Exoplanets beyond the Conservative Habitable Zone: II. Occurrence
本研究基于潮汐锁定行星夜侧液态水模型拓展宜居带范围，结合Kepler数据归一化计算，得出潜在宜居行星丰度可比保守估计高50倍、10秒差距内或有数百颗宜居行星的结论。
2025-10-01 astro-ph.EP
Gliese 581d is the first discovered terrestrial-mass exoplanet in the habitable zone
最近发现的系外行星GJ 581 d可能能够支持液态水，因为它的质量和轨道距离相对较低。然而，GJ 581 d接收到的恒星能量比火星少35%，可能被锁定在潮汐共振中，两极的日照极低，可能是永久的黑夜。在这种情况下，我们不知道地球上是否有任何适宜居住的气候能够承受全球冰川和/或大气层崩溃。在这里，我们提出了三维气候模拟，证明GJ 581 d将有一个稳定的大气和表面液态水的广泛的合理的情况下，使其成为第一个确认的超级地球（2-10地球质量的系外行星）在宜居带。我们发现，超过10巴的二氧化碳和不同量的背景气体（例如，N2）产生的全球平均温度高于0摄氏度的陆地和海洋覆盖的表面。基于该模型计算的红外辐射，我们提出了观测测试，将允许这些情况下，从其他可能的情况下，在未来区分。
2011-05-05 astro-ph.EP
No Sub-Saturn Mass Planet Desert in the CORALIE/HARPS Radial Velocity Sample
我们分析了CORALIE/HARPS系外行星样本（Mayor等人，2011年），通过多普勒径向速度方法发现了预测的“沙漠”迹象，该迹象是由$< 3\,$ AU半长轴处失控的气体吸积造成的，位于10- $100 M_\odot$。我们发现这些数据与这一预测并不一致。这一结果类似于MOA引力微透镜调查的发现，该调查发现，在周期稍长的轨道和较低的宿主质量中，系外行星的系外行星分布中没有沙漠（Suzuki et al. 2018）。总之，这些结果意味着核心吸积理论的失控吸积方案不会对系外行星的最终质量和半长轴分布产生很大的影响。
2021-10-15 astro-ph.EP
Tidal Effects on the Habitability of Exoplanets: The Case of GJ 581 d
潮汐可能对系外行星的可居住性至关重要。如果这样的行星在低质量恒星周围形成，那么那些在星周宜居带的行星将足够接近它们的宿主恒星，从而经历强大的潮汐力。潮汐可能会导致轨道衰变和圆化，向零轨道演化，固定的旋转速率（不一定是同步的），以及大量的内部加热。由于潮汐效应，适居轨道位置的范围可能与传统的基于恒星日照、大气效应和行星表面液态水的宜居带（HZ）概念所定义的范围大不相同。潮汐加热可能会使传统HZ内的位置太热，而传统区域外的行星可能会由于潮汐而变得非常适合居住。在这里，我们考虑这些影响的系外行星GJ 581 d。
2010-06-13 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
Tidal evolution of exoplanetary systems hosting Potentially Habitable Exoplanets. The cases of LHS-1140 b-c and K2-18 b-c
我们提出了一个模型来研究由两个低质量行星绕一颗恒星旋转组成的三体系统的长期和潮汐演变，在这种情况下，机构的旋转轴总是垂直于轨道平面。潮汐理论使我们能够研究坚硬的类地行星和主要是气态的类海王星行星的自旋和轨道演化。该模型被应用于研究两个最近发现的含有潜在宜居系外行星（PHE）的系外行星系统：LHS-1140 b-c和K2-18 b-c。对于前一个系统，我们表明，LHS-1140 b和c必须在近圆轨道。对于K2-18 b-c，结合轨道演化时间尺度和目前对K2-18 b的偏心率估计，我们可以得出结论，内行星（K2-18 c）必须是一个类似海王星的气态天体。只有这样，K2-18 b的偏心率才能在最近的工作（$e=0.20 \pm 0.08$）中估计的值的范围内，只要K2-18 b的均匀粘性系数大于$2.4 \times 10^{19} \ \textrm{Pa s}$（这是刚体的一个特征值），并假定这种系统的年龄为某个Gyr。
