Adaptive Habitability of Exoplanets: Thriving Under Extreme Environmental Change
提出生态—演化模型模拟多生态位、迁移与温度波动，揭示生命在渐进和突变环境下的适应性宜居阈值。
2024-07-02 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
Salty ice and the dilemma of ocean exoplanet habitability
系外行星最深处海洋的可居住性可能会受到其底部高压冰的限制。新的研究表明，通过在高压冰中掺入大量的盐，可以在深层行星冰幔中进行有效的化学传输。
2022-07-19 astro-ph.EP physics.ao-ph
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
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
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
On the habitability of exoplanets orbiting Proxima Centauri
我们应用光合作用的数学模型来定量评估一个假设的行星轨道比邻星的宜居性，在所谓的宜居带。结果表明，主要的生物生产力的显着可行性，提供生物体已经进化到达到利用红外线进行光合作用的能力。
2014-01-11 astro-ph.EP q-bio.OT
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
Constraints on the habitability of extrasolar moons
开普勒太空望远镜可以探测到巨大的太阳系外卫星。开普勒在恒星宜居带中发现了大约50颗系外行星，这自然让我们对它们假想的卫星的宜居性产生了疑问。来自行星的照明，日食，潮汐加热和潮汐锁定区分了系外卫星和系外行星的远程特征。我们展示了如何评估一个系外卫星的可居住性是可能的基础上访问的参数，通过当前和不久的将来的技术。
2012-10-18 astro-ph.EP
Habitability and Biosignatures
本文系统综述系外行星宜居性要素与生物特征概念，涵盖液态水、能源、行星过程等影响因素，并探讨理想生物特征性质及未来探测前景。
2025-03-29 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
Exoplanetary Atmospheres - Chemistry, Formation Conditions, and Habitability
描述太阳系外行星的大气是太阳系外行星科学的新前沿。过去二十年的系外行星发现表明，系外行星在轨道和体积特性上非常常见且极其多样。我们现在进入了一个新的时代，我们开始研究系外行星的化学多样性，它们的大气和内部过程，以及它们的形成条件。该领域的最新发展使我们对系外行星大气化学及其形成条件的理解取得了前所未有的进步。我们在目前的工作中审查这些发展。我们详细回顾了迄今为止发现的所有系外行星的大气化学理论，从高度辐射的气体巨星，冰巨星和超级地球，到直接成像的大轨道分离的巨行星。然后，我们回顾了这些不同类型的系外行星大气中的化学物种的观测探测使用不同的方法，包括过境光谱，多普勒光谱，和直接成像。除了化学检测，我们讨论了在确定这些大气中的化学丰度的进展，以及如何使用这些丰度来约束系外行星的形成条件和迁移机制。最后，我们回顾了最近的理论工作的可居住的系外行星的大气，随后讨论了该领域的未来前景。
2016-04-20 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
Relative Habitability of Exoplanet Systems with Two Giant Planets
行星系的结构可以通过轨道效应影响行星的可居住性，特别是在稳定性和离心率方面。其中一些影响是显而易见的，特别是当它们发生在很容易数值计算的短时间尺度上时。然而，生命的出现和进化可能发生在十亿年的时间尺度上，足够长的时间使长期影响变得重要。这些影响很难调查，因为直接积分需要大量的计算时间。在本文中，我们应用半解析框架结合N体积分和预测技术，以确定一个系统中的一个类地行星的相对可居住性与两个巨大的同伴在一个多维参数空间。相对可居住性量化了与只包含一颗类地行星的系统相比的综合可居住性概率。我们发现了巨行星的质量、偏心率、位置、间距、倾角和排列的趋势，包括由于巨行星而使系统更适合居住的配置。只要系统保持稳定，适度的离心率激励的类地行星可以通过增加宜居带的外边界，通过更高的平均辐照度是有益的。在我们的模拟中，中位数（$\pm 1 σ$）的可居住行星的离心率为0.11（+0.16，-0.08），尽管它开始是圆形的。低质量、广泛分离、适度偏心的扰动巨星可以做到这一点，这是一种“超适宜居住”的伴星配置。
2022-06-15 astro-ph.EP
Assessing the Climate and Habitability of Tidally Locked Rocky Exoplanets
INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；CNR – Istituto di Geoscienze e Georisorse（国家研究委员会地球科学与地质资源研究所）；Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；Centro di Ricerca Nazionale in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing (ICSC)（高性能计算、大数据和量子计算国家研究中心）；Politecnico di Torino – DIATI（都灵理工大学）；CNR – Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima（国家研究委员会大气与气候科学研究所）；CSIC-INTA – Centro de Astrobiología（西班牙国家科学研究委员会-国家航空航天技术研究所天体生物学中心）；Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”（罗马第二大学）；Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）
本研究通过修改气候模型PLASIM，对潮汐锁定岩石系外行星的气候进行分类分析，揭示三种气候类型，发现眼球行星气候在宽压力范围内稳定，为未来宜居系外行星观测提供指导。
2026-08-27 astro-ph.EP
Exploring the habitability and interior composition of exoplanets lying within the extended habitable zone
本文分析扩展宜居带内从超级地球到迷你海王星的系外行星，结合宿主恒星参数、内部结构及大气包层建模，评估其组成与长期宜居性，发现部分行星可能为水世界或仅保留极少量大气。
2025-07-06 astro-ph.EP
Habitability of Exoplanet Waterworlds
预计许多宜居带系外行星形成时的水团比例高于地球。对于具有10- 1000 x地球H2O但没有H2的岩石系外行星，我们模拟了海洋温度和化学的多Gyr演化，考虑到C分配，高压冰相和大气-岩石圈交换。在我们的模型中，对于类太阳恒星，我们发现：（1）~可居住的地表水的持续时间受到海洋化学的强烈影响;（2）~可能的海洋pH值范围很广;（3）~令人惊讶的是，许多水世界保留可居住的地表水>1 Gyr，并且（与以前的说法相反）这种寿命不一定涉及地球化学循环。这种独立于周期的行星可居住性的关键是对流地幔和水海洋之间的C交换被海底对水世界的压力所限制，因此行星在其历史的前1%中被海洋质量和海洋阳离子所束缚。在我们的模型中，由早期水-岩石相互作用从行星地壳中浸出的正电荷的总和-巧合的是-通常在早期获得的大气+海洋无机C库存重叠的数量级内。因此，pCO 2经常处于“最佳点”（0.2-20巴），对于该点，允许表面液态水的半长轴范围大约是尽可能宽的。由于半长轴上HZ的宽度定义了（类太阳恒星）表面可居住性的最大可能时间跨度，这种效应允许恒星变亮时的可居住性Gyr。我们说明了我们的研究结果，使用的N体模拟合奏的输出作为我们的水世界演化代码的输入。因此（第一次在一个端到端的计算），我们表明，初始条件的机会变化，不需要地球化学循环，可以产生多Gyr表面的水世界的可居住性。
2018-08-30 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
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
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
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
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
Exoplanets beyond the Conservative Habitable Zone: I. Habitability
本研究通过细化早期宜居带模型、引入潮汐锁定行星的解析气候模型，拓展了保守宜居带的内外边界，可解释JWST探测到的近M矮星温暖超级地球的水汽信号，也涵盖了冰下水导致的外扩情况。
2025-10-01 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
Magnetospheres of Terrestrial Exoplanets and Exomoons: Implications for Habitability and Detection
描述宜居系外行星和/或其卫星的特征至关重要。在这里，我们展示了我们的磁场拓扑建模的结果，它表明，地球的系外行星，系外卫星耦合磁层一起工作，以保护早期的大气层的系外行星和系外卫星。当系外月磁层位于系外行星的磁层空腔内时，系外月磁层就像一个保护性的磁泡，当月球位于向阳面时，它提供了一个额外的磁层顶来面对恒星风。此外，磁重联将为早期系外行星和系外卫星之间的大气交换创造一个关键途径。当系外卫星的磁层位于系外行星的磁层之外时，它就成为抵御强烈恒星风的第一道防线，减少了系外行星大气层对太空的损失。简要讨论了这种类型的系外卫星将如何改变磁化系外行星的无线电发射。
2020-12-21 astro-ph.EP physics.space-ph
Tidally driven tectonic activity as a parameter in exoplanet habitability
