From exo-Earths to exo-Venuses -- Flux and Polarization Signatures of Reflected Light
位于宜居带的类地系外行星无处不在。然而，我们并不知道哪颗行星有类似地球或金星的气候。区分不同的行星类型对于确定行星是否适合居住至关重要。我们调查的潜在的偏振区分exo-earth从exo-Venuses。我们提出了计算通量和星光的偏振，是反映了从目前的地球到目前的金星，云的成分范围从纯水到0.75硫酸溶液，波长在0.3和2.5微米之间的进化状态的大气的系外行星。反射光的偏振显示出比总通量更大的行星相位角的变化。在可见光范围内，由于云层上方的瑞利散射和40度相位角附近的彩虹，具有水云的类地大气层达到了最大偏振。在近红外波段，这颗拥有金星般的二氧化碳大气层和薄水云的行星，由于小云滴的散射，显示出最突出的偏振特征。半人马座阿尔法A周围的行星会在反射通量上留下10 E-13 W/m3的时间变化，在行星轨道上的偏振度上留下10 E-11的时间变化，这是一个空间上无法分辨的恒星-行星系统。恒星-行星的对比度在10 E-10的量级。目前的偏振仪无法区分空间上无法分辨的类地系外行星可能的演化阶段，因为需要接近10 E-10的灵敏度才能在非偏振星光的背景下辨别行星信号。能够达到低于10 E-9的行星-恒星对比度的望远镜应该能够观察行星的偏振度作为其相位角的函数的变化，从而根据其云的独特偏振特征区分外地球和外金星。
2023-01-26 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Synergy of Direct Imaging and Astrometry for Orbit Determination of exo-Earths
系外行星搜索的圣杯是系外地球，一个地球质量的行星，位于附近恒星周围的宜居带。质量是行星最重要的参数，只能通过观察恒星围绕行星-恒星质心的运动来测量。然而，一颗行星的单一图像并不能证明这颗行星的质量与地球相当，也不能证明它处于宜居带轨道上。然而，行星的轨道可以通过在多个时期拍摄行星的图像来测量，或者通过基于空间的天体测量在多个时期测量恒星的位置来测量。通过直接成像测量系外行星的轨道是复杂的，有许多因素：（1）内工作角（IWA）;（2）取决于轨道相位的行星的视亮度;（3）多个行星的存在引起的混乱;和（4）行星-恒星的对比度。在本文中，我们解决了这个问题：“可以识别哪些恒星具有类地行星的先前天体测量任务是否可以显着提高对系外地球进行成像的任务的科学产量？“我们发现，掩星臭氧观测站（一个小型的外部掩星任务，不能测量光谱）可以确认约4到5倍的系外地球的轨道，如果一个天体测量任务在它之前，以确定哪些恒星有这样的行星。我们发现，在一个内部日冕的情况下，最近的~60颗恒星的调查可以做一个望远镜的一半大小，如果一个天体测量任务已经首先确定了存在的类地行星在宜居带，并测量其轨道参数。
2010-06-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Simulated Direct Imaging Detection of Water Vapor For Exo-Earths
可居住的行星通常被定义为能够维持表面液态水的类地行星。因此，大气中的水蒸气可以成为可居住性的关键指标。因此，以适居性为主题的系外行星调查强调探测目标的水蒸气特征。最近研究了利用反射光对系外行星直接成像的各种概念飞行任务，包括HabEx和LUVOIR概念。在这里，重要的是要了解如何在反射光直接成像-再加上中等分辨率的光谱学-可以用来检测各种水蒸气量在类地行星大气。为了研究类地系外行星的水蒸气检测，我们在水蒸气柱质量的网格上生成反射光谱，并使用仪器模型来探索在可见光或近红外波长处进行光谱特征检测所需的积分时间。低分辨率的近红外光谱通常是最佳的检测水蒸气在大气中的类地系外行星时，使用反射光直接成像。这适用于干燥或寒冷的类地行星，其大气层中含有相对较少的水蒸气。大气中富含水蒸气，例如行星经历潮湿或失控的温室，可以在可见光波段有效地检测到水蒸气。了解系外行星的大小、温度和相对于宜居带的位置等细节有助于确定大气特征的适当波长范围。总的来说，对类地系外行星的水蒸气探测对于未来的直接成像任务来说是相当可行的。
2019-12-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
Earth as a Proxy Exoplanet: Deconstructing and Reconstructing Spectrophotometric Light Curves
类地行星的点源分光光度计（“单点”）光变曲线包含了关于这些世界空间特征的惊人数量的信息。在空间上分辨这些光变曲线对于评估随时间变化的表面特征和大气层的存在非常重要，而大气层对地球上的生命至关重要，对于确定系外行星的可居住性也很重要。考虑到地球是唯一被证实拥有生命的天体，通过分析时间分辨光谱图像将其视为代理系外行星，为寻找可居住的系外行星提供了基准。深空气候观测站（DSCOVR）上的地球多色成像相机（EPIC）提供了这样一个机会，每年在10个波长上以高时间频率观测约5000张全圆盘阳光照射的地球图像。我们对这些光谱图像进行磁盘集成，以创建单点光变曲线，并将其分解为主成分（PC）。使用机器学习技术将PC与六个预先选择的空间特征相关联，我们发现单点光变曲线的第一个和第四个PC，贡献了光变曲线变化的83.23%，分别包含关于低云和高云的信息。与陆地和海洋反射率之间的对比相关的表面信息包含在第二个PC中，而单个陆地子类型不容易区分（<0.1%总光变曲线变化）。我们通过系统地改变空间特征来建立一个地球模型，以获得与PC的因果关系。该模型可以作为分析类地系外行星的基线，并指导未来观测的波长选择和采样策略。
2020-12-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
Exo-Earth/Super-Earth Yield of JWST plus a Starshade External Occulter
