Earth as an Exoplanet
地球是已知的唯一有生命存在的行星，因此，在太阳系以外寻找可居住和有人居住的行星通常集中在我们星球的类似物上。然而，地球的大气层和地表环境在过去45亿年中发生了巨大的变化。对我们星球的原位地质和地球化学建模研究相结合，提供了对环境的一瞥，虽然在技术上属于我们的地球，但似乎是外星世界。对于现代地球，地面设施，卫星和航天器的观测已经产生了丰富的数据，可用于在系外行星表征的背景下有效地观察我们的星球。然后，将行星和系外行星遥感技术应用于这些数据集，就能够开发探测其他世界上可居住性和生命特征的方法。此外，一系列模型已被用于模拟遥远地球的类外行星数据集，从而提供的见解往往是对现有观测的补充。了解地球可居住和有人居住的无数方式，再加上在遥远的地球上磨练的遥感方法，为识别其他行星系中潜在的生命环境提供了关键指南。
2019-10-16 astro-ph.EP
The Mass-Radius Relation for 65 Exoplanets Smaller than 4 Earth Radii
我们研究了65颗轨道周期小于100天的小于4个地球半径的系外行星的质量和半径。我们计算的加权平均密度的行星箱的0.5地球半径，并确定在1.4地球半径的密度最大值为7.6克/立方厘米。半径达到R = 1.5地球半径的行星密度随着半径的增加而增加。在1.5个地球半径以上，行星密度随着半径的增加而迅速下降，这表明这些行星有很大一部分体积的挥发物覆盖在岩石核心上。包括太阳系的类地行星和半径小于1.5的系外行星，当R < 1.5时，我们发现ρ= 2.43 + 3.39（R/R_E）g cm^-3，这与岩石成分一致。对于半径在1.5到4倍地球半径之间的系外行星，我们发现M/M_E = 2.69（R/R_E）^0.93。在1.5和4个地球半径之间拟合的行星质量的RMS为4.3 M_E，约化χ^2 = 6.2。大的分散表明在给定半径的行星组成的多样性。成分的多样性可能是由于行星的体积（由它们的大氢/氦包层决定）包含不同质量或成分的岩石核心。
2014-02-15 astro-ph.EP
Using Deep Space Climate Observatory Measurements to Study the Earth as An Exoplanet
尽管它不是作为一个系外行星研究任务设计的，但深空气候观测站（DSCOVR）已经被机会主义地用于一个新的实验，其中地球作为一个代理系外行星。两年多的DSCOVR地球图像被用来产生多波长、单点光源的时间序列，以提取关于行星旋转、云模式、表面类型和绕太阳轨道的信息。在下文中，我们假设地球的这些性质是未知的，而是试图从第一原理推导出它们。然后将这些结论与有关我们星球的已知数据进行比较。我们还使用DSCOVR数据来模拟相位角的变化，以及确定系外行星旋转周期所需的最小数据收集速率。这种利用多波长、反射单点光源的时间演化的创新方法，可以用于检索遥远恒星周围系外行星的一系列固有特性。
2018-05-15 astro-ph.EP
Non-Detection of Polarized, Scattered Light from the HD 189733b Hot Jupiter
使用POLISH仪器，我无法重现Berdyugina等人（2008）的大振幅偏振观测结果，置信水平>99.99%。我在HD 189733系统中没有观察到显著的偏振变化，并且在400 nm至675 nm波长范围内，来自系外行星的变化上限为Delta_P < 7.9 x 10^（-5），置信度为99%。Berdyugina等人（2008）报告了来自HD 189733 b热木星大气层的偏振散射光，振幅为2/10 ^4。这样大的振幅超过了一个数量级，比预期的几何尺寸更大，类似于其他热的振幅。然而，我没有检测到偏振变化与系外行星的轨道周期相锁定，并且没有任何显著的变化，这表明Berdyugina等人（2008）报告的偏振调制不可能是由于系外行星。
2009-02-03 astro-ph.EP
Earth Similarity Index and Habitability Studies of Exoplanets
对系外行星的研究一直是天文学家、行星科学家和天体生物学家的兴趣所在。对来自CoRoT和开普勒等太空任务的大量行星数据的分析最终旨在寻找一颗与地球相似的行星-地球的孪生兄弟，并寻找潜在的可居住性。地球相似性指数（ESI）的定义是寻找与地球的相似性，其范围从1（地球）到0（与地球完全不相似）。ESI可以用行星的四个物理参数来计算，即半径、密度、逃逸速度和地面温度。进入ESI表面的地面温度是一个不可观测的量，我们所知道的只是系外行星的平衡温度。我们已经建立了一个表面和平衡温度之间的关系，使用的数据，太阳系天体，以解决在确定地面温度的困难。从ESI分析中，我们发现了20颗ESI值高于0.8的类地系外行星，这是设定的阈值。我们还对类火星行星感兴趣，以寻找可能存在极端生命的行星。例如，甲烷特有的极端微生物生命形式代谢，为此引入了一种新的方法，称为火星相似性指数（MSI）。MSI被定义在1（现在的火星）和0（与现在的火星不同）之间，并使用与ESI相同的物理参数。介绍了另一种研究系外行星潜在可居住性的新方法--多参数柯布-道格拉斯函数。这并没有产生任何令人鼓舞的结果。
2018-06-07 astro-ph.EP
Hot super-Earths stripped by their host stars
模拟预测，热的超级地球大小的系外行星可以通过光蒸发剥离它们的外壳，这将使它们本身缺乏这些系外行星。然而，系外行星种群中的这种缺失却逃脱了严格的检测。在这里，我们证明，使用asteroseismology在开普勒任务期间观察到的系外行星和系外行星候选者的样本，虽然有大量的超地球大小的系外行星低入射通量，没有发现高入射通量。我们没有发现任何半径在2.2到3.8地球半径之间的系外行星，其入射通量超过地球上入射通量的650倍。系外行星数量的这种差距可以用挥发性元素的蒸发来解释，因此支持了预测。蒸发造成的热超级地球沙漠的确认将为行星系的模拟增加一个重要的限制，因为它们必须能够重现近距离超级地球的缺乏。
2016-04-18 astro-ph.EP
Scaling the Earth: A Sensitivity Analysis of Terrestrial Exoplanetary Interior Models
系外行星的结构和组成是行星可居住性的第一级控制因素。我们探讨了大体积类地行星的组成和内部结构的哪些方面影响了系外行星的主要观测值：它的质量和半径。我们将这些扰动应用于地球，我们最了解的星球。使用矿物物理工具包BurnMan自洽计算质量半径模型，我们发现，核心半径，存在轻元素的核心和上地幔组成的低压硅酸盐在给定的半径，其中没有一个包括在当前的质量半径模型的最终计算质量的影响最大。我们扩展了这些结果，提供了一个自洽的网格组成以及结构约束的地球质量半径模型，用于量化系外行星是“类地行星”的可能性。“我们进一步将这个网格应用于开普勒-36 b，发现它只有20%的可能性与地球的Si/Fe = 0.9类似，而地球的Si/Fe = 1，太阳的Si/Fe = 1.19。