目标。在地球上，板块构造在驱动长期碳循环方面发挥着不可或缺的作用;然而，在潮汐锁定的岩石系外行星上，由潮汐应力和潮汐加热驱动的替代构造机制可以以类似的方式发挥作用。方法.我们计算潮汐应力和潮汐加热率来模拟构造活动的可能性，以维持适合于潮汐锁定的岩石系外行星表面液态水的稳定气候，半径为${R}_{p}$ $\le$ 1.23 R $_\oplus$。结果将潮汐模型应用于我们的767个潮汐锁定岩石系外行星的样本显示，$\sim$ 10%的系外行星，包括来自星周宜居带（CHZ）的Proxima Cen b和GJ 1061 d，通过了移动盖构造活动的潮汐应力俯冲阈值，并位于最佳潮汐加热区。这类系外行星可以维持潮汐引起的温和移动盖构造活动，与地球上的板块构造相当，有助于维持表面液态水的存在。此外，我们位于CHZ的样本中有$\sim$ 40%的系外行星将无法维持稳定气候所需的构造活动，也不太可能保留表面液态水。当扩大我们的模型以建立潮汐应力，潮汐加热和CHZ之间的重叠，以发现未来观测的最佳目标区域时，我们确定潮汐驱动的构造活动有利于维持表面液态水主要发生在M矮星周围，并确定交叉点，在低质量M矮星CHZ中的偏心（e>0.1）地球大小的系外行星（${R}_{p}$ = 1.0- 1.23 R $_\oplus$）上，可以维持移动盖和最佳潮汐加热。
2022-04-07 astro-ph.EP
Revised Exoplanet Radii and Habitability Using Gaia Data Release 2
准确的恒星性质对于确定系外行星的特征至关重要。盖亚DR2提供了16亿颗恒星的修正距离，光度和半径。在这里，我们报告了使用这些数据计算320颗系外行星的修正半径和密度，并对690颗已知系外行星接收到的入射通量进行了更新计算。这使得那些行星在其宿主恒星的宜居带轨道上运行的可能性得到重新评估。根据分析结果，有三颗行星可以被加入到潜在的宜居行星目录中：HIP~67537~b、HD~148156~b和HD~106720~b。此外，BD~+49 <$898的参数化改变意味着它的行星BD~+49 <$898~b现在接收到一个入射通量，使它位于\citep{Kopparapu2013,Kopparapu2014}定义的乐观适居带区域之外。我们发现，使用新的\textit{Gaia}数据的结果在计算的系外行星半径的平均增加3.76%。此前，CoRoT-3 b被报道为所有已知系外行星中密度最高的。在这里，我们使用更新的信息将CoRoT-3~b的计算密度从26.4 $g\:cm^{-3}$修订为17.3 $\pm2.9g\:cm^{-3}$。我们还报告了我们的数据集KELT-1~b中密度为23.7 $\pm4.0g\:cm^{-3}$的系外行星。总的来说，我们的研究结果强调了确保已知系外行星的参数化的重要性，无论何时，只要对它们所依据的恒星参数的精度进行了重大改进，就必须重新审视这些系外行星。
2018-11-16 astro-ph.EP
The Climates of Other Worlds: A Review of the Emerging Field of Exoplanet Climatology
在过去十年中，围绕太阳以外的恒星运行的行星的发现加速了，随着新的空间和地面观测站采用下一代仪器在天空中寻找可居住的世界，这一趋势将继续下去。然而，许多因素和过程会影响行星的可居住性，必须了解这些因素和过程才能准确地确定行星的可居住性潜力。虽然气候模型长期以来一直被用来理解和预测地球上的气候和天气类型，但越来越多的研究人员开始将这些模型应用于太阳系外行星。这项工作提供了一个更好的理解轨道，表面和大气特性如何影响行星气候和可居住性;这些气候效应如何可能改变不同的恒星和行星环境;以及新发现的行星的可居住性和观测特征如何可能受到这些气候因素的影响。这篇综述总结了系外行星气候学新兴领域的起源和演变，讨论了最近的工作，使用层次结构的计算机模型，以确定那些行星最有能力支持生命，并提供了一个一瞥到未来的方向，这个快速发展的子领域的系外行星科学。
2019-09-09 astro-ph.EP
Quantifying the Classification of Exoplanets: in Search for the Right Habitability Metric
什么是可居住性？我们能量化吗？什么是宜居或潜在宜居行星？据估计，仅我们银河系中的行星数量就达到了数十亿颗，可能比恒星的数量还要多，现在是时候开始描述它们了，将它们像恒星一样分类/类型，以便更好地了解它们的形成路径，它们的属性，以及最终它们产生或维持生命的能力。毕竟，我们确实在这数十亿颗行星中的一颗上有生命繁衍，为什么不在其他行星上呢？哪些行星更适合生命，哪些绝对不值得花费昂贵的望远镜时间？我们需要找到一种快速评估分数，一种度量标准，使用它我们可以列出有希望的行星并将我们的努力奉献给它们。系外行星适居性研究是一门集天体物理学、天体生物学、行星科学乃至地球环境科学于一体的交叉学科。我们回顾了现有的可居住性指标和太阳系外行星的新分类方案，并提供了一个使用计算智能技术来评估可居住性分数和自动化的过程中的系外行星的分类的阐述。我们研究如何解决凸优化技术，在计算新的指标，如CDHS和CEESA，交叉验证ML为基础的分类系外行星。尽管最近对系外行星可居住性排名提出了批评，但这一领域必须继续发展，以使用所有可用的天体信息学、人工智能和机器学习机制。它实际上可能会发展成一种与天文学中的恒星类型相同的规模，用作筛选重要特征的系外行星的快速工具，以寻找潜在的宜居行星，以获得详细的后续目标。