我们研究的科学可行性的成像任务，以找到外地球结合詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）与一个遮光罩外部掩星器下一组现实的天体物理假设。我们将系外地球定义为在太阳型恒星的宜居带（HZ）中运行的1到10个地球质量的行星。我们表明，对于依赖于单个图像来检测外地球的调查策略，大约有一半的外地球检测将是假警报。在这里，一个错误的警报是一个错误的识别行星作为一个系外地球。我们考虑两个调查策略，旨在减轻误报问题。首先是要求对每一个潜在的地外行星进行足够数量的探测以测量轨道。当轨道已知时，我们可以确定行星是否在宜居带。通过这种策略，我们发现，当η_Earth = 0.1，0.2和0.3时，发现的系外地球的数量平均为0.9，1.9和2.7。在这里，η_Earth是绕太阳型恒星运行的系外地球的频率。当η_Earth = 0.1时，有约40%的概率发现零个外地球。如果空间天体测量任务已经确定并测量了围绕附近恒星运行的行星的轨道和质量，则可以采用第二种策略。我们发现，与以前的空间为基础的天体测量，从60个附近的恒星的调查，JWST加上外部掩星可以获得轨道解决方案的大多数（70%至80%）的外地球绕这60颗恒星。在没有事先进行天体测量的情况下，系外地球的产额大约是JWST加掩星任务产额的五倍。在先前的天体测量中，对于η_Earth = 0.1的情况，成像任务将发现零个系外地球的概率降低到1%以下。
2010-11-18 astro-ph.EP
OWL-MOON : Very high resolution spectro-imaging and Earth-Moon interferometry: exoplanets to cosmology
我们解决了天文学中的三个主要问题，即可居住系外行星上的生物特征的检测，系外行星的物理学和宇宙学。要实现这一目标，需要两个条件。首先是一个非常大的孔径来探测像系外行星这样的微弱物体的光谱偏振和空间特征，其次是一个连续的监测来表征系外行星的时间行为，比如旋转周期、气象学和季节。地面望远镜不适合连续监测，大气层限制了最终的角分辨率和分光偏振测量范围。此外，轨道上的空间望远镜的孔径有限，在未来几十年内可能只有15米。这就是为什么我们提出了一个OWL级月球望远镜，具有50-100米的可见光和红外（IR）天文学孔径，基于ESO的压倒性大望远镜概念，在地球上无法实现的技术问题，如风应力，与月球平台无关。它将被安装在月球南极附近，以便进行连续的目标监测。与地球望远镜相比，月球的低重力将有利于其建造和操纵。作为一个有保证的副产品，这样一个大型月球望远镜将允许强度干涉测量时，与大型地球望远镜，导致皮秒角分辨率。
2019-08-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Hubble Space Telescope's near-UV and optical transmission spectrum of Earth as an exoplanet
我们用哈勃太空望远镜的STIS摄谱仪观测了2019年1月的月全食，以获得地球作为过境系外行星的第一个近紫外（1700-3200 $Å$）观测。能够对地外行星进行透射光谱分析的观测站和仪器已经开始规划，描述地球的透射光谱对于确保关键的光谱特征（例如，臭氧或O $_3$）在飞行任务概念研究中得到适当的捕获。O $_3$是由O $_2$光化学产生的，O是当今地球上主要代谢产物，它将作为系外行星上生命的关键证据在未来的观测中寻找。对月食的地面观测提供了地球在光学和近红外波长的透射光谱，但最强的O $_3$特征是在近紫外波段。我们描述的意见和方法，用于提取透射光谱从哈勃月食光谱，并确定光谱特征的O $_3$和瑞利散射在3000-5500毫米区域的地球的透射光谱相比，地球模型，包括在地球大气中的折射效应在月食。我们的近紫外光谱是没有特征的，这是因为在日食期间，由于O $_3$的吸收非常强，近紫外太阳光在地球大气层中没有完全衰减，并且当太阳光通过O $_3$层而不是在它上面的高度传输到月球表面时，错过了狭窄的时间跨度。
2020-08-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
AOTF based spectro-polarimeter for observing Earth as an Exoplanet
地球是唯一已知的可居住行星，它是一个测试平台，以基准观测温带和更像地球的系外行星。它需要观察地球在大范围相位角的圆盘综合特征，类似于对系外行星的观察。在这项工作中，AOTF（声光可调滤波器）的基础上的实验设计，以观察光谱偏振地球的签名。光谱和偏振实验室校准的结果在这里提出了一个可能的仪器配置的简要概述。基于光谱偏振校准的结果，进行了模拟，以优化仪器设计的预期信号电平的各种观测条件。从这项研究中建立了基于AOTF的分光偏振计的有用性，并且发现，在本配置中，对于100 ms或更大的积分时间，该仪器可以实现$<0.3$ \%的线性偏振的偏振精度。讨论了仪器的设计配置和从月球轨道进行此类观测的计划。
2023-02-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
Effect of multiple scattering on the Transmission spectra and the Polarization phase curves for Earth-like Exoplanets
这是最合适的时间来描述类地系外行星，以检测地球以外的生物特征，因为这样的系外行星将是大预算的任务，如JWST，罗马太空望远镜，HabEx，LUVOIR，TMT，ELT等的主要目标。我们提供了模型的传输光谱的类地系外行星的多重散射的影响。为了这个目的，我们数值求解完整的多次散射辐射转移方程，而不是使用不包括由于散射的漫辐射的Beer-Bouguer-Lambert定律。我们的模型表明，这种漫透射辐射的影响可以是观测上显着的，特别是在云的存在。我们还计算了类地系外行星的反射光谱和偏振相位曲线，同时考虑无云和多云的大气。数值求解了三维矢量辐射转移方程组，通过选择合适的散射相位矩阵，并沿视线方向对圆盘受照部分的局部Stokes矢量进行积分，计算了圆盘积分偏振和圆盘积分偏振的相位曲线。我们提出了全球平均表面反射光谱和相位曲线的影响，因为这些行星的表面特征是已知的显着决定这些观测量的性质。光谱和相位曲线的协同观测将被证明是有用的，在提取更多的信息和减少退化的估计参数的类地系外行星。因此，我们的模型将在推动未来的观测中发挥关键作用。
