颗恒星也都有巨行星在偏心轨道上，近心点为$\lesssim 0.2\,$ AU。我们调查具有这种轨道的行星是否会导致主星吸收物质，这反过来又可能在其大气丰度中留下类似的化学印记。我们推导出15个元素的丰度跨越一个范围的冷凝温度（$T_{C}\approx 40-1660\,$ K）。发现这两颗恒星的元素丰度平均相差$0.04\pm0.07\,$ dex，这与两颗恒星具有相同的体金属丰度是一致的。此外，对于这两颗恒星，难熔元素（$T_{C} > 900\,$ K）的丰度（相对于太阳）和$T_{C}$之间呈现出正相关，$\approx$ $1\times10^{-4}\,$ dex K $^{-1}$的斜率相似。测得的正相关并不完美;两颗恒星都表现出$\approx$ $5\times10^{-5}\,$ dex K $^{-1}$的平均趋势的分散，某些元素（Na，Al，Sc）在两颗恒星中也同样偏离。这些研究结果的背景下，巨行星的迁移模型，预测吸积的H-贫化岩石材料的宿主恒星进行了讨论。我们表明，一个简单的模拟太阳型恒星吸积材料与地球…
2014-04-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Rocky Extrasolar Planetary Compositions Derived from Externally-Polluted White Dwarfs
我们报道了两颗氦占主导地位的白矮星PG 1225 -079和HS 2253 +8023的Keck高分辨率中阶梯光谱仪数据和模型大气分析。每个系统的最小吸积质量约为10^22 g，相当于一颗大型小行星的质量。在PG 1225 -079中，Mg、Cr、Mn、Fe和Ni的丰度比与块体地球值相似，而我们测量了四种难熔元素Ca、Sc、Ti和V，它们的丰度都比块体地球高约2-3倍。对于HS 2253 +8023来说，被吞噬的物质在成分上与大块地球相似，其主要元素种类O、Mg、Si和Fe的质量百分比超过85%，并且富含独特比例的矿物氧化物-这是岩石母体起源的有力证据。包括以前的研究，我们现在知道四个严重污染的白矮星，其中测得的氧和氢与父母的身体形成几乎没有冰的观点一致，在星云环境中的任何雪线内部。越来越多的被污染的白矮星系统与全面的丰度测量形成了一个基线，用于表征岩石系外行星的组成，可以与大块地球进行比较。
2011-08-07 astro-ph.EP
The Solar Twin Planet Search. V. Close-in, low-mass planet candidates and evidence of planet accretion in the solar twin HIP 68468
[方法].我们在ESO 3.6 m望远镜上用HARPS获得了高精度的径向速度，在麦哲伦6.5 m望远镜上用MIKE光谱确定了精确的恒星元素丰度（~0.01 dex）。【结果】。我们的数据表明，在太阳双星HIP 68468周围存在一颗最小质量为26个地球质量的行星。这颗行星是一颗超级海王星，但与我们太阳系中遥远的海王星（30 AU）不同，HIP 68468 c是近距离的，半长轴为0.66 AU，与金星相似。这些数据还表明，在0.03天文单位处存在一个最小质量为2.9地球质量的超级地球;如果这颗行星得到证实，它将是迄今为止发现的第五颗质量最小的径向速度行星，也是第一颗围绕太阳孪生兄弟的超级地球。等时线（5.9 Gyr）和丰度比[Y/Mg]（6.4 Gyr）都表明年龄约为60亿年。与太阳相比，这颗恒星的难熔元素有所增加，在对银河系化学演化进行修正后，难熔元素的富集程度甚至更高。我们确定了NLTE锂丰度为1.52 dex，这是HIP 68468年龄预期值的四倍。较老的年龄也由低log（R 'HK）（-5.05）和低抖动支持。一个6个地球质量的岩石行星的吞噬可以解释锂和难熔元素的增加。[结论]。这颗超级海王星候选行星的质量太大，不可能在原地形成，因此它目前的位置很可能是行星迁移的结果，也可能驱使其他行星朝向它的主星，从而增加了HIP 68468中锂和难熔元素的丰度。行星吸积的有趣证据保证了进…
2016-10-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Impact regimes and post-formation sequestration processes: implications for the origin of heavy noble gases in terrestrial planets