2021-04-07 astro-ph.EP physics.data-an
Extended habitability of exoplanets due to subglacial water
本研究基于冰下液态水机制拓展了经典宜居带的内外边界，结合JWST等对M型矮星周围行星的水探测结果，验证了这类行星存在液态水的可能，并通过模型约束了系外行星的大气性质。
2023-10-03 astro-ph.EP
Analysis of Habitability and Stellar Habitable Zones from Observed Exoplanets
Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；Lakeside School（湖畔学校）；Pacific Academy（太平洋学院）；Burke Institute for Theoretical Physics, California Institute of Technology（加州理工学院伯克理论物理研究所）
本研究利用NASA系外行星档案数据，通过精细筛选方法分析5,595颗已确认系外行星的宜居性，揭示了宿主恒星光谱分类和质量对行星属性的显著影响，为未来研究奠定基础。
2024-08-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
A dynamical study on the habitability of terrestrial exoplanets II: The super Earth HD 40307 g
HARPS和Kepler的结果表明，在太阳型恒星中，有一半的恒星拥有周期P<100 d，质量M < 30 M_E的行星。这些超级地球系统是紧凑的，动态冷。在这里，我们调查的K矮星HD 40307周围的超级地球系统的稳定性。它可能拥有多达六颗行星，其中一颗位于宜居带。我们分析了系统的稳定性，使用数值模拟从初始条件内的观测不确定性。最稳定的解与公布的值相差3.1 σ，行星e和f不共振，行星b和c近似对齐。我们通过年平均日射量和极地黑体温度来研究外行星的可居住性。两者都经历了很大的变化，因为它的高偏心率和更激烈的比地球上。当自转周期为3d时，日射变化以岁差变化为主，岁差和岁差的周期分别为40kyr和102kyr。大约1.5 d的旋转周期可能会导致极端的引力变化，因为卡西尼状态的捕获。对于更快的旋转速率，周期收敛到10 kyr和20 kyr。岁差期间的巨大不确定性不会改变总体结果。
2014-03-24 astro-ph.EP
Atmospheric Collapse and Habitability on Tidally-Locked Exoplanets
Earth-Life Science Institute, Institute of Science Tokyo（地球生命研究所，东京科学大学）；Department of Earth and Planetary Sciences, Institute of Science Tokyo（地球行星科学系，东京科学大学）；Laboratoire de Météorologie Dynamique/IPSL, CNRS, Sorbonne Université, Ecole Normale Supérieure, PSL Research University, Ecole Polytechnique（气象动力学实验室/IPSL，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎高等师范学院，PSL研究大学，巴黎综合理工学院）；Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS（波尔多天体物理实验室，波尔多大学，法国国家科学研究中心）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，地球与行星物理学研究所）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
研究发现，大气坍缩可能通过削弱温室效应和昼夜热传输，反而有助于维持潮汐锁定行星上的液态水。
2026-03-10 astro-ph.EP
MHD study of extreme space weather conditions for exoplanets with Earth-like magnetospheres: On habitability conditions and radio-emission
本文通过PLUTO代码的MHD模拟，研究类地磁层系外行星在M型和F型恒星宜居带内受恒星风和CME影响下的宜居性条件及射电辐射特征，并指出低射电辐射信号可能指示有利的宜居性。
2023-04-18 astro-ph.EP physics.space-ph
Exoplanets Around Red Giants: Distribution and Habitability
本文基于NASA Exoplanet Archive数据研究了红巨星周围系外行星的分布与宜居性，更新了行星质量与恒星半径的幂律关系，发现10颗位于乐观宜居带、5颗位于保守宜居带的行星，并展望了未来探测前景。
2023-07-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Exploring Extreme Space Weather Factors of Exoplanetary Habitability