2023-01-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
Exomoons & Exorings with the Habitable Worlds Observatory I: On the Detection of Earth-Moon Analog Shadows & Eclipses
本文研究宜居世界天文台对地月类似物互食事件的探测能力，发现10秒差距内可通过2-20次事件探测地月类似物，并指出近红外1.4微米水带有助于区分系外卫星信号与行星变率。
2024-05-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterizing Habitable Exo-Moons
我们讨论了筛选大气层的可居住性的外卫星的可能性。我们专注于太阳系外巨行星（EGP）的类地卫星，它们在其宿主恒星的宜居带中运行。最近，开普勒任务或使用凌日持续时间观测的等效测光表明，在宜居带中EGP的外卫星可探测性是可行的。使用地球本身作为一个代理，我们显示的潜力和限制的光谱检测生物标志物的类地系外卫星，并讨论潮汐锁定这种潜在的栖息地的影响。外卫星的透射光谱是在不久的将来筛选它们的可居住性的一个独特的潜在工具。
2010-03-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Simulating reflected light coronagraphy of Earth-like exoplanets with a large IR/O/UV space telescope: impact and calibration of smooth exozodiacal dust
观测类地系外行星在类太阳恒星的宜居带内运行，并在反射星光下研究它们的大气层，需要在可见光下对比$\sim1\mathrm{e}{-10}$。在如此高的对比度下，被外黄尘反射的星光预计将成为一个重要的污染源。在这里，我们提出了高保真度模拟的日冕观测的合成太阳系位于10 pc的距离，观察与12米和8米外接孔径直径空间望远镜在500 nm波长。我们探索了不同的技术来从正面、30度倾斜和60度倾斜情况下的模拟图像中减去外黄道和恒星散斑，并将剩余的系统噪声量化为系统外黄道尘埃水平的函数。我们发现，在面对的情况下，exozodi可以减去exozodi水平高达$\sim1000$ zodi使用一个简单的玩具模型exozodiacal磁盘的光子噪声限制，而在60度倾斜的情况下，这只能工作到$\sim50$ zodi。我们还研究了较大的波前误差和较大的系统距离的影响，发现虽然前者没有显着的影响，后者有很强的（负面）影响。最后，我们推导出一个惩罚因子作为exozodi水平和系统倾角的函数，应该考虑在系外行星产量研究作为一个现实的估计，从exozodi过量的系统噪声。
2022-10-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Exoplanet Analog Observations of Earth from Galileo Disk-integrated Photometry
本研究复原并处理了伽利略号1990、1992年两次地球飞掠的完整SSI测光数据，得到超1500条可用盘积分测量结果，验证了3D光谱地球模型，为系外类地行星直接成像研究提供了珍贵的地球类比观测数据。
2024-02-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
Retrieving Ocean Glint Reflectance Signatures from Directly Imaged Earth-like Exoplanets
University of Arizona（亚利桑那大学）
本研究利用NASA的HWO模拟数据，评估从类地系外行星检测海洋耀斑的可行性，确定5-25信噪比下需至少120度相位角，为相关空间望远镜任务观测要求提供约束。
2026-09-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
RSCL Earth Lookback Simulator: A Real-Time Multi-Physics Framework for Relativistic Signal Propagation from Confirmed Milky Way Exoplanets
本文提出RSCL地球回溯模拟器，通过实时多物理方法，结合已确认的银河系系外行星参数，同时应用七种物理效应，填补了现有公开浏览器框架的空白。
2026-04-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Distinguishing multicellular life on exoplanets by testing Earth as an exoplanet
在系外行星上，多细胞生命能与单细胞生命区分开来吗？我们假设，丰富的直立光合多细胞生命（树木）将在高太阳角度下投射阴影，这将使它们与单细胞生命区分开来，并使用地球作为系外行星来测试这一点。我们首先在亚利桑那州弗拉格斯塔夫附近的一个复制月球着陆点使用无人驾驶飞行器（UAV）测试这个概念，并显示树木具有独特的反射特征（红色边缘）和几何特征（高太阳角度下的阴影），可以将它们与复制月球陨石坑区分开来。接下来，我们用POLDER（地球反射的偏振和方向性）卫星定向反射测量计算地球在几个相位角的反射特征，然后将地球减少到一个像素。我们将地球与其他行星体（火星，月球，金星和天王星）进行比较，并假设地球的定向反射率将介于没有风化的强后向散射岩石体（如火星和月球）和具有更多各向同性散射的多云体（如金星和天王星）之间。我们的建模结果将地球与强烈后向散射的火星相一致，而我们的经验结果将地球与更各向同性散射的金星相一致。我们确定了模型和经验结果中的潜在弱点，并提出了额外的步骤来确定这种技术是否可以区分系外行星上的直立多细胞生命。