2020-05-20 astro-ph.EP
A Statistical Comparative Planetology Approach to the Hunt for Habitable Exoplanets and Life Beyond the Solar System
寻找太阳系以外的宜居系外行星和生命是我们这个时代最引人注目的科学机会之一。然而，建设能够解决这一问题的设施的高昂成本以及公众对这类研究结果的浓厚兴趣，要求我们严格开发实验，以便在我们的理解方面取得决定性的进展。到目前为止，这一领域的大多数工作都集中在"系统科学"的方法上，即获取和解释单个行星的综合数据，以说明它们的可居住性和存在生命的可能性。这一战略具有挑战性，因为观测到的和预期的系外行星多种多样，而且天文仪器所能获得的信息有限。在这里，我们提出了一个补充的方法，是基于执行调查的关键行星的特征，并使用统计边缘化来回答更广泛的问题，可以解决一个小样本的对象。这种比较行星学方法的基本原则是通过广泛应用每种测量方法来最大限度地提高可以从每种测量方法中学到的东西，而不是要求对单个物体进行多种观测。作为一个概念的证明，我们概述了地球系外行星大气水和二氧化碳丰度的调查，将测试宜居带假设，并导致更深入的了解宜居行星的频率。我们还讨论了额外的调查，可以开发测试其他基本假设是这一领域的想法。
2017-05-17 astro-ph.EP
VaTEST I: Validation of Sub-Saturn Exoplanet TOI-181b in Narrow Orbit from its Host Star
作为利用统计工具验证凌日系外行星（VaTEST）项目的一部分，我们在此对围绕K光谱型恒星TOI-181（质量：0.822 $\pm$ 0.04 M $_{\odot}$，半径：0.745 $\pm$ 0.02 R $_{\odot}$，温度：4994 $\pm$ 50 K）运行的亚土星系外行星TOI-181 b进行了验证。TOI-181 b是一颗半径为6.95 $\pm$ 0.08 R $_{\oplus}$，质量为46.16 $\pm$ 2.71 M $_{\oplus}$的行星，轨道偏心率为0.15 $\pm$ 0.06，半长轴为0.054 $\pm$ 0.004 AU，轨道周期为4.5320 $\pm$ 0.00002天。凌日测光数据是使用凌日系外行星勘测卫星（TESS）收集的，径向速度分析的光谱数据是使用欧洲南方天文台（ESO）的高精度径向速度行星搜索器（HARPS）望远镜收集的。基于径向速度最佳拟合模型，我们测得RV半振幅为20.56 $\pm$ 2.37 m s $^{-1}$。此外，我们使用\texttt{VESPA}和\texttt{TRICERATOPS}计算假阳性概率（FPP），结果分别是$1.68\times10^{-14}$和$3.81\times10^{-04}$的FPP值，均显著低于1%阈值。TOI-181 b的发现对于未来类似行星系的形成和迁移历史的研…
2023-01-11 astro-ph.EP
Terrestrial, Habitable-Zone Exoplanet Frequency from Kepler