目前尚不清楚系外行星上的生命有多普遍，或者行星可以维持生命多久。到目前为止，我们有一个肤浅的可居住性概念，这是必要的第一步，但到目前为止，缺乏对地质时间尺度上恒星和行星之间详细相互作用的理解，行星系的动力学演化，以及其他系统中行星上的大气演化。单靠行星的质量、净日射量和大气成分不足以确定行星上生命出现或被探测到的概率。后一组行星的考虑，除其他外，支持宜居带（HZ）的概念，定义为拱星区域，其中液态水的常设机构可以支持在岩石行星的表面。然而，在HZ研究中，同一光谱类别的恒星通常以相同的方式处理，而不考虑单个恒星之间活动的变化。这些公式忽略了不同恒星瞬态事件的非热辐射和磁能如何影响系外行星保持其大气层的能力的差异。在过去的几年里，人们越来越认识到大气化学，甚至在许多情况下大气层的保持，关键取决于这些恒星周围的高能辐射和粒子环境。事实上，最近的研究表明，恒星活动和极端的空间天气，例如由活跃恒星和年轻太阳频繁的耀斑和日冕物质抛射（CME）造成的，可能深刻地影响了早期地球和类地系外行星的化学和气候，从而影响了其可居住性。本白皮书的目标是确定和描述有希望的关键研究目标，以帮助未来20年的系外行星可居住性领域。
2018-03-10 astro-ph.EP
Impact of vegetation albedo on the habitability of Earth-like exoplanets
本文通过更新 ESTM 模型引入草地与树木的动态竞争，研究植被反照率反馈对类地行星温度与宜居性的影响，发现植被能扩展宜居带外边缘并显著提升行星宜居性。
2024-09-03 astro-ph.EP
Stellar Aspects of Habitability: Characterizing Target Stars for Terrestrial Planet Search Missions
在本文中，我们提出和讨论的标准，选择潜在的目标恒星适合寻找类地行星，特别强调恒星方面的可居住性。搜寻类地系外行星的任务将探索数百颗邻近恒星（主要是F、G、K和M恒星）周围类地系外行星的存在和可居住性。必须对潜在目标系统清单进行评估，以便制定搜寻类地系外行星的飞行任务概念。利用达尔文全天星表（DASSC），我们讨论了恒星的选择标准，配置相关的子目录和恒星活动的可居住性的含义。
2010-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Impact of Space Weather on Climate and Habitability of Terrestrial Type Exoplanets
目前在探测类地系外行星方面取得的进展，为确定系外行星大气的特征以及在即将进行的地面和空间飞行任务中寻找生命的生物特征开辟了一条新的途径。为了具体说明我们在其他世界中所知道的有利于生命起源、发展和维持的条件，我们需要了解包括我们年轻的太阳在内的G-K-M矮星周围宜居带中系外行星的天体层、大气和表面环境的性质。全球环境是由来自行星宿主恒星的传播扰动形成的，其形式为恒星耀斑、日冕物质抛射、高能粒子和风，统称为天体层空间天气。它的特性将有助于理解系外行星生态系统如何与其宿主恒星相互作用，以及物理，化学和生物化学条件的规范，这些条件可以为行星气候和可居住性以及行星内部动力学在地质时间尺度上的演变创造有利和/或有害的条件。只有在太阳物理学、天体物理学、行星科学和地球科学的进展相结合的跨学科研究框架内，才能理解（天体）物理、化学和地质过程之间的关键联系。评估主星对气候和类地行星（系外行星）可居住性的影响将大大扩大目前对宜居带的定义，将其扩大到生源带，并为寻找生命特征提供新的观测战略。本文的主要目标是描述和讨论这一跨学科领域的现状和最新进展，并为新兴的系外行星科学和天体生物学领域的未来发展提供新的路线图。
2019-05-19 astro-ph.EP
Carbon cycling and habitability of massive Earth-like exoplanets
随着被探测到的太阳系外岩石行星数量的增加，它们的表面是否适合居住的问题变得越来越重要。在地球上，长期的碳酸盐硅酸盐循环能够在超过一百万年的时间尺度上调节地面温度。升高的温度增强了风化作用，从大气中去除了CO $_2$，并将其俯冲到地幔中。在洋中脊，CO $_2$从内部进入大气。碳脱气通量受洋中脊下熔融深度和扩张速率的控制，并受与压力和温度相关的地幔粘度的影响。温度和压力对地幔脱气的影响对于更大质量的行星变得越来越重要。在这里，我们耦合不同质量的类地行星的热演化模型与长期碳循环模型，并评估其地面温度的演变。我们发现，在4.5 Gyr的扩展率增加与行星质量高达3 $M_\oplus$，因为温度依赖性的粘度占主导地位，其压力依赖性。对于质量更大的行星，压力依赖性占主导地位，板块运动减慢。此外，4.5 Gyr时的有效熔化深度作为行星质量的函数，在3 $M_\oplus$时达到最大值。总的来说，在4.5 Gyr时，脱气速率以及因此地面温度在3 $M_\oplus$时具有其最大值。这项工作强调，在预测系外行星的可居住性时，应该考虑年龄和质量。尽管存在这些影响，长期碳循环仍然是调节大质量类地行星地面温度的有效机制。
2021-10-07 astro-ph.EP
Similarity indexing of exoplanets in search for potential habitability: application to Mars-like worlds