在金星、地球和火星上测得的氖、氩、氪和氙的大气丰度之间的差异是惊人的。由于这些丰度下降了至少两个数量级，从金星到火星，研究这种差异的起源是一个关键问题，必须解释，如果我们要充分了解不同的交付机制的挥发物吸积的类地行星。在这项工作中，我们的目标是调查是否有可能定量解释的变化，在金星，地球和火星上测量的重惰性气体丰度，假设彗星轰击是这些惰性气体的主要输送机制的类地行星。要做到这一点，我们使用最近的动力学模拟，使研究的影响通量的彗星在类地行星的形成和演化过程中。假设彗星释放的惰性气体的质量与它们与类地行星碰撞的速率成正比，我们证明了金星和地球中的氪和氙丰度可以用符合彗星轰击假说的方式来解释。为了解释地球和火星之间氪和氙丰度的差异，我们需要援引火星土壤中大量以CO2为主的包合物的存在，这些包合物可以有效地隔离这些惰性气体。
2010-02-25 astro-ph.EP
Enhanced constraints on the interior composition and structure of terrestrial exoplanets
系外行星内部模型通常假设行星的元素丰度与其母星的元素丰度相同。主恒星丰度是行星丰度的良好代表，但仅适用于难熔元素。对于类地行星来说尤其如此，这可以从太阳与地球和其他内太阳系天体之间的整体化学成分的相对差异中得到证明。因此，行星主星的元素丰度必须被去挥发，以便正确地表示其类地行星的整体化学成分。此外，镍和轻元素与铁一起对类地行星的核心做出了重要贡献。因此，我们采用了扩展的化学网络的核心，由铁/镍比为18 $\pm$ 4（按数量）的约束。通过将这些约束应用于太阳，我们的模型再现了地幔和核心的组成，以及地球的核心质量分数。我们还将我们的建模应用于四颗具有精确测量元素丰度的系外行星宿主恒星：开普勒-10，开普勒-20，开普勒-21和开普勒-100。如果这些恒星在它们的宜居带中也有类地行星，我们发现绕开普勒-21运行的行星最像地球，而绕开普勒-10运行的行星最不像地球。为了评估岩石系外行星在内部组成和结构方面与地球的相似性，高精度的宿主恒星丰度至关重要。我们的模拟表明，丰度的不确定性应优于$\sim$ 0.04 dex，以便进行此类评估。
2018-12-03 astro-ph.EP
Revisiting the greenhouse effect of non-greenhouse gases in the atmospheres of Earth-like planets
The University of Tokyo（东京大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
研究非温室气体如何调节气候，发现背景N₂压力变化影响大气水含量，产生两种效应：改变热力学 lapse rate 和改变水蒸气对温室效应的辐射贡献，结果表明N₂增加对气候的影响取决于CO₂丰度。
2026-05-11 astro-ph.EP
The role of planetary interior in the long-term evolution of atmospheric CO2 on Earth-like exoplanets
内容：长期的碳酸盐-硅酸盐循环在地球气候演化中起着重要作用，因此，也可能是类地系外行星气候演化的重要机制。目的：我们研究了辐射成因地幔加热、地核大小和行星质量对大气$CO_2$分压演化的影响，以及板块构造驱动的长期碳循环控制大气$CO_2$分压的能力。方法：我们开发了一个箱模型，将碳循环与参数化的地幔对流联系起来。碳循环耦合到热演化通过板块速度，这取决于全球瑞利数。结果：我们发现大气$CO_2$压力随时间降低，最高可达10 Gyr以上的数量级。放射性同位素的丰度越高，导致$CO_2$压力越高。我们发现一个减小的瑞利数和板块速度朝向行星与较大的核心质量分数$f_c$，这导致较低的大气$CO_2$压力。由于内部温度较高，质量较大的行星可能有利于形成更多的$CO_2$丰富的大气层。结论：板块构造对地幔冷却的依赖性对大气$CO_2$压力的长期演化有重要影响。碳循环介导的板块构造是有效地调节行星气候的地幔放射性同位素丰度，行星质量和核心大小的广泛范围。在钍或铀地幔丰度高的行星上更有效的碳循环突出了绘制这些元素在潜在宜居系外行星的宿主恒星中的丰度的重要性。核心质量分数（$f_c\gtrsim 0.8$）较大的行星上碳循环效率低下，这强调了对地球大小的系外行星进行精确质量半径测量的重要性。
2021-03-17 astro-ph.EP
The peculiar solar composition and its possible relation to planet formation
我们进行了差异元素丰度分析的前所未有的准确性（0.01德克斯）的太阳相对于11个太阳孪生从依巴谷目录和10个太阳类似物从行星搜索。我们发现，太阳显示出一个特征的签名与一个~20%的消耗耐火元素相对于挥发性元素相比，太阳孪生。丰度差异与元素的冷凝温度密切相关。这一特点也适用于与已知有近距离巨行星的太阳类似物的比较，而大多数太阳类似物在径向速度监测中没有发现这样的巨行星，显示出太阳丰度模式。我们讨论了对这种特殊性的各种解释，包括丰度模式的差异与像我们这样的行星系统的形成有关的可能性，特别是与类地行星的存在有关。