2016-01-07 astro-ph.EP
New models of reflection spectra for terrestrial exoplanets: Present and prebiotic Earth orbiting around stars of different spectral types
为了从未来观测到的光谱中识别出可居住的系外行星，我们提出了新的反射光谱模型和几何模型，用于在光谱型F，G，K和M恒星的可宜居带内运行的现代和前生物（3.9 Ga）类地系外行星。我们计算出行星的各种大气和表面成分。作为潜在生物特征和温室因子的分子被纳入我们的模型大气中。固体和液体物质的各种组合，如海洋，海岸，由树木，草，沙子或岩石组成的土地，决定了行星的表面覆盖度。还提供了一组九颗潜在宜居行星的几何反射光谱和模型反射光谱，包括Proxima Centauri b，TRAPPIST-1d，Kepler-1649 c和Teegarden的Star-b。我们采用的不透明度数据来自使用开源软件包外传输，并采用不同的大气温度-压力的配置文件，这取决于类地系外行星的属性。通过数值求解多次散射辐射转移方程，建立了模型反射光谱。我们通过与其他研究者发表的模型进行比较，验证了我们的模型在一些特定情况下的反射光谱。我们证明，前生物类地系外行星和目前的类地系外行星，其大气中的温室气体量增加，在光学散射更多的星光。我们还提出了现代和前生物类地系外行星与多云和无云的大气的透射光谱。
2023-03-01 astro-ph.EP
High resolution transmission spectrum of the Earth's atmosphere -- Seeing Earth as an exoplanet using a lunar eclipse
随着系外行星领域的快速发展，越来越多的类地系外行星被探测到。使用凌日观测来描述它们的大气层将成为探测类地系外行星的关键数据。我们地球的大气透射光谱将是与未来的地球外候选者进行比较的理想模板。通过观测月食，它提供了一个类似的配置，一个系外行星过境，我们已经获得了高分辨率和高信噪比的地球大气透射光谱。这次观测是在2011年12月的月全食期间在中国兴隆站用高分辨率摄谱仪进行的。我们将观测到的透射光谱与我们的大气模型进行了比较，并详细确定了各种大气物种的特性。在透射光谱中，探测到O2、O3、O2-O2、NO2和H2O，测量了它们的柱密度，并与卫星数据进行了比较。可见的臭氧Chappuis带产生最突出的吸收特征，这表明臭氧是未来地球外表征的有希望的分子。单个O2谱线被分辨，并且O2同位素被清楚地检测到。我们的新观测并没有证实以前月食观测中报道的Ca II或Na I的吸收特征。然而，这些和其他一些强夫琅和费线位置的特征确实出现在观测到的光谱中。我们建议，这些都是由于拉曼散射组件中出现在月球本影光谱的前向散射太阳光。在我们的光谱中发现水蒸气吸收相当弱，因为我们探测的大气相对干燥，这促使我们讨论类地系外行星大气中水蒸气的可探测性。
2014-05-19 astro-ph.EP
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
Extremophile life-form survey on rocky exoplanets
在其他地方寻找不同的生命形式是天体物理学和天体生物学研究的迷人领域。根据NASA系外行星档案数据库，目前已发现近3500颗系外行星。地球相似性指数（ESI）定义为半径、密度、逃逸速度和地面温度的几何平均值，范围从0（与地球不同）到1（地球）。在这项研究中，岩石系外行星，适合岩石依赖极端微生物，如：Chroococcidiopsis和Acarosporamto被选择，可以潜在地生存被考虑。介绍了殖民相似性指数（CSI），并对1650个岩石系外行星进行了分析，CSI基本上代表了适合岩石极端微生物生存的类地行星，这些极端微生物可以在极端温度下生存（即像沙漠一样热，像冻土一样冷）。在这项工作中，可居住的系外行星被确认为即使这些岩石极端微生物也无法通过使用CSI度量工具生存。
2018-05-29 astro-ph.EP
Impact of hot exozodiacal dust on the polarimetric analysis of close-in exoplanets
本研究利用POLARIS三维蒙特卡洛辐射转移代码和HEZD解析模型，系统比较热黄道带尘埃与近距系外行星的散射光偏振，发现尘埃粒径影响最强，且在部分场景下HEZD偏振可超过行星。
2023-08-25 astro-ph.EP
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
Controls of Atmospheric Methane on Early Earth and Inhabited Earth-like Terrestrial Exoplanets
本研究通过大气光化学与海洋微生物模型，揭示羟基自由基产生及恒星辐照度（尤其200-210纳米波段）是控制类地宜居系外行星大气甲烷丰度的关键因素，并指出K型恒星宜居带外缘行星更利于甲烷积累，为生命信号探测提供支持。
2023-11-12 astro-ph.EP
Earth$'$s polar night boundary layer as an analogue for dark side inversions on synchronously rotating terrestrial exoplanets
决定同步旋转行星的潜在可居住性的一个关键因素是暗侧表面和自由大气之间的大气边界层逆温的强度。在这里，我们分析了从南极和加拿大警报中心的极夜测量中获得的数据，这是地球上最接近同步旋转系外行星黑暗面条件的类似物，分别没有和有海洋影响。在地球上，这种逆温的强度很少超过30 K，这是因为由所谓的中尺度斜坡风等现象引起的湍流混合效应，这种斜坡风的水平尺度为10 s到100 s km，表明对近地表暗面逆温有类似的限制。我们讨论了反演强度对地形和全球尺度环流等因素的敏感性，并将其与Proxima Centauri b行星的模拟进行了比较。我们的研究结果表明，与地球数据的比较在系外行星研究的重要性，并强调需要进一步研究的系外行星大气塌陷问题，使用中尺度和涡分辨模型。
2020-03-13 astro-ph.EP
Scattered light may reveal the existence of ringed exoplanets