对系外行星的研究是当前行星科学和天体生物学研究的主要目标之一。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找到一颗与地球相似的行星-地球的孪生兄弟，并回答潜在的外可居住性问题。地球相似性指数（ESI）是这一探索的第一步，范围从1（地球）到0（与地球完全不同）。它被定义为行星的四个物理参数：半径、密度、逃逸速度和地面温度。ESI又分为内部ESI（半径和密度的几何平均值）和表面ESI（逃逸速度和地面温度的几何平均值）。这里的挑战是确定哪些系外行星参数在发现这种相似性方面是重要的;进入内部ESI和表面ESI的各个参数对全球ESI的贡献如何。由于进入地面ESI的地面温度是不可观测的量，因此难以确定其值。利用太阳系天体的已知数据，建立了太阳系外行星表面温度与平衡温度之间的定标关系，设计了一种估算太阳系外行星地面温度的有效方法，并利用我们的图解方法进行了进一步的分析。一种名为火星相似性指数（MSI）的新方法被引入，以识别可能适合极端生命形式居住的行星。MSI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。我们对类火星行星感兴趣，以寻找可能存在极端生命形式的行星，例如生活在地球极端环境中的生命形式;例如，火星上的甲烷可能是甲烷特有的极端生命形式代谢的产物。
2018-06-07 astro-ph.EP
Constraints on Climate and Habitability for Earth-like Exoplanets Determined from a General Circulation Model
可居住性的传统定义要求丰富的液态地表水在地质时间尺度上持续存在。水在其每一个热力学阶段都与太阳辐射和热辐射相互作用，是强烈的气候反馈的原因。因此，对宜居带的评估要求模型包括对地质时期水文循环的完整处理。在这里，我们使用社区大气模型从国家大气研究中心研究气候的演变，为类地行星在恒定的二氧化碳，在广泛的恒星通量从F-，G-和K-矮星主序星。在每颗恒星周围，我们发现四种稳定的气候状态，它们由相互排斥的全球平均地面温度（Ts）定义：雪球（Ts < 235 K），水带（235 K < Ts < 250 K），温带（275 K < Ts < 315 K）和潮湿温室（Ts > 330 K）。每一个都被突然的气候转变所分隔。热带、温带和凉爽潮湿的温室气候可以分别维持开放的海洋，防止海冰融化和氢逃逸过程，从而构成可居住的世界。我们认为最温暖的可能的可居住的行星具有Ts ~ 355 K，在这一点上，扩散有限的水损失可以在~1 Gyr内消除地球海洋。在类似地球的温度和压力下，如CO2，如果没有长时间尺度的非冷凝温室物种的调节，由于主序星增亮，F-，G-和K-矮星周围的可居住性可以分别维持在~2.2，~2.4和~4.7 Gyr的上限。
2017-02-10 astro-ph.EP
Automation Of Transiting Exoplanet Detection, Identification and Habitability Assessment Using Machine Learning Approaches
Maulana Azad National Institute of Technology, Bhopal（毛拉纳·阿扎德国立技术学院，博帕尔）
我们正处在人类进化史上一个独特的时间轴上，我们也许能够在太阳系以外的恒星周围发现类地行星，那里的条件可以支持生命，甚至在那些行星上找到生命的证据。随着近年来NASA、ESA和其他主要航天机构发射的几颗卫星，我们可以使用大量的数据集来训练机器学习模型，这些模型可以自动执行系外行星探测、识别和可居住性确定等艰巨任务。自动化这些任务可以节省大量时间，并最大限度地减少由于手动干预而导致的人为错误。为了实现这一目标，我们首先分析开普勒望远镜捕获的恒星的光强度曲线，以检测表现出可能存在行星系的特征的势能曲线。对于这种检测，除了训练传统模型外，我们还提出了一种堆叠的GBDT模型，可以同时在光信号的多种表示上进行训练。随后，我们通过利用几种最先进的机器学习和集成方法来解决系外行星识别和可居住性确定的自动化问题。系外行星的识别旨在将假阳性实例与系外行星的实际实例区分开，而可居住性评估则基于它们的可居住特征将系外行星实例分组到不同的集群中。此外，我们提出了一个新的度量标准，称为充分的热膨胀性（ATA）得分，以建立一个潜在的线性关系之间的可居住和非可居住的实例。实验结果表明，所提出的堆叠GBDT模型优于传统的模型在检测凌日系外行星。此外，ATA分数在适居性分类中的结合增强了模型的性能。
2021-12-06 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
Stellar impact on exoplanetary atmospheric evolution and habitability
Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学核科学研究所）；Department of Astrophysics, University of Vienna（维也纳大学天体物理学系）；ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy（荷兰射电天文研究所）；Centre for Planetary Habitability (PHAB), Department of Geosciences, University of Oslo（奥斯陆大学地球科学系行星宜居性中心）；Center of Excellence in Space Sciences India, Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度加尔各答科学教育研究所印度太空科学卓越中心）；Department of Physical Sciences, Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度加尔各答科学教育研究所物理科学系）；Université Paris Cité, Université Paris-Saclay, CEA, CNRS, AIM（巴黎西岱大学、巴黎萨克雷大学、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心天体分子生物学实验室）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；Goddard Space Flight Center, NASA（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）
本章围绕恒星活动、系外行星等主题，探讨恒星演化与辐射对系外行星大气、宜居性的影响，为完善行星大气模型及筛选未来观测目标提供依据。
2026-08-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Postulating Exoplanetary Habitability via a Novel Anomaly Detection Method
BITS Pilani, K. K. Birla Goa Campus（印度博拉理工学院果阿分校）；CSIS and APPCAIR, BITS Pilani, K. K. Birla Goa Campus（印度博拉理工学院果阿分校CSIS与APPCAIR中心）；Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）
随着数千颗系外行星的发现以及我们银河系中数十亿颗系外行星存在的可能性，宇宙学研究发生了深刻的转变。这些搜索的最大目标是是否存在其他生命栖息地。然而，这些被探测到的行星中哪些是可居住的，哪些是潜在的可居住的，或者甚至可能有人居住的问题仍然没有答案。一些潜在的可居住的系外行星已经被假设，但由于地球是唯一已知的可居住行星，可居住性的测量必须以地球为参考。最近的几项工作介绍了新的可居住性指标的基础上优化方法。使用监督学习对潜在宜居系外行星进行分类是另一个新兴的研究领域。然而，建模和监督学习方法都有缺点。我们提出了一种异常检测方法，多阶段模因算法（MSMA），检测异常，并将其扩展到一个无监督的聚类算法MSMVMCA使用它来检测潜在的宜居系外行星异常。该算法基于地球是一个异常的假设，在数千个数据点中可能存在很少的其他异常。我们描述了一种基于MSMA的聚类方法，采用一种新的距离函数来检测可居住的异常候选人（包括地球）。这些结果与行星可居住性实验室（PHL）的可居住系外行星目录（PHL-HEC）进行了交叉匹配，其中包括潜在可居住系外行星的乐观和保守列表。
2021-09-06 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
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
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
Mars as an Exoplanet: Lessons from a Planet at the Edge of Habitability
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Washington University, St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）；Stanford University（斯坦福大学）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文通过火星的演化历史，研究行星参数（如大小、质量、大气、日照通量、磁层和撞击历史）对宜居表面条件形成和维持的影响，并总结其对理解系外行星过程（如挥发物输送与损失、光化学、气候演化、倾角强迫、行星架构和内在磁性）的启示，同时评估探测和表征太阳系外潜在火星类似物的最佳方法和前景。
2026-05-28 astro-ph.EP
A target list for searching for habitable exomoons
我们调查的可居住性假设卫星轨道已知系外行星。这项研究的重点是能够维持重要大气层的大型岩石系外卫星。为了确定它们的可居住性，我们计算了入射恒星辐射和潮汐热通量在卫星中产生的两个主要贡献者的能量预算。我们使用失控温室和最大温室通量限制作为可居住性的定义。对于每个系外行星，我们使用蒙特卡罗方法计算卫星和行星的物理和轨道参数的合理范围。我们计算每个行星的月球可居住性概率，这是导致可居住条件的调查情况的一部分。根据我们的研究结果，我们提供了一个观测已知系外行星的目标列表，其中前10颗行星有超过50%的机会在稳定轨道上拥有可居住的卫星。两个特别有希望的候选者是Kepler-62~f和Kepler-16~b，它们都具有已知的质量和半径。我们的目标清单可以帮助发现第一个可居住的系外卫星。
2022-04-25 astro-ph.EP
Tidal Heating and the Habitability of the TRAPPIST-1 Exoplanets