2009-09-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Bayesian Analysis for Remote Biosignature Identification on exoEarths (BARBIE) II: Using Grid-Based Nested Sampling in Coronagraphy Observation Simulations for O2 and O3
本研究基于网格嵌套采样模拟日冕仪观测，量化了下一代望远镜在可见光反射光下探测类地行星大气O2和O3的可探测性，明确了不同SNR、波长与丰度下的探测阈值及最优带通，为未来高对比度仪器设计优化提供了关键约束。
2023-11-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Ammonia, Water Clouds and Methane Abundances of Giant Exoplanets and Opportunities for Super-Earth Exoplanets
未来的直接成像系外行星任务，如WFIRST/AFTA、Exo-C和Exo-S，将测量系外行星在可见光波段的反射率。要观测的系外行星将位于比地球离太阳更远的地方。这些“寒冷”的系外行星具有有利于水和/或氨云形成的大气环境，就像太阳系中的木星一样。我们研究了直接成像系外行星任务的科学回报，重点是系外行星的大气成分。首先，该研究表明，一颗巨大系外行星在600 - 1000 nm处的低分辨率（R=70）反射光谱，对于20的中等信噪比，将允许测量最上层云层的压力和甲烷的混合比，如果最上层云层位于0.6 - 1.5巴的压力水平。进一步提高信噪比，可以将云台压力的测量范围提高到0.2 - 4巴。甲烷的强吸收带和弱吸收带允许云和气体的同时测量;当最上层的云甲板位于比0.2的压力水平浅时，弱带被静音，并且云甲板压力和甲烷的混合比不能从单个反射光谱中区分出来。其次，未来的直接成像系外行星任务可能会探测到一些超级地球系外行星的宽带反射率。如果有以H2O为主的大气层，直接成像的超级地球很可能有比1 E-3酒吧浅的水云。这些行星上非常高的云层会使除了H2O之外的大多数气体吸收特征变得静音，并且这些行星会在颜色-颜色图中占据一个有限的相空间。
2014-12-24 astro-ph.EP
Astroclimes -- measuring the abundance of CO$_2$ and CH$_4$ in the Earth's atmosphere using astronomical observations
提出Astroclimes算法，利用地面望远镜近红外标准星光谱拟合模型透过谱，以补充夜间CO₂和CH₄柱测量，能恢复长期趋势但非季节循环，精度有待提升。
2025-09-12 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ao-ph
Earth as an Exoplanet. III. Using Empirical Thermal Emission Spectra as an Input for Atmospheric Retrieval of an Earth-twin Exoplanet
该研究将地球视作系外行星，结合经验热光谱与LIFE噪声模拟观测并开展大气反演，评估其识别温态宜居及生命指示信号的能力。
2024-05-13 astro-ph.EP
Oxygen fugacities of extrasolar rocks: Evidence for an Earth-like geochemistry of exoplanets
氧逸度是衡量岩石氧化程度的一个指标，它会影响行星的结构和演化。太阳系中的大多数岩石天体形成时的氧逸度大约比太阳系中富含氢的气体高五个数量级。目前还不清楚太阳系中的这种岩石氧化是否是其他行星系中的典型现象。我们利用在六颗被岩石吸积污染的白矮星中观察到的元素丰度来确定这些太阳系外岩石中氧化铁的比例，从而确定它们的氧逸度。这一结果与地球、火星和太阳系中典型小行星的氧逸度一致，表明至少有一些岩石系外行星在结构和地球化学上与地球相似。
2019-10-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
The detailed chemical composition of the terrestrial planet host Kepler-10