围绕着巨大系外行星的行星环（以下简称“行星环”）仍然是大量已发现行星中缺失的行星现象。尽管存在大量的方法来识别和描述这些驱逐，但迄今为止没有一种方法是成功的。这些努力大多集中在围绕凌日系外行星的环产生的光度特征上;因此，对于非凌日环行星可能引起的可检测特征几乎没有兴趣，因为它们的大气层和（假设的）环系统相当大的表面都有过量的散射星光。这种由驱邪产生的额外散射将发生在这里定义为恒星光变曲线的“夏至”的轨道位置。在这封信中，我们开发了一个一阶模型来估计非过境exorings的光度特征，并预测其可探测性，使用现在和未来的设施。我们还展示了如何，除了发现本身，我们的模型可以用来约束行星环系统的轨道和物理参数。
2020-04-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
Colors of a Second Earth II: Effects of Clouds on Photometric Characterization of Earth-like Exoplanets
作为未来直接成像的类地系外行星的调查的试验台，我们提出了从EPOXI航天器获得的多波段昼夜光变曲线的地球表面成分的恢复。我们发现，海洋，土壤和植被的存在和纵向分布合理地再现拟合所观察到的颜色变化与一个简化的模型组成的先验已知的海洋，土壤，植被，雪和云的光谱。利用辐射转移程序模拟了大气（包括云）对地表散射光的影响。还确定了未来观测系外行星所需的噪声水平。我们的模型依赖的方法使我们能够推断出存在的主要元素的行星（在地球，云和海洋的情况下）与观测具有S/N $\gtrsim 10$在大多数情况下，如果S/N $\gtrsim 20$的高置信度。此外，S/N $\gtrsim 100$使我们能够以一种相当独立于模型的方式检测海洋和云以外的成分的存在。我们的反演过程中产生的云覆盖的退化也被量化。虽然与无云的情况相比，云层覆盖显着稀释了颜色变化的幅度，但颜色变化的模式仍然存在。因此，即使对于云层覆盖与地球相似的系外行星，通过光变曲线拟合研究表面特征的可能性仍然存在。
2011-06-30 astro-ph.EP
The Super-Earth Opportunity - Search for Habitable Exoplanets in the 2020s
最近在太阳系之外发现了种类惊人的行星，这极大地扩展了寻找可居住世界的空间。开普勒系外行星调查显示，我们星际邻居中的大多数行星都比地球大，比海王星小。这些行星被统称为超级地球和迷你海王星，其中一些行星可能有条件支持液态水海洋，从而支持类似地球的生物，尽管在许多方面与我们自己的星球不同。除了它们的数量丰富之外，超级地球相对较大，因此比真正的地球双胞胎更容易被发现。因此，超级地球代表了一个独特的强大机会，可以在2020 - 2030年及以后发现和探索一系列迷人且可能适合居住的行星。
2019-03-12 astro-ph.EP
Is the Pale Blue Dot unique? Optimized photometric bands for identifying Earth-like exoplanets
下一代地面和太空望远镜将拍摄附近恒星周围的宜居行星。越来越多的文献描述了如何用光谱学来描述这类行星的特征，但很少考虑行星颜色的有用性。在这里，我们研究是否可以使用紫外可见到近红外波长宽带测光（350-1000 nm）来识别潜在的类地系外行星。具体来说，我们计算最佳的光度箱，用于识别系外地球，并将其与包括太阳系物体和模型系外行星在内的不适合居住的行星区分开来。一些假想的系外行星--特别是有着厚厚大气层的冰冷的类地行星--的颜色与地球相似，因为光谱中蓝色区域的瑞利散射。然而，地球反射光谱的细微特征似乎是独一无二的。特别是，地球的反射光谱具有“U形”，不像我们所有假设的不适合居住的行星。这种形状部分是生物成因的，因为富含氧气的氧化空气对阳光是透明的，允许突出的瑞利散射，而臭氧吸收可见光，形成“U”的底部。这种独特性是否具有实际效用取决于观测噪声。如果观测是光子限制的或由天体物理源（黄道光或不完全星光抑制）主导，那么使用宽带可见波长测光来识别地球孪生子与获得详细光谱相比几乎没有实际优势。然而，如果观察是由暗电流，然后优化测光可以大大有助于初步表征。我们还计算了确定太阳系外太古宙地球的最佳光度箱，并发现太古宙地球是更难以明确地确定比现代地球的孪生兄弟。
2016-01-29 astro-ph.EP
Vaporization of the Earth: Application to Exoplanet Atmospheres
目前，大约有36颗已知的超级地球（M < 10 MEarth），其中8颗是适合大气跟踪观测的凌日行星。一些行星在靠近其宿主恒星的轨道上暴露在极端温度下，例如，CoRot-7 b，所有这些行星的平衡温度都比地球高得多。这些行星可以通过（部分）蒸发其地壳和/或地幔硅酸盐来形成大气。我们研究了这种加热系统的化学平衡组成从500 - 4000 K和总压力从10-6到10+2巴。在很宽的温度和压力范围内，主要气体是H2O和CO2，在高温和低压下，主要气体是Na、K、O2、SiO和O。我们讨论了富含SiO2的气体（即，长英质）硅酸盐（如地球的陆壳）和富含MgO，FeO的（即，镁铁质）硅酸盐，如块状硅酸盐地球。计算结果将有助于规划类地系外行星大气的光谱研究。
2012-05-15 astro-ph.EP
Spectra of Earth-like exoplanets with different rotation periods
本文通过大气环流模式和SBDART程序计算不同自转周期的类地行星光谱，发现自转周期引起的光谱差异与观测角度变化相当，并指出9.4-10微米臭氧波段对判断系外行星宜居性具有重要意义。
2025-09-23 astro-ph.EP
Quantitative indexing and Tardigrade analysis of exoplanets
对行星科学家和天体生物学家来说，在银河系其他地方寻找生命是一个非常迷人的领域。地球相似性指数（ESI）定义为半径、密度、逃逸速度和地面温度4个物理参数的几何平均值，其取值范围为1（与地球相同）~ 0（与地球不同）。通过引入公转和地表重力两个新的物理参数，将ESI重新定义为六个参数，称为新地球相似性指数（NESI）。本文的主要目的是通过改变NESI中的温度参数来寻找系外行星上的水熊虫生命，该参数被称为水熊虫相似性指数（TSI），其范围从1（水熊虫可以生存）到0（水熊虫不能生存）。在这里，NESI和TSI被编目和分析了近3370颗已确认的系外行星。
2017-02-13 astro-ph.EP
Spin evolution of Earth-sized exoplanets, including atmospheric tides and core-mantle friction