从开普勒的第一个136天的操作数据进行分析，以确定相对于半径，周期和主恒星光谱型的系外行星的分布。该分析外推估计地球，宜居带系外行星的百分比。开普勒的普查被认为是完整的明亮恒星（星等<14.0），其过境行星的半径>0.5地球和周期<42天。它还假设行星的大小分布与轨道周期无关，并且数据中没有隐藏的偏差。发现了六个重要的统计结果：在昏暗的目标恒星周围很少发现小行星，可能是仪器效应;发现中等大小行星的频率与宿主恒星是否明亮或昏暗无关;与较长周期相比，发现周期<3天的行星明显较少，几乎可以肯定是天体物理效应;所有周期小于42天的行星在星群中的频率为29%，其中陆地行星为9%，冰巨星为18%，气体巨星为3%;种群行星频率与周期呈幂律关系dN/dP ~ P^{β- 1}，β= 0.71 ± 0.08;外推到更长的周期，得到类地行星在FGK星宜居带的频率为η_ \oplus =（34 +/- 14）%。因此，大约有三分之一的FGK恒星被预测至少有一个类地行星，宜居带行星。
2011-09-22 astro-ph.EP
The interior and atmosphere of the habitable-zone exoplanet K2-18b
围绕M矮星运行的系外行星为它们的探测和大气特征提供了宝贵的机会。这一点从最近对H $_2$ O在这样的大气层中的推断中可以明显看出，包括宜居带系外行星K2- 18 b。K2- 18 b的体积密度介于地球和海王星之间，可能拥有H/He包层。然而，这样一个信封的程度和内部的热力学条件仍然没有探索。本文根据K2- 18 b的体相性质和大气透射光谱，研究了它的大气和内部性质。我们约束的大气是H $_2$ -丰富的H $_2$ O体积混合比为$0.02-14.8$ %，与以前的研究一致，并发现一个耗尽CH $_4$和NH $_3$，表明化学不平衡。我们无法在可观测的大气中最终探测到云/雾。我们使用的体积参数和检索的大气属性来约束的内部结构和热力学条件的行星。内部的限制允许在具有大量H/He包层的岩石世界和具有薄包层的水世界之间的多种场景。我们约束的H/He信封的质量分数为$\lesssim 6$ %，跨越$\lesssim 10^{-5}$为主要水的世界，$\sim6$ %为纯铁内部。H $_2$ O层表面的热力学条件范围从超临界到液相，具有允许K2- 18 b上的可居住条件的一系列溶液。我们的研究结果表明，宜居条件的潜力并不一定局限于类地岩石系外行星。
2020-02-25 astro-ph.EP
The remote detectability of Earth's biosphere through time and the importance of UV capability for characterizing habitable exoplanets
迄今为止，在我们的太阳系之外已经发现了数千颗行星，其中数十颗是岩石组成的，并在其宿主恒星的星周宜居带内运行。太阳系以外生命探测的下一个前沿将是详细描述潜在可居住世界的大气特征，从而迫切需要全面了解控制大气生物特征出现和维持的因素。理解地球系统演化是这一追求的核心，对地球演化的精确理解可以为系外行星科学的观测和解释框架提供实质性的见解。使用这个框架，我们认为，在这里，紫外线观测可以帮助有效地减轻“假阳性”的情况下，基于氧的生物特征，而“假阴性”的情况下，可能是一个重要的问题，缺乏紫外线能力的生物特征调查。展望未来，我们认为，良好的解决紫外线观测将是至关重要的近期体积有限的调查，可居住的行星轨道附近的类太阳恒星，并将提供潜在的生物特征检测在最多样化的光谱还原，弱含氧，和氧可居住的类地行星。
2019-03-13 astro-ph.EP
Water content of rocky exoplanets in the habitable zone
本文通过四层内部结构模型、潮汐加热与放射成因热计算，研究28颗宜居带岩质系外行星的水含量，识别出多颗可能拥有厚海洋层或水蒸气大气的候选行星。
2023-12-04 astro-ph.EP
How surfaces shape the climate of habitable exoplanets
在不久的将来，大型地面和空间望远镜将能够观测类地行星。我们探讨如何不同的行星表面可以强烈地影响气候，大气成分，和远程可检测的光谱的陆地岩石系外行星在宜居带取决于主恒星的入射辐射光谱的范围内的太阳类主恒星从F0 V到K7 V。我们更新了一个经过良好测试的一维气候光化学模型，以探索不同的主星不同表面的行星环境的变化。我们的研究结果表明，使用一个波长依赖性的表面反射是至关重要的建模潜在的宜居岩石系外行星。