对太阳和太阳双星的化学丰度研究表明，与挥发性元素相比，太阳中难熔元素的成分已经耗尽，这可能是由于类地行星的形成。为了进一步研究这种情况，我们对类地行星开普勒-10及其14颗恒星孪生子进行了逐行差分化学丰度分析。利用高质量的CFHT、HET和Magellan光谱的严格微分分析，获得了Kepler-10及其双星的恒星参数和元素丰度。当与大多数厚盘双胞胎相比时，开普勒-10显示出相对于挥发性元素的耐火元素的耗尽，这可能是由于开普勒-10系统中的类地行星的形成。平均丰度模式相当于约13个地球质量，而开普勒-10系统中的两颗已知行星的质量总和约为20个地球质量。然而，对于八个厚盘双晶中的两个，没有发现耗尽模式。行星特征、恒星年龄、恒星诞生地点和银河系化学演化）可能导致或影响丰度随冷凝温度的变化趋势，我们发现这些趋势进一步支持了行星特征假说。
2015-11-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Radiogenic Heating and its Influence on Rocky Planet Dynamos and Habitability
岩石行星在地质时间尺度（Gyr）上的热演化取决于长寿命放射成因元素钾、钍和铀的热量输入。后两者在岩石行星地幔中的浓度在不同的行星系之间可能会有一个数量级的差异，因为Th和U，像其他重r过程元素一样，是由罕见的恒星过程产生的。在这里，我们讨论了这些变化对地球大小的行星的热演化的影响，使用一维参数化对流模型。假设Th和U丰度符合地球化学模型的散装硅酸盐地球的基础上南极陨石，我们发现，地球有足够的辐射加热，以保持持久的发电机。根据这一模型，由重r过程元素丰度较高的恒星组成的类地行星，如光谱中铕的相对丰度所示，很可能在其生命周期的很大一部分时间内缺乏发电机，这对生物圈的承载可能产生负面影响。由于我们的一维模型的定性结果强烈依赖于粘性的处理，进一步的调查，使用全三维对流模型是可取的。
2020-11-09 astro-ph.EP
Making the Earth: Combining Dynamics and Chemistry in the Solar System
到目前为止，还没有完成的类地行星形成模拟考虑了所产生行星的详细化学成分。虽然许多人考虑了可能的水含量和后期单板成分，但没有人检查过行星的大量元素丰度，作为形成模型的重要检查。在这里，我们报告了这种类型的第一次研究。O'Brien等人（2006年）根据盘平衡研究确定了模拟的类地行星的整体元素丰度。这些丰度与观测到的行星值非常吻合，表明O'Brien等人（2006年）的模型成功地产生了与太阳系的行星在动力学和化学性质方面相当的行星。在目前的模拟中，大量的水被吸积，这意味着类地行星形成“湿”，不需要从其他来源输送大量的水。在平衡控制化学的假设下，生物物种N和C仍然需要被输送到地球，因为它们在形成过程中没有显著的比例增加。行星形成过程产生的太阳光球污染可以忽略不计。假设其他行星系也有类似的污染水平，这反过来又意味着在太阳系外行星系观察到的高金属丰度趋势实际上是原始的。
2009-11-02 astro-ph.EP
Dynamical and collisional constraints on a stochastic late veneer on the terrestrial planets
鉴于它们在分化过程中倾向于被纳入地核，地球地幔中的高度亲铁元素被认为是在巨大撞击阶段结束后作为“晚期饰面”被增生的。Bottke等人（2010年）提出，如果晚期单板的特征是大型（D = 1000- 4000 km）撞击物，则可以解释大的地月HSE丰度比。在这里，我们模拟了类地行星在一个随机的晚期单板阶段从吸积结束，直到开始的晚期重轰击~ 5亿年后的演变。我们表明，由大型（D > 1000 km）天体主导的0.05地球质量的晚期单板种群自然地向地球提供了~0.01地球质量的单板，与约束一致。类地行星的偏心率和倾角是由与最大的晚期单板天体的近距离接触所激发的。我们发现，当a）类地行星的单板前角动量亏损AMD_0小于当前角动量亏损AMD_now的一半，或b）AMD_0 <= AMD_now且单板仅限于较小的天体（D_max <= 2000 km）时，它们的单板后轨道与理论值最吻合。单板对金星、地球和火星的影响主要是增生性的，但对水星和月球的影响主要是侵蚀性的。在约20%的模拟中，发生了一次高能撞击，可能会去除超过25%的水星质量，从而增加其铁的质量分数。我们表明，由于较大撞击的侵蚀性质，月球不能从大于500- 1000公里的物体上吸积任何物质。如果晚期的单板包括大型撞击物（D >= 500- 1000 km），而不管它们的大小分布，只要地球的单板大部分来自大型天体，就可以解释大的地球-月…