质量在0.1 - 10 M地球之间的行星被认为拥有稠密的大气层。这些大气层在行星的自转演化中扮演着重要的角色，因为由主星驱动的热大气潮汐可能会抵消引力潮汐。在这项工作中，我们研究了地球大小的系外行星的长期自旋演化。我们推广了以前的工作，包括偏心轨道和双折射的影响。我们发现，在潮汐和核幔摩擦的影响下，行星的倾斜度演化为0或180度。这些行星的自转也会演化成数量非常有限的平衡构型。一般来说，这些平衡都与轨道平均运动不同步。热大气潮汐的作用对于地球大小的行星在其系统的宜居带中变得更加重要，因此当我们寻找其潜在的可居住性时，它们不能被忽视。
2014-08-04 astro-ph.EP
Polarized Signatures of a Habitable World: Comparing Models of an Exoplanet Earth with Visible and Near-infrared Earthshine Spectra
在JWST，超大望远镜和LUVOIR时代，我们希望描述一些潜在的宜居类地系外行星。然而，这些世界的特征在很大程度上取决于理论模型的准确性。验证这些模型对行星的观测与已知的属性将是关键的未来定性的类地系外行星。由于偏振测量对大气层的微观和宏观物理特性十分敏感，它将是一个重要的工具，与传统的仅通量观测相结合，将提高确定类地行星特征的能力。在本文中，我们基准两个不同的偏振启用辐射传输代码对彼此和独特的线性光谱偏振观测的地照，覆盖波长从$\sim$ 0.4到$\sim$ 2.3 $μ$ m。我们发现，虽然从两个代码的结果一般同意对方，有一个相位之间的依赖关系比较模型。此外，根据我们目前的假设，两个代码的模型低估了地照的偏振水平。我们还报告了一个有趣的差异，我们的模型和观察到的1.27 $μ$ m $O_2$功能在earthshine，并提供了一个分析潜在的方法匹配此功能。我们的研究结果表明，只有获得1.27 $μ$ m $O_2$功能加上缺乏观测的$O_2$ A和B波段可能会导致错误的描述地球一样的大气。提供这些评估对帮助社区寻找太阳系以外的生命至关重要。
2023-01-13 astro-ph.EP
Detecting industrial pollution in the atmospheres of earth-like exoplanets
在过境系外行星的大气中检测生物特征，例如分子氧与还原气体的结合，一直是寻找外星生命的主要焦点。我们指出，除了这些通用指标，人为污染可以被用作智能生命的一种新的生物特征。为此，我们确定了地球大气中的污染物，这些污染物在詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）覆盖的光谱范围内具有显著的吸收特征。我们专注于四氟甲烷CF 4和三氯氟甲烷（CCl 3F），这是最容易检测到的人类活动产生的氯氟烃（CFC）。我们估计，~1.2天（~1.7天）的总积分时间将足以检测或限制CCl 3F（CF 4）的浓度到目前陆地水平的~10倍。
2014-07-21 astro-ph.EP
Observing the Earth as an exoplanet with LOUPE, the Lunar Observatory for Unresolved Polarimetry of Earth
近年来，对小型岩石系外行星的探测激增，并可能继续这样做。要知道一颗岩石系外行星是否适合居住，我们必须探测它的大气层和表面。一种很有前途的岩石系外行星的表征方法是使用分光偏振法直接探测。这种方法将基于单像素信号，因为用当前和不久的将来的仪器不可能空间分辨系外行星。经过良好测试的检索算法是必不可少的解释这些单像素信号的大气成分，云和表面覆盖。对地球本身的观测为测试这种算法提供了明显的基准数据。观测应提供在地球圆盘上积分的信号，捕获昼夜变化和所有相位角。月球是一个独特的平台，从那里可以观察到地球作为一个系外行星，不受干扰，所有的时间。在这里，我们介绍了LOUPE，月球天文台对地球的未分辨偏振测量，一个小而强大的分光偏振仪，以观察我们的地球作为系外行星。
2012-03-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
Climate bistability of Earth-like exoplanets
在大约5亿年前，我们的星球很可能经历了暂时的雪球状，大陆和海冰覆盖了它的大部分表面。这表明地球气候具有潜在的双稳态，对于相同的外部强迫，至少可以有两种不同的（统计）平衡态（即，太阳辐射）。在这里，我们探讨了在类地系外行星中发现行星气候的可能性，并考虑了通过改变半长轨道轴（因此，接收到的恒星辐射），偏心率和偏心率以及大气压力获得的行星气候的性质。为了实现这一目标，我们使用类地行星地面温度模型（ESTM），一维能量平衡模型的扩展，提供了一个数值上有效的气候估计参数敏感性研究和长期的气候模拟。在验证ESTM能够再现地球气候双稳性之后，我们确定了检测到气候双稳性的参数空间范围。目前工作的一个有趣结果是，支持气候双稳态的行星条件与维持行星表面复杂多细胞生命所需的条件非常相似。对这一结果的解释值得进一步研究，因为它与系外行星系统中生命的潜在分布有关。
2019-12-11 astro-ph.EP
Lightning Chemistry on Earth-like Exoplanets
我们提出了一个模型的闪电冲击诱导的化学，可以适用于大气中的任意H/C/N/O化学，因此为太阳系外行星和褐矮星。该模型结合了流体力学和STAND 2015动力学气相化学。对于与当代地球类似的系外行星，我们的模型预测的NO和NO2产量与观测结果一致。我们预测了在40 km处的NO ~ 1 e-3和40 km以下的NO ~ 2 ~ 1 e-4的闪电冲击之后不久的风暴期间的高度依赖的混合比，其中O3减少到痕量（<<1 e-10）。对于一个类似地球的系外行星，其大气层以CO2/N2为主，整个表面都有非常强烈的雷暴，我们预测NO，NO2，O3，H2O，H2的量会发生显着变化，并预测C2 N的丰度。我们发现，对于早期地球，O2是由闪电形成的大量，但迅速处理的光化学，与以前的工作一致的闪电。预测持续性全球雷暴的影响是显著的，主要是由于NO2，最大的光谱特征出现在~3.4 μm和~6.2 μm。透射光谱内的特征约为1 ppm，因此不太可能用JWST检测到。根据其光谱特性，C2 N可能是具有N2/CO2大体积大气的类地系外行星闪电的关键示踪剂，除非被未知的化学反应破坏。
2017-04-25 astro-ph.EP
Planet Earth in reflected and polarized light: II. Refining contrast estimates for rocky exoplanets with ELT and HWO
本研究通过3D辐射传输模拟精化邻近岩石系外行星的反射光与偏振光对比度估计，发现简化模型高估对比度两倍，建议采用分数偏振测量以更好表征地球类似行星。
2025-06-04 astro-ph.EP