2020-09-01 astro-ph.EP
Reflected spectroscopy of small exoplanets II: characterization of terrestrial exoplanets
能够进行高对比度成像的太空望远镜被认为是寻找类太阳恒星周围的类地行星并确定其潜在可居住性的途径。因此，量化反射光谱的能力是至关重要的，通过直接成像的类地系外行星，现有的工作集中在现代地球的行星类似物。在这里，我们超越了地球的类似物，并使用贝叶斯检索算法ExoReL $^\Re$，以确定我们可以从它们的反射光谱中了解到什么。认识到类地系外行星的潜在多样性，我们的重点是区分大气场景没有任何先验知识的主导气体。我们发现，虽然光学波段（$0.4-1.0\ μ$ m）的中等分辨率光谱可能足以表征现代地球模拟，但它可能会导致对类似太古代地球或具有CO $_2$主导大气的行星的错误解释。包括近红外波段（$1.0-1.8\ μ$ m）的观测可以防止这种误差，确定大气的主要成分（N $_2$、O $_2$或CO $_2$），并量化痕量气体（H $_2$ O、O $_3$和CH $_4$）。这些结果对确定未来系外行星直接成像任务的科学要求、设计波段带宽和观测方案具有参考价值。
2022-04-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
Earth as a Transiting Exoplanet: A Validation of Transmission Spectroscopy and Atmospheric Retrieval Methodologies for Terrestrial Exoplanets
本研究利用地球高信噪比透射光谱验证类地系外行星大气反演模型，证实高分辨率下模型吻合度高且可探测多种气体，同时验证一维模型可满足JWST对M型矮星类地行星的观测需求。
2023-08-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
Modeling Stellar Jitter for the Detection of Earth-Mass Exoplanets via Precision Radial Velocity Measurements
探测地球大小的系外行星是一项技术和数据分析挑战。预计今后在地球质量系外行星探测方面的进展将来自于极精确径向速度测量的发展。提高径向速度精度需要开发一种新的基于物理学的数据分析方法，以区分行星信号与主星相关效应，同时考虑到恒星的变化和仪器的不确定性。在这项工作中，我们调查和量化恒星扰动的行星托管太阳型恒星HD121504从三维辐射模型与StellarBox代码获得。该模型已被用于确定的湍流等离子体的统计特性，并获得合成光谱观测几个Fe I线在不同位置的恒星盘上模仿高分辨率的光谱观测。
2022-02-14 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Prospecting for exo-Earths in multiple planet systems with a gas giant
在这项工作中，我们在目前已知的系外行星种群中寻找找到系外地球的最佳位置。虽然目前还不清楚木星是否对创造适合居住的地球发展的环境产生了有益或有害的影响，但我们专注于51个多行星系统，这些系统至少有一个类似木星的行星，并旨在确定哪些是托管系外地球的好候选者。我们进行了一系列的数值模拟，以确定动态稳定的区域的宜居带的多个系外行星系统能够容纳一个地球质量的行星。我们产生了一个候选名单的16个系统，可以在其宜居带，这样一个稳定的系外地球，并为其中诱导径向速度信号的一个假设的一个，两个或四个地球质量的行星在主恒星将可检测到的ESTERO光谱仪。我们发现，虽然与大质量行星最接近的宜居带的引力相互作用是至关重要的，在确定稳定性，多个行星之间的长期共振相互作用也可以有一个戏剧性的影响整体稳定的宜居带。
2018-09-11 astro-ph.EP
Large Interferometer For Exoplanets (LIFE): III. Spectral resolution, wavelength range and sensitivity requirements based on atmospheric retrieval analyses of an exo-Earth
温带类地系外行星可能是常见的天体，但它们的发现和表征非常具有挑战性。正在研究克服这些挑战的优化空间飞行任务的概念。LIFE倡议侧重于开发天基中红外调零干涉仪，探测大量系外行星的热辐射。我们得出的信号噪声比（S/N），光谱分辨率（R），和波长的LIFE要求的第一个估计。使用地球孪生系外行星作为参考案例，我们量化如何以及行星/大气属性可以约束不同质量的MIR光谱。我们模拟的生命观测的地球双胞胎绕着一个G2 V恒星在10 pc的太阳与不同水平的exozodiacal尘埃排放。我们结合了一个无云的一维辐射传输模式和嵌套采样算法，从不同的波长覆盖范围，R，和S/N的输入光谱反演行星/大气的属性。我们发现，如果S/N $\geq$ 10（不确定度$\leq\pm1.0$ dex），H2O、CO2和O3是可检测的。我们发现上限N2 O（丰度$\leq10^{-3}$）。CO、N2和O2在所有情况下均不受约束。CH 4检测限为R $= 50$，S/N $=10$。我们进一步正确地确定了系外行星的半径（不确定度$\leq\pm10\%$），表面温度（不确定度$\leq\pm20$ K）和表面压力（不确定度$\leq\pm0.5$ dex）。采用当前的LIFE设计，达到规定的S/N所需的观测时间为$\sim7$周，孔径为4x 2米。我们得出结论，需要$4-18.5μ$ m的最小波长覆盖，R为50，S/…
2022-03-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Which Stars can see Earth as a Transiting Exoplanet?