2013-06-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Is the Sun Lighter than the Earth? Isotopic CO in the Photosphere, Viewed through the Lens of 3D Spectrum Synthesis
我们考虑在CO 5 BOLD三维对流模型中形成一氧化碳（CO）的太阳红外（2-6微米）振转带，目的是改进碳（13 C）和氧（18 O，17 O）的重同位素丰度，与Genesis Discovery Mission对太阳风轻离子的直接捕获测量进行比较。我们发现，以前的，主要是一维的，分析系统地偏向于较低的同位素比率（例如，R23= 12 C/13 C），这表明太阳的同位素“重”，与公认的原始太阳星云中的分馏过程相反。13 C和18 O的新3D比率为：R23= 91.4 +/- 1.3（Rsun= 89.2）; R68= 511 +/- 10（Rsun= 499），其中不确定性为1 sigma和“乐观”。“我们还获得了R67= 2738 +/- 118（Rsun= 2632），但我们警告说，观察到的12 C17 O特征非常弱。新的太阳氧同位素比值介于地球值和《创世纪》报道的值（R68= 530，R6= 2798）之间，尽管两者都在2 σ误差标志之内，并且朝着有利于原始陨石中Ca-Al夹杂物（CAI）氧同位素组成的最新理论的方向发展。虽然不是这项工作的主要焦点，但我们得出氧丰度为603 +/- 9 ppm（相对于氢;对数H= 12标度为8.78）。从同位素的角度来说，太阳可能比地球轻，这就消除了在内太阳系早期构造过程中调用外来分馏过程的必要性。
2013-01-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Oxygen and hydrogen ion abundance in the near-Earth magnetosphere: Statistical results on the response to the geomagnetic and solar wind activity conditions
离子的组成对地球磁层等离子体的基本性质起着至关重要的作用。本文研究了近地球磁层中-10 RE<XGSE}< 10 RE范围内的氢氧比。这些结果是根据7年来从集群卫星上的RAPID和CIS仪器在~10 keV至~955 keV能量范围内进行的离子通量测量得出的。我们发现：（1）~10 keV氢离子与地磁条件和行星际磁场变化只有微弱的相关性。（2）在磁暴或亚磁暴的扰动阶段，~10 keV O+离子强度比>274 keV O+离子强度对氢离子强度的影响更大;（3）与~10 keV离子相比，>274 keV的O+离子在生长阶段表现出最强的加速作用，而在膨胀阶段本身则没有。（4）电离层离子流出强度的平静时间和扰动时间之比与在近地球磁层中观测到的>274 keV的情况相似。因此，在扰动时间内高能离子强度的增加更可能是由于电离层源的强化而不是更有效的加速。总之，近地球磁层中的磁共振过程是质量相关的，并且对较重的离子更有效。
2012-10-16 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
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
Ground-based Atmospheric Characterization of Super-Earth L 98-59 d at High Spectral Resolution
Universidad Diego Portales（迭戈帕拉莱斯大学）；Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA)（天体物理学及相关技术卓越中心）；University of Cambridge（剑桥大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）
本文利用地面高分辨率传输光谱技术，研究了温带超级地球L 98-59 d的大气成分，证实了其大气中氢硫化物的存在，并揭示了8米级望远镜光谱仪对这类行星大气特性分析的灵敏度。
2026-03-10 astro-ph.EP
Condensation and the Volatility Trend of the Earth
本文通过凝聚温度解释地球挥发性趋势，更新了元素Tcond清单，推导了理论关系，并比较了球粒陨石数据，探讨了挥发性元素耗损机制及对地球硅酸盐整体的影响。
2024-11-05 astro-ph.EP physics.geo-ph