The Vegetation Red Edge Biosignature Through Time on Earth and Exoplanets
陆地植被在近红外波段的高反射率，即植被红边（VRE），经常被引用为系外行星表面植被的光谱生物特征。VRE仅是对当今地球的圆盘集成观测的反射率的百分之几的变化。在这里，我们表明，地球的VRE的强度在过去5亿年的陆地植物进化中有所增加，并可能随着太阳光度的增加和地球变暖而继续增加，直到植被覆盖减少，或者地球的大气层变得不透明。早期的植物，如苔藓和地钱，在5亿至4亿年前在陆地上占主导地位，产生较弱的VRE，大约是现代植被的一半。我们将探讨如何在陆地植物的变化，以及地质变化，如冰覆盖在冰河时代和间冰期，通过地球的地质过去影响VRE的可探测性。我们的研究结果表明，VRE在地球上陆地植物的进化历史中有所不同，如果更热的气候条件占主导地位，那么未来可能会继续变化，从而促进植被的传播。我们的研究结果表明，更古老、更热的类地行星是寻找VRE特征的好目标。此外，热的系外行星和干燥的有水的系外行星可能是成功探测植被生物特征的最佳目标。除了强烈的红色边缘，这些行星上较低的云分数和低水平的大气水蒸气可以使其更容易检测到表面特征。
2018-09-24 astro-ph.EP
The PEPSI Exoplanet Transit Survey (PETS) I: Investigating the presence of a silicate atmosphere on the super-Earth 55 Cnc e
对系外行星，特别是其大气层的研究可以通过识别特定的大气物种来揭示其演化的关键见解。对于这样的大气研究，高分辨率透射光谱学已经取得了巨大的成功，特别是对于彗星型行星。对于较小行星的大气特征，超级地球系外行星55 Cnc e是迄今为止研究的最有前途的类地系外行星之一。在这里，我们提出了一个高分辨率的光谱过境观测这颗行星，获得了与大双目望远镜的PEPSI仪器。假设在55 Cnc e的表面上存在类似地球的地壳物种，从可能的硅酸盐蒸汽气氛可能起源，我们在其透射光谱中搜索各种原子和电离物种的吸收，如Fe，Fe+，Ca，Ca+，Mg和K等。未发现任何研究物质的吸收，我们能够将吸收限值设定为中值1.9 x RP。总之，我们没有发现这个超级地球上存在广泛延伸的硅酸盐包层达到几个行星半径的证据。
2022-03-31 astro-ph.EP
Predicting exoplanet observability in time, contrast, separation and polarization, in scattered light
偏振测量是增强系外行星直接成像的关键之一。它不仅提供了一个提供额外对比度的差分观测，而且当与光谱学相结合时，它还揭示了关于系外行星大气成分的宝贵信息。尽管如此，与主星的角距和对比度使得观察极具挑战性。准确预测预期信号的出现方式对于未来望远镜的设计和观测策略至关重要。我们的目标是准确地确定的幅度和演变的主要观测签名成像的系外行星：分离，对比度的主恒星和偏振作为一个函数的轨道几何形状和反射参数的系外行星。利用这些参数，以轨道参数和两个偏振值为输入，建立偏振反射率模型。该模型能够在任何轨道时间计算系外行星的各种观测预测。三个主要观测标准-分离，对比度，偏振-的相互依赖性导致系统的复杂时间演化。它们极大地影响了通过直接成像进行行星观测的可行性。我们介绍了一个新的通用显示的主要观测标准，它使观测者能够确定是否系外行星是在检测范围内：分离极化对比图（SPOC）。我们探讨了复杂的影响，轨道和太阳系外行星的可见性参数。我们开发的代码可供公众使用，并可在python包索引及其文档上进行协作改进。这是朝着一个全面的模拟工具迈出的又一步，用于预测和解释未来观测发现系外行星活动的结果。
2015-05-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
Magnetodynamo Lifetimes for Rocky, Earth-Mass Exoplanets with Contrasting Mantle Convection Regimes
我们使用了一个铁的核心的热模型来计算在地球质量的岩石行星，以确定发电机的寿命和强度与不同的地幔构造制度，地面温度，和核心属性的行星的敏感性magnetodynamo演化。在核幔边界（CMB）的热流来自于地幔对流的数值模型与粘性/假塑性流变学，捕捉板状构造的现象。我们的热演化模型预测了地球的长寿命（~8 Gyr）场和具有板块构造的地球质量系外行星的类似发电机演化。升高的地面温度和压力依赖的地幔粘度都降低了CMB热流，但只产生稍微长寿命的发电机（~8-9.5 Gyr）。具有相对较低CMB热流的单板（“停滞盖”）行星产生长寿命（~10.5 Gyr）发电机。这些较弱的发电机可以停止数十亿年，随后由于与内核增长相关的额外熵产生而重新激活，这可能解释了今天金星上没有磁场。我们还表明，发电机的操作是敏感的初始温度，大小和固相线的行星的核心。这些依赖性将严重挑战任何试图根据磁场的存在或不存在来区分具有板块构造和停滞盖的系外行星的尝试。
2013-04-09 astro-ph.EP
The Diversity of Exoplanetary Environments and the Search for Signs of Life Beyond Earth
本文综述系外行星环境的多样性，探讨生命对大气气体、替代溶剂及云生物圈的适应性，强调金属离子需求，并展望下一代望远镜对寻找地外生命的贡献。
2025-06-13 astro-ph.EP
Laboratory Simulations of Haze Formation in the Atmospheres of super-Earths and mini-Neptunes: Particle Color and Size Distribution
超级地球和迷你海王星是约3500颗已确认的系外行星中最丰富的行星类型，预计将呈现出各种各样的大气成分。最近超级地球和迷你海王星的透射光谱已经证明了系外行星在其大气层的高海拔处有薄雾/云层的可能性。然而，这些粒子在系外行星大气中的组成、尺寸分布和光学性质却知之甚少。在这里，我们介绍了在一系列行星大气条件下光化学雾霾形成的实验室研究结果，以及对产生的雾霾颗粒颜色和尺寸的观察结果。我们发现，大气温度和金属含量强烈影响颗粒的颜色和大小，从而改变颗粒的光学性质（例如，吸收率、散射等）;在更大的范围内，这会影响系外行星的大气和地面温度，以及它们潜在的可居住性。我们的研究结果提供了对烟雾形成和颗粒特性的限制，这些限制可以作为系外行星大气建模的关键输入，并指导未来使用凌日系外行星勘测卫星（TESS），詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）和宽视场红外勘测望远镜（WFIRST）对超级地球和迷你海王星的观测。
2018-03-05 astro-ph.EP