迄今为止，凌日观测已经发现了大多数系外行星。对凌日和日食的光谱观测是表征系外行星大气的最常用工具，将用于寻找生命。然而，一颗系外行星的轨道必须与我们的视线对准，才能观察到凌日。在这里，我们要问，从哪个恒星的有利位置，一个遥远的观察者能够以同样的方式在地球上寻找生命？我们使用TESS输入目录和来自盖亚DR 2的数据来确定可以将地球视为凌日系外行星的最近恒星：我们在100秒差距内确定了1，004颗主序星，其中508颗保证了对地球凌日的至少10小时观测。我们的恒星列表包括大约77%的M型，12%的K型，6%的G型，4%的F型和1%的A型恒星靠近黄道。SETI的搜索，如突破倾听倡议，已经集中在这一部分的天空。我们的目录现在为这个搜索提供了一个目标列表。作为扩展任务的一部分，NASA的TESS还将在黄道上寻找凌日行星，以找到可以在凌日地球上探测到生命的行星。
2020-10-19 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Precision Space Astrometry as a Tool to Find Earth-like Exoplanets
由于最近的技术进步，精密空间光学天体测量所需的关键技术现已掌握。微弧秒天体测量探测器（MAP）的任务概念是在最近的~90颗FGK恒星周围的1AU轨道（按太阳光度换算）上寻找1颗地球质量的行星。MAP有效载荷包括i）一个具有1米主镜和计量子系统的单个三镜消色差望远镜，和ii）一个相机。相机焦平面由42个探测器组成，提供0.4度的奈奎斯特采样FOV。它的计量子系统确保MAP可以在1小时内达到0.8 uas的天体测量精度，这是探测我们恒星附近类地系外行星所需的。MAP任务可以为一个更大的测量其光谱的日冕测量任务提供大约10个特定的目标。我们主张发展能够找到地球2.0的空间天体测量任务。考虑到目前的技术准备情况，这种依赖精确天体测量的飞行任务可能在未来十年内进行，也许可以与其他国家航天局合作。
2018-03-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Review of Exoplanetary Biosignatures
我们回顾了该领域的系外行星的生物特征，主要集中在大气气相物种。由于缺乏类地行星大气的数据，一种常见的方法是从太阳系和早期地球的知识推断类地系外行星。因此，我们审查的主要过程（如大气光化学和传输）影响最常见的考虑物种（如O2，O3，N2O，CH4等）。在现代地球、早期地球、太阳系和类地系外行星的背景下。因此，我们认为这些物种在太阳系和更远的已知非生物来源。我们还讨论了与大气生物特征谱相关的可探测性问题，如谱带强度和独特性。最后，我们总结了当前航天局的路线图相关的生物特征科学在系外行星的背景下。
2017-10-11 astro-ph.EP
Characterizing Atmospheres of Transiting Earth-like Exoplanets Orbiting M Dwarfs with James Webb Space Telescope
最近在附近的几颗M矮星周围发现了一些过境的、可能适合地球居住的系外行星。这些世界代表了即将到来的美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜的大气特征的重要目标。由于用于系外行星表征的可用时间有限，因此在试图探测围绕冷恒星运行的潜在类地世界的大气成分时，首先了解JWST的能力和局限性至关重要。在这里，我们探索耦合的气候化学大气模型的类地行星绕网格的M矮主机。使用新开发和验证的JWST仪器模型-JWST系外行星过境模拟器（JETS）-我们研究了各种相关仪器和观测模式的关键生物特征和可居住性指标气体物种的可检测性。考虑了光谱分辨探测情景以及特定物种的光谱影响在仪器/模式的整个范围内综合的情况，并强调了考虑在整个可观测光谱范围内获得的信息的重要性。当考虑到仪器/模式的整个光谱覆盖范围时，对于系统距离高达10-15 pc的无云类地世界，如果观测几十次凌日（或更少），就可以达到信噪比5的甲烷、二氧化碳、氧气和水的探测。当与以前的结果相比，气体物种检测所需的曝光时间取决于方法，以量化的光谱影响的物种，以及基本的光化学模型假设。因此，JWST对大气丰度的限制，即使只是上限，也有可能促进我们对陆地大气化学的理解。
2021-04-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Retrievals Applied To A Decision Tree Framework Can Characterize Earth-like Exoplanet Analogs
本文采用生物标志物决策树策略表征类地系外行星，通过反演分析评估HWO前身设计的带通组合，证明该框架可有效约束现代与太古代地球的关键气体丰度和宜居性指标。
2023-11-13 astro-ph.EP astro-ph.IM
Past, Present and Future Stars that can see Earth as a Transiting Exoplanet
在宇宙中寻找生命的过程中，凌日系外行星是我们目前最好的目标。在宇宙中寻找生命的过程中，凌日系外行星是我们目前最好的目标。随着数千个已经被探测到，我们的搜索正在进入一个新的发现时代，即将到来的大型望远镜将在过境世界的大气中寻找生命迹象。然而，宇宙是动态的，太阳系附近的哪些恒星有优势将地球视为过境行星，并可以识别其充满活力的生物圈，因为早期人类文明是未知的。在这里，我们展示了自早期人类文明以来，326光年内的1，715颗恒星处于合适的位置，可以在凌日地球上发现生命，另外还有319颗恒星在未来5，000年内进入这个特殊的有利位置。在这些恒星中，有7颗已知的系外行星宿主占据了观察地球凌日的有利位置，包括罗斯-128，它在过去看到了地球凌日，蒂加登星和特拉普斯特-1，它们将分别在29年和1,642年后开始看到地球凌日。我们发现人造无线电波已经扫过了名单上75颗最近的恒星。
2021-07-16 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Colors of a Second Earth: Estimating the fractional areas of ocean, land, and vegetation of Earth-like exoplanets