The Goldilocks problem for detecting water in terrestrial planets: Constraining water abundances in the mid-IR with LIFE
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；York University（约克大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心（DLR））；Free University of Berlin（柏林自由大学）；University of Groningen（格罗宁根大学）；University of Bern（伯尔尼大学）
本文研究LIFE任务能否通过大气水汽探测宜居条件，探讨不同垂直水分布对水含量约束的影响，发现LIFE在高水含量情况下无法有效约束，但在低水含量情况下能提供上限。
2026-04-08 astro-ph.EP astro-ph.IM
Volatiles and refratories in solar analogs: no terrestial planet connection
我们分析了95个太阳类似物的高质量HARPS和UVES光谱，24个托管行星和71个未检测到的行星，以寻找相对于太阳丰度的挥发性和难熔元素的化学丰度中的陆地行星的任何可能的特征。我们证明了在这个样本中有行星和没有行星的恒星显示出相似的平均丰度比，特别是在金属丰度范围0.14<[Fe/H]<0.36的14个行星宿主和14个“单一”太阳类似物的子样本中。此外，在这个子样本中的两个行星系中，每个都包含一个质量在7-11地球质量范围内的超级类地行星，它们的挥发物与挥发物的丰度比与预期的陆地行星的存在不同。最后，我们检查后，删除银河系化学演化的影响，任何可能的差异，平均丰度，相对于太阳值，挥发性和挥发性元素几乎disspares。
2010-11-29 astro-ph.EP
The Star-Planet Connection I: Using Stellar Composition to Observationally Constrain Planetary Mineralogy for the Ten Closest Stars
恒星和行星的组成是相互关联的，然而，“适居性”和“宜居带“的定义只考虑了恒星和行星之间的物理关系。然而，行星是真正适合居住的化学和物理过程，调节气候和地球化学循环之间的大气，表面和内部水库。尽管如此，“类地行星”通常被定义为由岩石和铁的混合物组成的行星，其密度大约为1地球。为了了解类地行星的内部，可以利用恒星中构成行星的元素（如Mg、Si和Fe）的丰度来代替行星的组成。我们使用Hypatia目录中的恒星丰度探索了10颗离太阳最近的恒星周围虚构行星的行星矿物学和结构。尽管我们的样本中包含了亚太阳和超太阳的恒星，但我们发现所有10颗行星的矿物学都非常相似-因为恒星丰度的误差或分布在模型中产生了显着的简并。我们发现，丰度不确定性需要在[Fe/H] < 0.02 dex，[Si/H] < 0.01 dex，[Al/H] < 0.002 dex，而[Mg/H]和[Ca/H] < 0.001 dex的数量级上，以区分我们的10颗恒星样本中的两个独特的行星种群。虽然这些精确度很高，但我们相信，除了最近在文献中证明的方法透明度之外，考虑到某些丰度技术，它们是可能的。然而，如果没有这些精确度，行星结构的不确定性将非常高，以至于我们无法自信地说一颗行星像地球一样，或者不像我们见过的任何东西。
2018-01-05 astro-ph.EP
Chemical Abundances in the Externally Polluted White Dwarf GD 40: Evidence of a Rocky Extrasolar Minor Planet
我们目前的Keck/HIRES数据与模式大气分析的氦为主的污染的白矮星GD 40，在其中我们测量大气中相对于氦的9种元素的丰度：H，O，Mg，Si，Ca，Ti，Cr，Mn和Fe。除了氢与其他污染物的关系尚不确定之外，这种物质很可能是从GD 40的拱星尘埃盘吸积而来，其存在通过过量的红外辐射得到证明。这些数据最好用岩石行星物质的吸积来解释，其中重元素主要包含在氧化物中，来自一颗潮汐破裂的小行星，质量至少与朱诺号相当，可能与灶神星一样大。相对较低的氢丰度设定了推断母体中10%水质量的上限，而相对较高的难熔元素Ca和Ti丰度可能表明高温处理。虽然母体的整体组成与地球相似，但其85%以上的质量是由氧、镁、硅和铁组成的，我们发现n（Si）/n（Mg）= 0.30 +/-0.11，明显小于地球、太阳、太阳和附近恒星的比例。这一结果表明，分化发生在母体内。
2009-12-08 astro-ph.EP