Hubble Space Telescope search for the transit of the Earth-mass exoplanet Alpha Centauri Bb
来自系外行星调查的结果表明，我们的银河系中有大量的小行星（超地球大小和以下）。然而，人们对它们的内部和大气层知之甚少。因此，有必要找到经过明亮恒星的小行星，这将能够详细描述这类天体的特征。我们提出了一个与哈勃太空望远镜（HST）的地球质量的系外行星半人马座阿尔法Bb的过境搜索的结果。我们在2013年和2014年两次观察了半人马座阿尔法B，总共40小时。我们实现了115 ppm的精度每6秒曝光时间在一个高度饱和的制度，这是一致的HST轨道。我们排除了半人马座阿尔法Bb的过境性质与文献中公布的轨道参数在96.6%的置信度。我们在数据中发现了一个类似凌日的事件，它可能与系统中另一个地球大小的行星有关，在一个更长的周期轨道上。我们的计划表明，HST的能力，以获得一致的，高精度的光度饱和恒星超过26小时的连续观测。
2015-03-25 astro-ph.EP
Transit and Radial Velocity Survey Efficiency Comparison for a Habitable Zone Earth
凌日和视向速度搜索是两种用于识别附近太阳系外行星的技术，这些行星会经过明亮的恒星。确定明亮恒星周围这些系外行星的强大样本以进行详细的大气特征描述是一项重大的观测任务。在这项研究中，我们描述了一个框架，回答了一个问题，无论是过境或径向速度调查是更有效地找到过境系外行星给定相同的观测时间。在框架内，我们表明，过境调查的窗口函数可以近似使用超几何概率分布。我们估计所需的观测时间的过境调查，以找到一个过境地球大小的系外行星在HZ，重点是晚型恒星。我们还估计了径向速度精度必要的检测等效HZ地球质量的系外行星，也过境时使用等量的观测时间作为过境调查。我们发现，一个径向速度调查与sig_rv~0.6 m/s的精度有相当的效率，在观测时间方面的凌日调查所需的光度精度sig_phot~300 ppm的晚M~矮星的HZ中找到一个凌日地球大小的系外行星。对于超级地球，sig_rv~2.0 m/s精度径向速度测量与sig_phot~2300 ppm的凌日测量具有相当的效率。
2014-06-24 astro-ph.EP
Observations of scattered light from exoplanet atmospheres
本研究构建贝叶斯推断框架分析5颗热木星的Kepler光学相位曲线，探究大气均匀性与散射特性，验证了各向同性多次散射解析模型的有效性，并识别出Kepler-41 b的可能散射凝析物。
2024-01-24 astro-ph.EP
Detecting Oceans on Exoplanets with Phase-Dependent Spectral Principal Component Analysis
稳定的地表液态水是系外行星可居住性的关键指标。然而，很少有方法可以直接探测潜在的类地系外行星上的海洋。在大多数情况下，来自水体表面的宿主星光的镜面反射--被称为海洋闪烁--被证明是液体的一个重要方面，可以使探测可居住条件成为可能。在这里，我们建议，光谱主成分分析（PCA）适用于类地系外行星的轨道相位相关的观测，可以提供一种直接的手段来检测海洋闪烁，从而，可居住性。利用高保真度、轨道分辨的地球光谱模型，并为适用于拟议的地球外直接成像概念飞行任务的仪器能力，证明了新月相位海洋闪烁的极端变红效应是解释60- 90度轨道倾角随相位变化的主要光谱成分。在较小的轨道倾角，更极端的新月相位不能访问，闪烁仍然可以显着增加行星的亮度，但红化的效果不太明显，因此，闪烁是不是明显的相位相关的光谱PCA。使用仪器模型为未来的系外行星直接成像任务的概念，我们表明，由于闪烁的亮度增强可以检测到在广泛的轨道倾角与典型的曝光时间测量在几个小时到几个星期，这取决于系统的距离和任务架构。因此，对于大多数系统倾角的类地系外行星，由于闪烁而导致的亮度增加是潜在可检测的，并且相位相关光谱PCA可以指示由于这些倾角的子集的闪烁而导致的变红。
2022-01-15 astro-ph.EP
An Informational-Entropic Approach to Exoplanet Characterization
本文提出一种基于信息熵的度量方法，利用系外行星透射光谱直接量化其类地程度，并通过模拟类地行星、超级地球及气态巨行星光谱验证了该方法在寻找“地球2.0”中的有效性。
2025-04-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Computation of the transmitted and polarized scattered fluxes by the exoplanet HD 189733b in X-rays
已经探测到数千颗系外行星，但在HD 189733 A的X射线中只可能观测到一颗系外行星过境。是什么使得在这个波段探测系外行星如此困难？为了回答这个问题，我们运行Monte-Carlo辐射转移模拟来估计HD 189733 b再处理的X射线通量的量。尽管HD 189733 b是一个扩展的蒸发大气，但在0.7keV处（用XMM-Newton探测到的0.25- 2keV能带内光子的平均能量），它的X射线吸收半径是行星半径的$\sim$ 1.01倍（包括离子），在距行星凌日中心2.1%的$\sim$ $\pm46$ min处，在几何厚光学薄的日冕上产生最大深度$\sim$ 2.1%。我们在0.25- 2keV能带数值计算了在距凌日中心$\sim$ ~min处的最大深度仅为1.6%，并且假设在大气中加入金属不会显著改变密度-温度剖面，对金属丰度的影响不大。关于在X射线中直接探测HD 189733 b，我们发现，由系外行星大气再处理的通量量随轨道相位而变化，比主星的通量要暗3- 5个数量级。此外，HD 189733 b的线偏振度为$<$ 0.003%，在行星最大伸长附近检测到最大值。这意味着用轨道相位调制X射线通量和散射诱导的连续极化都不能用当前的X射线设施观察到。
2017-02-01 astro-ph.EP astro-ph.HE
The Catalog of Earth-Like Exoplanet Survey TArgets (CELESTA): A Database of Habitable Zones around Nearby Stars
在星周宜居带中定位行星是许多系外行星调查的优先事项。天基和地基调查都需要强大的工具集来帮助目标选择和任务规划。我们提出了类地系外行星调查目标目录（CELESTA），这是一个围绕36，000颗附近恒星的宜居带数据库。我们计算了恒星的参数，包括有效温度、质量和半径，并量化了与星周宜居带相对应的轨道距离和周期。我们通过对比CELESTA的计算参数和观测数据来衡量我们预测的准确性。我们通过计算在给定的调查时间内探测的宜居带的数量来确定潜在的投资回报。CELESTA的功能扩展到未来的一个多功能框架，使新的观测进行持续的比较，并重新计算时，更新宜居带模型，恒星温度，或视差数据变得可用。我们希望在数据可用时使用盖亚任务的数据升级和扩展CELESTA。