2020-05-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Reflected Light Curves, Spherical and Bond Albedos of Jupiter- and Saturn-like Exoplanets
观察到的系外行星反射光变曲线表明，其中一些行星上有明亮的云。我们估计如何光变曲线和总恒星加热的行星取决于前向和后向散射的云层的基础上先锋号和卡西尼号飞船的木星和土星的图像。我们适合分析功能，以当地的反射亮度的木星和土星取决于行星的阶段。这些观测包括0.59-0.72和0.39-0.5 μm的宽带，以及0.938（大气窗口）、0.889（CH 4吸收带）和0.24-0.28 μm的窄带。我们用光线追踪模型模拟行星的图像，并对它们进行圆盘积分以产生全轨道光变曲线。对于木星，我们还将模拟的光变曲线与观测到的全圆盘亮度相拟合。我们推导出木星，土星，和朗伯和瑞利散射的大气层的行星的球面的反射率。在凌日时有相同的几何曲率，类朗伯行星的大气层可以产生比朗伯行星在半相位时暗两倍的光变曲线。球型行星的半径通常比朗伯行星低1.5倍。朗伯假设会低估恒星光的吸收和行星大气的平衡温度。我们还将我们的光变曲线与固体物体的光变曲线进行了比较：土卫二和木卫四。它们强烈的反向散射峰值在几度的反对（二次日食）可能导致更严重的低估恒星加热。
2016-02-24 astro-ph.EP
Habitable Zone Dependence on Stellar Parameter Uncertainties
系外行星系统的一个重要特性是宜居带（HZ）的范围，定义为水可以在具有足够大气压的行星表面以液态存在的区域。地面和太空观测都揭示了大量已确认的系外行星和系外行星候选者，最值得注意的是开普勒任务使用凌日探测技术。这些被探测到的行星中有许多位于其宿主恒星的预测HZ范围内。然而，正如行星本身的衍生性质一样，HZ边界取决于我们对宿主恒星的了解程度。在这里，我们量化的不确定性HZ边界的参数不确定性的主机星。我们检查恒星参数的不确定性分布从确认的系外行星主机和开普勒候选主机，并将这些转换成HZ边界的不确定性。我们将其应用到几个已知的系统与HZ行星，以确定其HZ状态的不确定性。
2014-01-14 astro-ph.EP
Bioverse: The Habitable Zone Inner Edge Discontinuity as an Imprint of Runaway Greenhouse Climates on Exoplanet Demographics
本文利用Bioverse统计框架研究宜居带内边缘不连续性，发现当样本量≳100且至少约10%内边缘内侧行星具有失控气候时可通过高精度凌星测光探测，并指出PLATO任务及质量测量和低质量恒星比例是未来探测的关键。
2024-01-18 astro-ph.EP
Tidal Locking of Habitable Exoplanets
潜在的可居住行星可以足够接近它们的主恒星，以至于它们直径上的重力差可以将旋转速率固定在特定的频率，这一过程称为潮汐锁定。在圆形轨道上的潮汐锁定行星将同步旋转，但那些在偏心轨道上的行星将要么自动要么超同步旋转。我在两个常用的模型下计算了可居住行星的演化，并发现，例如，一个模型预测，如果地球的初始自转周期为3天，它没有卫星，并且它始终保持现代地球的潮汐特性，那么地球的自转速率将在4.5 Gyr之后同步。较低质量的恒星宿主会对潜在的适居行星产生较强的潮汐效应，GKM矮星的宜居带中的大多数行星都有可能发生潮汐锁定。对于快速旋转的行星，两个模型都预测偏心率增长，并且只有当旋转频率与轨道频率相似时才会发生圆化。极晚期M矮星（小于0.15太阳质量）的潜在可居住行星的轨道很可能在1 Gyr内圆化，因此这些行星将是同步旋转的。比邻星b几乎肯定是潮汐锁定的，但它的轨道可能还没有圆化，所以这颗行星今天可能是超同步旋转的。孤立的和潜在的可居住的开普勒行星候选者的演化计算和大约一半可能被潮汐锁定。最后，在广泛的假设范围内模拟了预测的TESS行星，并且发现绝大多数情况下的潮汐锁定在1 Gyr内。这些结果表明，潮汐锁定过程是在不久的将来发现的大多数潜在宜居系外行星演化的主要因素。[删节]