Prevalence of Earth-size Planets Orbiting Sun-like Stars
在这篇论文中，我探讨了系外行星科学中的两个主题。首先是地球大小的行星在银河系中的普遍存在。为了确定具有不同大小、轨道周期和其他性质的行星的存在，我使用美国宇航局开普勒太空望远镜收集的数据对太阳系外行星进行了调查。该项目涉及编写新的算法来分析开普勒数据，寻找行星，并使用地面望远镜进行后续工作。我发现大多数恒星至少有一颗行星在地球轨道上或在地球轨道内，并且26%的类日恒星有一颗地球大小的行星，其轨道周期为100天或更短。第二个主题是行星的性质与其宿主恒星之间的联系。对系外行星宿主的精确描述有助于将行星的质量、大小和平衡温度等属性带入更清晰的焦点，并探索形成行星的物理过程。我研究了附近1000多颗恒星中碳和氧的丰度，使用加州行星搜索所拍摄的光谱。我在这个样本中发现了碳和氧相对丰度的大范围，包括少数富碳恒星。我还开发了一种称为SpecMatch的新技术，用于从光谱中提取基本的恒星参数。SpecMatch特别适用于开普勒发现的相对暗淡的行星宿主恒星。
2015-10-13 astro-ph.EP
Chemical differentiation of planets: a core issue
通过绘制地球上相对于太阳的经验化学元素丰度，并归一化为硅与其第一电离势，我们证实了先前报道的相关性的存在。为了解释这一点，我们开发了一个模型的基础上的统计物理学原理，预测分化相对丰度的任何行星体在太阳系作为其轨道距离的函数。这个简单的模型是成功地测试对现有的化学成分数据CI陨石和火星，地球，月球，金星和水星的表面成分数据。此外，我们表明，偏离拟议的法律为一个给定的行星对应于后来的表面分离的元素驱动的重力和化学反应。因此，我们为太阳系和行星内部的元素分布提供了一幅新的图景，并对它们的化学组成产生了重要影响。特别是，4wt%的初始氢含量预测散装早期地球。这与其他研究结果一致，表明地球内部可能富含氢。
2022-01-19 astro-ph.EP
The young Sun's XUV-activity as a constraint for lower CO$_2$-limits in the Earth's Archean atmosphere
尽管它们的重要性，以确定地球的大气和表面条件的演变，地球的大气CO $_2$丰度的演变历史，在太古宙和太阳的活动是不好的约束。在这项研究中，我们应用一个国家的最先进的物理模型的太古代地球的高层大气中研究不同的大气CO $_2$ /N $_2$混合比和太阳活动水平的大气逃逸到太空的影响。我们发现，除非CO $_2$是太古宙大气的主要成分，否则太阳强烈的X射线和紫外线辐射对热层的加热会导致迅速逃逸到太空。在38亿年前，大气CO $_2$丰度的下限约为40%，这可能足以抵消年轻太阳的微弱影响，使地球不至于完全冻结。此外，我们的研究结果表明，太阳很可能是作为一个缓慢到中等的{旋转的年轻G星}诞生的，以防止快速逃逸，在整个太阳系的历史上，对太阳的活动演化施加了重要的限制。如果在太古代大气中存在未知的冷却机制，这可能会降低我们的CO $_2$稳定性极限，这将允许一个更活跃的太阳。
2021-09-03 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.ao-ph
New Insights into Cosmic Ray induced Biosignature Chemistry in Earth-like Atmospheres
随着最近在活跃的M矮星周围发现类地行星，掩盖可能存在生命的破坏过程正在受到系外行星界越来越多的关注。我们研究了在M矮星AD Leo的宜居带中绕轨道运行的具有类似地球（N $_2$ -O $_2$）大气的行星的潜在生物特征。这些被高能粒子轰击，可以在表面产生次级粒子簇射。我们应用我们的无云一维气候化学模式来研究关键粒子簇射参数和化学效率的影响，NOx和HOx生产从宇宙射线。我们确定恒星辐射和宇宙射线对大气成分、温度和光谱外观的影响。尽管平流层O $_3$被宇宙射线强烈破坏，但O $_3$烟雾可以在我们模拟的AD Leo周围行星的低层大气中显著积聚，这与低恒星UVB有关。N $_2$ O的丰度随着燃烧能量的增加而降低，但N $_2$ O与激发态氧的汇反应变得较弱，从而稳定了其丰度。CH $_4$在强烈燃烧的情况下主要通过上层大气中的Cl除去，而不是像通常情况那样通过羟基除去。宇宙射线减弱了CH $_4$对中层大气加热的作用，使H $_2$ O吸收变得更加重要。此外，我们强调的重要性HNO $_3$作为一个可能的标志，强大的恒星粒子阵雨。简而言之，来自宇宙射线的NOx和HOx产生的不确定性显著影响生物特征丰度和光谱外观。
2018-08-07 astro-ph.EP