2016-02-24 astro-ph.EP
LOUPE: Observing Earth from the Moon to prepare for detecting life on Earth-like exoplanets
LOUPE是一个小型、坚固的分光偏振仪，其任务是观测作为系外行星的地球。探测恒星宜居带中的类地行星是现代系外行星科学的关键挑战之一。描述这些行星的特征和寻找生命的痕迹需要直接探测它们的信号。LOUPE提供了地球反射的太阳光的独特光谱通量和偏振数据，地球是已知唯一有生命的行星。这些数据将用于测试预测类地系外行星信号的数字代码，测试检索行星属性的算法，并微调未来空间观测站的设计和观测战略。从月球上，LOUPE将持续看到整个地球，使其能够监测由于地球的日常旋转，天气模式和季节而产生的信号变化。在这里，我们介绍了LOUPE仪器和任务设计背后的科学案例和技术。
2020-08-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Using polarimetry to retrieve the cloud coverage of Earth-like exoplanets
上下文云已经在系外行星的大气中被探测到。它们在行星的大气和气候中起着至关重要的作用，也可能在确定痕量气体混合比等大气参数方面造成模糊。在评估行星的可居住性时，需要了解云的特性。目标。我们的目标是表明，各种类型的云覆盖，如极尖，太阳下的云，以及类似地球的系外行星上的片状云，可以使用行星反射的光的偏振和通量来相互区分。方法.我们用叠加倍增法计算了类地模型行星上不同类型（液态水）云覆盖的反射星光的通量和偏振，该方法充分考虑了多次散射和偏振。云顶高度和全球云量百分比的变化也被考虑在内。结果我们发现，不同类型的云覆盖（极尖，日下云，斑片状云）可以相互区分，云覆盖的百分比可以估计在10%以内。结论.使用我们提出的观测策略，人们应该能够确定一个行星的基本轨道参数，如轨道倾角和估计云覆盖减少模糊性从行星的偏振信号沿其轨道。
2017-08-23 astro-ph.EP
Atmospheric Dynamics of a Near Tidally Locked Earth-Size Planet
地球大小的行星处于或接近潮汐锁定状态的发现和表征对于理解类地行星的演化至关重要，金星是一个明显的类比。系外行星科学处于描述数百个陆地行星大气特征的起点，从而提供了远大于太阳系内有限的陆地行星大气清单的统计样本。然而，用于表征系外行星大气的基于模型的方法依赖于太阳系数据，导致我们有限的库存既是基础又是关键的大气实验室。目前的类地系外行星人口统计数据严重偏向于短周期行星，其中许多行星预计将被潮汐锁定，也可能是失控的温室候选者，类似于金星。在这里，我们描述了陆地系外行星人口的增加和气候模拟潮汐锁定的研究。这些系外行星的研究被放置在金星的背景下，金星是一个地球大小的异步转子的本地例子，接近潮汐锁定极限。我们描述了最近关于金星大气动力学的经验教训，以及这些经验教训如何与我们兄弟星球的进化有关。我们讨论了这些经验教训的系外行星大气的影响，并概述了金星气候的全面表征，以实现全面和强大的解释陆地行星大气的必要性。
2022-04-20 astro-ph.EP
The Effects of Refraction on Transit Transmission Spectroscopy: Application to Earth-like Exoplanets
我们量化的折射在过境透射光谱的光谱吸收功能和时间变化，可用于获得不同恒星类型的行星轨道恒星的高度相关的光谱的影响。我们验证了我们的模型对地球的ATMOS和月食光谱的高度相关的传输光谱Palle等人。（2009）。我们进行可探测性研究，以显示折射的潜在影响，假设观测地球类似物与詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）近红外光谱仪（NIRSPEC）。由于折射，对于每个给定的行星-恒星系统，在过境期间将有一个最大的切向压力水平可以探测。我们表明，由于折射，对于在类太阳恒星的宜居带上运行的类地行星，只能探测大气的顶部0.3巴，导致吸收特征的信噪比（SNR）降低60%，对于地球来说，模拟行星在M5 V恒星的宜居带中运行，可以探测几乎整个大气层，而信噪比的降低最小。我们还表明，折射可以导致过境透射光谱的时间变化，这可能提供了一种方法来获得高度依赖的光谱系外行星大气。此外，在进入之前和在离开之后的变化提供了一种探测压力大于在运输期间可以探测的最大切向压力的方法。因此，探测大气高度的最大范围，特别是类似地球的系外行星的近地表环境，除了在过境光谱外，还需要观察过境折射光。
2014-08-15 astro-ph.EP
Revisited Mass-Radius relations for exoplanets below 120 Earth masses
系外行星的质量和半径是描述它们的特性所需要的基本量。研究系外行星的不同种群对于了解不同行星类型的人口统计非常重要，然后可以将其与行星的形成和演化联系起来。我们提出了一个更新的系外行星目录的基础上可靠，强大的，尽可能准确的质量和半径测量过境行星多达120 $M_{\oplus}$。由此产生的质量-半径（M-R）图显示了两个不同的种群，对应于岩石和富含挥发物的系外行星，它们在质量和半径上都重叠。岩质系外行星群的密度变化相对较小，最终质量为$\sim25 M_{\oplus}$，这可能表明可以形成的最大核心质量。我们利用纯水的组成线来区分这两个种群，并据此推导出两个新的经验M-R关系：岩石种群的$ M = (0.9 \pm 0.06) \ R^{(3.45 \pm 0.12)}$和富含挥发分种群的$ M = (1.74 \pm 0.38) \ R^{(1.58 \pm 0.10)}$。虽然我们对这两种制度的结果与以前的研究一致，但新的M-R关系更好地匹配了从岩石到富含挥发物的系外行星过渡区的人口，这对应于5-25 $M_{\oplus}$的质量范围和2-3 $R_{\oplus}$的半径范围。
2019-11-15 astro-ph.EP
Early evolution of purple retinal pigments on Earth and implications for exoplanet biosignatures