通过散射光表征岩石系外行星的表面将是调查可居住系外行星上生命存在的一个重要挑战。我们提出了一个简单的重建方法，从光度变化，或颜色，第二个地球的不同表面类型的分数区域。我们使用经验数据为没有云的地球创建模拟光变曲线。然后将这些光变曲线拟合到由海洋、土壤、雪和植被4种表面类型组成的各向同性散射模型。在理想情况下，光度误差只是光子散粒噪声，我们能够相当好地再现这些组件的分数区域。我们甚至能够从地球上光合作用的独特特征中检测到植被的特征，即红边。在我们的重建方法中，由于大气的瑞利散射具有重要的影响，并且对于具有与我们地球相似的大气的类地系外行星，可以同时估计海洋和大气的存在。
2010-05-11 astro-ph.EP
Global Mapping of Surface Composition on an Exo-Earth Using Sparse Modeling
通过未来的直接成像从系外行星反射的光的时间序列可以提供关于行星表面的空间信息。我们应用稀疏建模的检索方法，解开的空间和光谱信息从多波段反射光变曲线称为自旋轨道解混。我们使用$\ell_1$ -范数和总方差范数作为表面分布的正则化项。将我们的技术应用到一个无云地球的玩具模型中，我们表明，我们的方法可以在没有行星表面先验知识的情况下推断稀疏和连续的表面分布以及未混合的光谱。我们还将该技术应用于DSCOVR/EPIC观测到的真实地球数据。我们确定了可以解释为云和海洋的代表性组件。此外，我们发现了两个类似于土地分布的组成部分。其中一个组件捕捉撒哈拉沙漠，另一个大致对应于植被，尽管它们的光谱仍然被云污染。稀疏建模显着提高了地理检索，特别是云，并导致更高的分辨率为其他组件相比，使用吉洪诺夫正则化的自旋轨道解混。
2022-04-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Global Mapping of an Exo-Earth using Sparse Modeling
我们开发了一种新的检索方案，从散射光变曲线获得系外行星的二维表面地图。在我们的方案中，L1范数和总平方变分，这是稀疏建模中使用的技术之一，相结合，采用找到最佳的地图。我们应用新的方法来模拟地球的散射光变曲线，并发现新的方法提供了一个更好的空间分辨率的重建地图比那些使用Tikhonov正则化。我们还将新方法应用于Fan等人（2019）在为期两年的DSCOVR/EPIC观测中获得的地球散射光变曲线。Tikhonov正则化的方法使我们能够解决北美，非洲，欧亚大陆和南极洲。除此之外，稀疏模型还识别了南美洲和澳大利亚，尽管可能由于极地观测权重较低而未能找到南极洲。此外，所提出的方法是能够检索地图从噪声注入光变曲线的一个假设的类地系外行星在5 pc的噪声水平预期从日冕图像从8米望远镜。我们发现，稀疏模型解决了澳大利亚，非洲-欧亚大陆，北美和南美使用2年的观测时间间隔为一个月。我们的研究表明，稀疏建模和每月1天或5天的多历元观测相结合，可用于确定未来的直接成像任务，如大型紫外/光学/红外探测器（LUVOIR）的地球模拟的主要特征。
2020-04-26 astro-ph.EP astro-ph.IM
Transits of Earth-Like Planets
类地系外行星的透射光谱是一种潜在的适居性筛选工具。凌日行星是当今理解太阳系外行星的“罗塞塔石”，因为它们提供了描述巨行星大气的可能性，并且一旦被探测到，应该可以获得类地系外行星大气中的生物标志物。使用地球本身作为一个代理，我们展示了过境技术的潜力和局限性，以检测地球类似的系外行星过境的生物标志物。我们量化的地球的横截面作为波长的函数，并显示每个大气物种，气溶胶，和瑞利散射的影响。云对这幅图像没有显著影响，因为气溶胶和瑞利损失造成的低层大气不透明度超过云损失。我们计算的光谱特征的最佳信噪比的主要日食光谱的类地系外行星周围的类日恒星和M星，在太空中的6.5米望远镜。我们发现，所有重要的光谱特征的信号噪声值的顺序上的单位或更少的每个过境-除了最近的恒星-使得它很难检测到这样的功能，在一个单一的过境，这意味着共同添加的许多过境将是必不可少的。
2009-04-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Multivariate Statistical Analysis of Exoplanet Habitability: Detection Bias and Earth Analog Identification
本研究对517颗系外行星进行多元统计分析，发现仅0.6%满足宜居标准，地球为统计离群值，并识别出开普勒-22b为地球类似体，证实探测偏差并量化类地行星的稀有性。
2025-06-22 astro-ph.EP astro-ph.IM stat.AP
Earth as an Exoplanet: A Two-dimensional Alien Map
从单点光变曲线中解析空间变化的系外行星特征对于确定类地行星是否具有影响可居住性的地质特征和/或气候系统至关重要。为了评估这种空间特征解决问题的可行性和要求，我们提出了一个分析的多波长单点光变曲线的地球，它扮演着代理系外行星的角色。在这里，在两年的时间内收集的~ 10，000 DSCOVR/EPIC帧在地球的磁盘上集成，以产生光谱相关的点源，并使用奇异值分解进行分析。我们发现，在两个主要的主成分（PC），第二PC包含的表面相关的功能的行星，而第一PC主要包括云的信息。我们提出了第一个二维（2D）的地球表面地图重建的光变曲线观测没有任何假设的光谱特性。这项研究是未来重建类地系外行星表面特征的基线。
2019-08-12 astro-ph.EP
Two nearby sub-Earth-sized exoplanet candidates in the GJ 436 system
我们报告了对UCF-1.01的探测，这是一颗半径为地球（R_{\oplus}）0.66 +/- 0.04倍的强系外行星候选者。这颗次地球大小的行星以1.365862 +/-8x 10 ^{-6}天的周期穿过附近的M矮星GJ 436。我们还报告了一个0.65 +/- 0.06 R_{\oplus}系外行星候选者（标记为UCF-1.02）以不确定的周期绕同一颗恒星运行的证据。使用斯皮策太空望远镜，我们测量行星在其母星前面经过时的光线变暗，以评估它们的大小和轨道参数。如果得到确认，UCF-1.01和UCF-1.02将分别被称为GJ 436 c和GJ 436 d，并将成为开普勒视野之外的第一个多凌日行星系统的一部分。假设类地行星的密度为5.515 g/cm ^3，我们预测两个候选行星的质量相似（约为0.28地球质量，M_{\oplus}，2.6火星质量），表面重力约为0.65 g（g是地球上的重力）。UCF-1.01的平衡温度（T_{eq}，其中发射和吸收的辐射平衡为等效黑体）为860 K，使得该行星不太可能像地球上那样拥有生命。它的弱引力场和与主星的近距离意味着UCF-1.01不太可能保留其原始大气;然而，如果最近的撞击或潮汐加热将挥发物提供给表面，则可能存在瞬态大气。我们还介绍了GJ 436 b在二次日食期间的其他观测结果。3.6微米的光变曲线显示了恒星活动的迹象，使得可靠的二次日食测…