上下文对围绕超冷M矮星TRAPPIST-1运行的七颗行星的质量和半径的新估计允许改进它们的成分、潮汐耗散加热和固体对流去除潮汐热的模型。目标。在这里，我们计算由于太阳辐射和潮汐加热的热通量的内部四个行星。方法.我们应用麦克斯韦粘弹性流变学计算潮汐响应的行星使用的粘度和刚性的金属，岩石，高压冰和液态水/冰I层的体积加权平均。结果我们表明，TRAPPIST-1d和e可以避免进入失控的温室状态。行星e是最有可能支持可居住环境的行星，它的地面温度与地球相似，可能还有液态水海洋。如果行星d的表面反射率至少和地球一样高，它也可以避免温室效应失控。行星b和c离恒星较近，其热通量高到足以引发失控的温室效应，并支持其岩石层表面的火山活动，使其温度过高，不适合生命存在。行星f、g和h距离恒星太远，无法经历显著的潮汐加热，并且可能有固体冰表面，可能有地下液态水海洋。
2019-02-11 astro-ph.EP
The Color of Habitability
从其他星球上的生命到虚拟教室，这篇论文涵盖了广泛的研究主题，所有这些都基于我们如何看待其他世界。我们对月相、太阳系行星和系外行星大气的理解都来自于我们对光的解释，总有一天，我们对光的知识将被用作发现另一个星球上生命的证据。在我们把漫游者、登陆者和勇敢的灵魂散布在太阳系之前，我们只知道行星和卫星从太阳反射回来的光。我们今天在系外行星上的情况大致相同。我们的望远镜可以收集来自遥远世界的光线，但它们太远了，无法通过现场测量来证实我们的观测结果。很快，我们将能够收集来自更小的系外行星的光，最终，地球大小的系外行星将在其恒星的宜居带内运行。作为这些即将到来的观测的参考指南，还有什么比我们自己的太阳系更好的地方可以比较。我们所做的是测量我们太阳系中的行星，并将它们视为系外行星，以确定如何区分不同的表面类型。其结果是一个数据库的光谱，几何照片，和颜色的19个太阳系物体作为一个系外行星场指南。一个超越现场指南的步骤是一种探索世界的方式，只有物理和我们的想象力受到限制。通过使用计算机模型，我们可以创建数千个行星来确定任何环境的物理和化学稳定性。感兴趣的一个参数域是表面颜色对行星可居住性的作用。不同的材料具有独特的热性能，根据它们的颜色和照射它们的光线，可以冷却或加热表面。黑暗的海洋很好地吸收光线并加热，而白色的沙子具有高度反射性并保持凉爽。
2020-10-10 astro-ph.EP
Modelling the effect of stellar metallicity on the XUV evolution of low-mass stars and its impact on exoplanet atmospheres/habitability
本研究建模恒星金属丰度对低质量恒星XUV演化及系外行星大气的影响，发现富金属恒星自转减慢更快、宜居带XUV通量更大，导致大气蒸发更快，且高质量恒星中金属丰度影响超过初始自转周期。
2025-09-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mineralogy, structure and habitability of carbon-enriched rocky exoplanets: A laboratory approach
富含碳的岩石系外行星被认为围绕着矮星以及双星、白矮星和双星。然而，这些行星的矿物组成受到很大的限制。我们对富含碳的化学混合物进行了高压高温实验室实验（$P$ = 1 $-$ 2 GPa，$T$ = 1523 $-$ 1823 K），以研究冥王星到火星大小的行星的内部深处较大行星的上地幔。我们的研究结果表明，这些系外行星，当完全分化，包括一个金属核心，硅酸盐地幔和硅酸盐地幔顶部的石墨层。硅酸盐矿物学（橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和尖晶石）在很大程度上不受碳含量的影响。在Fe-C-S系统中，金属要么是两种不混溶的富铁合金（富S和贫S），要么是单一的富铁合金，其不混溶性取决于S/Fe比和堆芯压力。在我们的实验条件下，石墨是主要的含碳相，没有碳化硅或碳酸盐的痕迹。如果体碳含量高于使地幔和地核饱和所需的含量，石墨将以硅酸盐地幔顶部的额外层的形式存在。对于足够厚的石墨层，由于高压，金刚石将在该层的底部形成。我们对开普勒-37b的内部结构进行了建模，结果表明，仅仅10重量%的石墨层就会使其衍生质量减少7%，这表明未来的太空任务可以确定具有不显著气体包层的岩石系外行星的半径和质量，从而对其碳含量进行定量限制。未来对表面富含石墨的岩石系外行星的观测将显示出由于石墨的低反射率而导致的低反射率。表面上除了碳之外没有其他生命元素，这可能使它们不适合居住。
2019-02-14 astro-ph.EP
Exogeoscience and Its Role in Characterizing Exoplanet Habitability and the Detectability of Life
寻找系外行星生命必须包括反映在系外行星大气层中的复杂地质过程，否则我们就有可能报告误报和漏报。要做到这一点，我们必须培育“外地球科学”这一新生学科，使天文学家、天体物理学家、地球科学家、海洋学家、大气化学家和生物学家充分融合。增加对跨学科研究项目的资助，支持现有和未来的多学科研究节点，以及开发研究孵化器，是将真正的外地球科学从愿望转变为现实的关键。
2020-07-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