我们认为，视网膜为基础的光合作用出现在地球上生命进化的早期，深刻影响了光合作用的发展，并为寻找地球以外的生命创造了意义。虽然光养的早期进化历史在很大程度上是未知的，但原始蓝藻中的产氧光合作用的发生显着改变了地球的大气层，导致氧气的增加~ 23亿年前。然而，光合叶绿素和细菌叶绿素色素在约500-600 nm波长处缺乏明显的吸收，这是太阳光谱中能量丰富的区域。相比之下，更简单的基于视网膜的光捕获系统，如盐古菌紫膜蛋白细菌视紫红质，显示出以568 nm为中心的强烈的明确定义的吸收峰，这与叶绿素色素的吸收峰互补。我们提出了一个简单的视网膜为基础的捕光系统，如紫色的色蛋白bacteriorhodopsin，最初发现在嗜盐菌，光合作用的发展之前，可能占主导地位。我们探讨这一假设，称为“紫色地球”，并讨论如何视网膜色素可能作为远程生物签名的系外行星研究。
2018-10-11 astro-ph.EP
A map of the large day-night temperature gradient of a super-Earth exoplanet
在过去的十年中，对巨型系外行星（太阳系大小）的观测为它们的大气层提供了关键的见解，但由于观测小型行星的挑战，低质量系外行星（亚海王星）的性质在很大程度上仍然不受限制。迄今为止，许多观测超级地球（质量为地球1到10倍的系外行星）光谱的努力只揭示了无特征的光谱。在这里，我们报告了一个纵向的热亮度地图附近的过境超级地球55巨蟹座揭示了高度不对称的日侧热辐射和强烈的昼夜温度对比。对这颗行星的红外线专门天基监测显示，当55 Cancri e以潮汐锁定的配置围绕其恒星旋转时，热通量发生了调制。这些观测揭示了一个热点，位于亚恒星点（来自恒星的入射光垂直于行星表面的点）以东41 +-12度。根据轨道相位曲线，我们还将行星的夜面亮度温度限制在1380 +- 400开尔文，最热半球（以热点为中心）的温度在4.5微米波长处约为1300开尔文（2700 +- 270开尔文），这表明从昼面到夜面的热量再分布效率低下。我们的观察结果与光学厚大气层与热再循环局限于行星的昼面，或行星没有大气层与低粘度岩浆流在表面是一致的。
2016-04-19 astro-ph.EP
Microlensing path parametrization for Earth-like Exoplanet detection around solar mass stars
本文提出了一种新的参数化方法来描述由类地系外行星围绕一颗质量为太阳质量的恒星构成的微透镜系统的碰撞参量u0和碰撞角α。我们提出了这样的系统的焦散拓扑结构，以及使用这样一个新的参数化产生的相关的光变曲线。在相同的点密度和精度的常规方法的基础上，我们得到的结果快5倍，发现类地系外行星。在这场光度天文学的大数据革命中，我们的方法将影响未来的任务，如WFIRST（NASA）和Euclid（ESA），以及它们的数据管道，为这类特定的微透镜事件提供快速而深入的系外行星探测，否则可能会丢失。
2018-09-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mass-Radius Relations and Core-Envelope Decompositions of Super-Earths and Sub-Neptunes
许多系外行星的半径都在1-4个地球半径之间，介于地球和海王星之间。其中一些已知具有与固体成分一致的密度，而另一些则是“亚海王星”，可能具有显著的氢氦包层。未来的调查无疑将大大增加这些人口。为了了解这些行星的测量质量和半径如何告知它们的结构和组成，我们为固体分层行星和具有固体核心和气体外壳的行星构建模型，探索一系列核心质量，氢氦外壳质量和相关的外壳熵。对于在超级地球/次海王星政权的半径和质量进行测量的行星，我们估计每个是如何划分成一个固体核心和气体信封，关联特定的核心质量和信封质量与给定的系外行星。我们进行这种分解的“类地球”岩石铁核心和纯冰核心，并发现，必要的气体包层质量为这个重要的子类的系外行星必须非常广泛的范围从零到许多地球质量，即使是一个给定的核心质量。这一结果对系外行星的形成和包层蒸发过程具有重要意义。
2014-04-28 astro-ph.EP
Polarized scattered light from self-luminous exoplanets. Three-dimensional scattering radiative transfer with ARTES
直接成像为年轻和自发光气体巨星的大气特征铺平了道路。在水平不均匀大气中的散射导致热辐射的盘集成偏振被线性偏振，可能用最新一代的高对比度成像仪器检测到。我们的目的是调查的纬度和经度的云变化，环行磁盘，大气扁率，云粒子的属性上的综合程度和偏振方向在近红外的效果。我们开发了一个三维蒙特卡罗辐射转移程序（ARTES），用于（exo）行星大气的散射光模拟。该代码适用于计算反射光和热辐射在一个球形网格与参数化分布的气体，云，霾，和环行星际物质。水平非均匀大气的圆盘积分偏振度在行星变平时最大，赤道云的光学厚度比极地云大，并且云位于高空。对于扁平行星，积分偏振相对于球形行星既可以增加也可以减少，这取决于云的水平分布和光学厚度。当云呈带状分布时，偏振方向可以平行于旋转轴的投影方向，也可以垂直于旋转轴的投影方向。由亚微米尺寸的云颗粒的瑞利散射将使偏振信号最大化，而作为前向散射的结果，对于微米尺寸的云颗粒，偏振的积分程度显著降低。冷或热的环行星盘的存在也可能产生可检测的偏振度（$\lesssim$ 1%），即使大气层中有均匀的云层。
2018-11-08 astro-ph.EP
The Impact of Enhanced EUV Flux on the Upper Atmosphere of Earth-like Exoplanets
本文利用GITM模拟最高50倍地球基准EUV通量下的类地行星高层大气，发现约10倍基准通量为大气稳定阈值，并指出一维模型难以刻画非均匀全球大气。
2025-08-29 astro-ph.EP
Recent Transits of the Super-Earth Exoplanet GJ 1214b
我们报告了最近在几个波长，包括红外近1.25微米（J波段）的凌日超级地球系外行星GJ 1214 b的地基测光。我们用FLAMINGOS红外成像仪和基特峰上的2.1米望远镜观测了一次J波段凌日，用基特峰上的0.5米望远镜和蒙特雷大学天文台的0.36米望远镜观测了几次光学凌日。我们的高精度J波段观测利用了M矮星宿主恒星在这个红外波长下的亮度，与光学相比，它受恒星活动和临边变暗的影响要小得多。我们适合的J-波段过境，以获得一个独立的测定的行星和恒星半径。我们的行星半径（2.61^+0.30_-0.11地球半径）与Charbonneau等人根据光学数据报告的发现值非常一致。我们证明，行星半径是不敏感的退化在拟合过程中。我们使用我们所有的观测来改进凌日星历，发现P=1.5804043 +/- 0.0000005天，T0=2454964.94390 +/- 0.00006 BJD。
2010-08-10 astro-ph.EP