2012-07-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Magnetic Fields in Earth-like Exoplanets and Implications for Habitability around M-dwarfs
我们使用Olson & Christiansen（2006）标度律并假设其内部结构与地球相似，对类地系外行星的偶极磁矩进行了估计。我们发现，快速旋转的行星（其中科里奥利力占主导地位的核心对流）的偶极矩，可能高达约80倍的地球的磁矩，M_地球，至少部分的行星的寿命。对于非常缓慢旋转的行星（惯性力占主导地位），偶极磁矩仅达到~1.5 M_地球。将我们的计算应用于目前确认的岩石系外行星，我们发现CoRoT-7 b，Kepler-10 b和55 Cnc e分别可以维持高达~ 18，15和13 M_Earth的发电机。我们的结果还表明，岩石系外行星的磁矩不仅取决于它们的自转速率，而且还取决于它们的形成历史、热状态、年龄和成分，以及磁场的几何形状。这些结果适用于所有岩石行星，但对于M矮星宜居带中的系外行星的特殊情况具有重要意义。
2011-07-14 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
Colors of an Earth-like exoplanet -- Temporal flux and polarization signals of the Earth
了解类地行星的总通量和偏振信号及其光谱和时间变异性对于未来确定此类系外行星的特征至关重要。我们提供计算的总（F）和线性（Q和U）和圆（V）偏振通量，以及太阳光的偏振度P被反射的模型地球，用于仪器设计，优化观测策略，和/或开发检索算法。我们模拟了一个现实的类地行星，使用一年的日常地球观测数据：云参数（分布，光学厚度，顶压，粒子有效半径），和表面参数（分布，表面类型，和反射率）。对于0至180度的相位角α和350至865 nm的波长λ，计算圆盘平均反射太阳光的斯托克斯矢量。总通量F比极化通量Q高一个数量级，Q分别比U和V高两个和四个数量级。没有云，由于行星旋转的峰到峰的每日变化增加与增加λ的F，Q和P，而他们减少U和V的云修改，但不完全抑制的变化，是由于旋转的表面功能。对于云，F的变化随着λ的增加而增加，而Q的变化随着λ的增加而减少，除了在最大相位角处。在早期的工作中，人们发现，在海洋中，Q会从蓝色变成白色，再变成红色。颜色变化的alpha随着云覆盖率的增加而增加。在这里，我们表明，当海洋部分被大陆取代时，无论有没有云，Q的这种独特的颜色变化也会发生。偏振度P示出类似的颜色变化。我们计算的通量和偏振度将公开提供。
2020-07-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
Transmission spectrum of Earth as a transiting exoplanet - from the ultraviolet to the near-infrared
系外行星的透射光谱是描述岩石行星特征和探索其可居住性的工具。以地球为代表，模拟了大气截面随波长的变化，并给出了115 ~ 1000 nm范围内各种大气组分、瑞利散射和折射的影响。云对这张照片的影响并不显著，因为折射阻止了远距离观测者在地球-太阳模拟的过境几何中对大气层最低12.75公里处进行采样。我们计算了类地系外行星围绕类日恒星的日食光谱的有效行星半径。在200 nm以下，紫外（UV）O_2吸收使有效行星半径增加约180 km，而在760.3 nm处增加27 km，在近红外（NIR）处增加14 km，主要是由于折射。这意味着在UV-NIR波长范围内有效行星半径的变化为2.6%，表明紫外线是未来太空任务的一个有趣的波长范围。
2017-03-22 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Indexing Exoplanets with Physical Conditions Potentially Suitable for Rock-Dependent Extremophiles
在宇宙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的一个迷人的研究领域。目前，根据NASA系外行星档案数据库，已经发现了3876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（与地球相似）。ESI的创建是为了根据系外行星与地球的相似性对其进行索引。在本文中，我们研究了岩石系外行星，其物理条件可能适合于依赖岩石的极端微生物的生存，如蓝细菌Chroococcidiopsis和地衣Acarospora。首先介绍了岩石相似性指数（RSI），然后将其应用于1659颗岩石系外行星。RSI代表了对类地行星的测量，在这些行星上的物理条件可能适合于可以在类地极端栖息地（即，炎热的沙漠和寒冷冰冻的土地）。
2020-02-28 astro-ph.EP
Bioverse: GMT and ELT Direct Imaging and High-Resolution Spectroscopy Assessment $\unicode{x2013}$ Surveying Exo-Earth O$_{\mathrm{2}}$ and Testing the Habitable Zone Oxygen Hypothesis
本研究利用Bioverse统计框架评估了GMT和ELT通过直接成像与高分辨率光谱探测邻近系外地球候选者O₂的能力，并探讨了ELT检验宜居带氧假说的可行性。
2025-01-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
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
Impact of atmospheric refraction: How deeply can we probe exo-Earth's atmospheres during primary eclipse observations?
大多数用于预测或拟合系外行星透射光谱的模型并不包括大气折射的所有影响。也就是说，恒星相对于行星的角度大小可以限制在主食期间探测的最低高度或最高密度和压力，因为没有光线通过低于这个临界高度可以到达观察者。我们讨论了这种几何效应的折射所有系外行星，并制表的临界高度，密度和压力的系外行星与地球相同的1巴的N2/O2大气，作为一个函数的入射恒星通量（金星，地球，火星等）在大气层的顶部，和光谱型（O 5-M9）的主机。我们表明，这样一个可居住的系外地球可以探测到1巴的表面压力只有周围最冷的恒星。我们提出了0.4-5.0微米模型传输光谱地球的大气层视为过境系外行星，并显示大气折射如何修改传输光谱取决于主机恒星的光谱型。我们证明，折射是另一种现象，可以潜在地解释平坦的透射光谱在某些光谱区域。
2017-03-22 astro-ph.EP
Global Mapping of the Surface Composition on an Exo-Earth using Color Variability
直接成像的行星的光度变化包含行星表面的地理和光谱信息。我们提出了一种新的技术，解开的空间和光谱信息的多波段反射光曲线。这将使我们能够组成一个行星表面成分的二维地图，除了独立表面成分的数量之外，没有对单个光谱的预先假设。我们解决了统一的反问题的自旋轨道层析成像和光谱分解，通过推广的非负矩阵分解（NMF）使用单纯形体积最小化方法。我们在一个玩具无云地球上评估了我们的方法，并观察到新方法可以准确地检索地理和解混光谱分量。此外，我们的方法也适用于地球的真彩色变化的深空气候观测站（DSCOVR）。检索到的地图明确地描绘了地球的实际地理和未混合的光谱捕捉海洋，大陆和云的特征。值得注意的是，由再现大陆组成的两个未混合光谱类似于土壤和植被的光谱。
2020-04-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
TRAPPIST-1 d: Exo-Venus, Exo-Earth or Exo-Dead?
本研究通过3D大气环流模型实验探讨TRAPPIST-1 d可能的大气状态，发现其在狭窄参数空间内可能位于宜居带，也可能是系外金星或系外死星，有助于区分不同类型的行星世界。
2025-01-31 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
Fundamental Challenges to Remote Sensing of Exo-Earths
推断类地系外行星在宜居带内的气候和表面状况是系外行星科学领域的一个主要目标。这一追求将需要对可居住行星的人口进行统计分析，以及对单个行星的气候进行深入分析。考虑到可居住性和地表液态水之间的密切关系，重要的是要问是否可以从观测中推断出行星表面的水可以是液体的部分，$χ_\text{hab}$。我们制作了一个由1，874个三维气候模型组成的多样化数据库，并计算了每个模型的全相位反射率和发射光谱，以研究使用高质量直接成像或二次日食光谱进行地表气候推断是否可行。这些模型代表了大约200，000年气候模拟年和超过50，000 CPU小时的结果，大约100 GB的模型库及其相关光谱正在公开供社区使用。我们发现，有光谱和$χ_\text{hab}$，将允许统计方法之间的相关性。然而，我们的模型库产生的气候观测值的光谱退化表明，个别气候的推断可能是依赖于模型的，如果不对气候参数空间进行详尽的探索，推断可能是不可能的。因此，可居住行星上潜在气候的多样性对针对系外地球的遥感工作构成了根本性挑战。
2022-03-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
In Search of the Edge: A Bayesian Exploration of the Detectability of Red Edges in Exoplanet Reflection Spectra
本文提出一种可反演未知波长位置“边缘状”特征的表面反照率参数化方法，证明其在中等信噪比下能更准确地反演大气成分并稳健约束现代地球红边位置，为未来空间直接成像任务推断岩石系外行星表面成分提供依据。
2023-01-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
RoSETZ: Roman Survey of the Earth Transit Zone -- a SETI-optimized survey for habitable-zone exoplanets
RoSETZ是罗曼望远镜针对地球凌日带的巡天，旨在搜索宜居带岩石行星，预计发现120-630颗地球大小行星，产量为已知的5-20倍，并支持SETI策略与自校准。输出严格JSON。{
2023-06-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