2017-08-09 astro-ph.EP
WASP-21b: a hot-Saturn exoplanet transiting a thick disc star
WASP-21 b是广角行星搜索（WASP）联盟发现的一颗新的凌日系外行星，我们报告了WASP-21 b的发现，并使用FIES，SOPHIE，CORALIE和HARPS光纤馈电阶梯光栅光谱仪进行了建立和表征。一个4.3天的周期，1.1%的过境深度和3.4小时的持续时间推导出WASP-21 b使用SuperWASP北和高精度测光观测在利物浦望远镜。同时拟合的光度和径向速度数据与马尔可夫链蒙特卡罗程序导致土星的质量制度的行星。WASP-21 b的半径为1.07 R_Jup，质量为0.30 M_Jup，密度接近0.24 rho_Jup，对应于过境气态巨行星在低密度时的分布峰值。WASP-21 b的主恒星金属丰度[Fe/H]为-0.46，这加强了五颗已知的类土星凌日行星的行星密度和主恒星金属丰度之间的相关性。此外，有明确的迹象表明，WASP-21 b是第一个属于厚盘的过境行星。
2010-06-14 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
A New Definition of Exoplanet Habitability: Introducing the Photosynthetic Habitable Zone
本文提出“光合宜居带”概念，即恒星周围允许液态水和产氧光合作用同时发生的区域，发现其范围通常窄于标准宜居带，并筛选出5颗位于该区域的系外行星。
2023-04-12 astro-ph.EP
Characterizing Exoplanet Habitability
可居住性是衡量一个环境支持生命的潜力的一个指标，一个可居住的系外行星在其表面支持液态水。然而，一颗行星成功地在其表面保持液态水，是行星、恒星、行星系甚至银河系特征和过程之间复杂相互作用的最终结果，在行星的一生中发挥作用。在本章中，我们将描述我们现在如何确定哪些系外行星最有可能是类地行星，以及在不同假设和行星条件下帮助定义宜居带所需的研究。然后，我们超越了宜居带的概念，探索一个新的框架，着眼于更多的特征和过程，并提供一个全面的调查，他们对一个星球的能力，获得和保持随着时间的推移宜居。我们现在正在进入一个令人兴奋的地球系外行星大气特征的时代，描述行星组成和约束大气的初步观测已经在进行中，计划在不久的将来和遥远的将来提供更强大的观测能力。了解影响行星可居住性的过程将指导我们发现可居住的和可能有人居住的行星。
2019-11-11 astro-ph.EP
An absolute sodium abundance for a cloud-free 'hot Saturn' exoplanet
碱金属的广泛吸收特征，如钠（Na I）和钾（K I）共振双峰，长期以来一直被预测在无云辐照的气体巨系外行星的光学大气光谱中1，2，3。然而，观测只揭示了这些特征的狭窄核心，而不是完整的压力加宽轮廓4 -6。在昼夜行星终结点的云和薄雾不透明度被认为是遮蔽吸收线翼的原因，这阻碍了对绝对大气丰度的限制7 -9。在这里，我们提出了一个光学透射光谱的“热土星”WASP-96 b获得的甚大望远镜，它表现出完整的压力加宽的钠吸收功能的配置文件。光谱与无云，太阳丰度模型假设化学平衡非常一致。我们能够精确地测量出钠的绝对丰度logε_Na=6.9+0.6-0.4，并将其作为该行星大气金属丰度相对于太阳值的替代值（Z_p/Z_ \star =2.3+8.9/--1.7）。这一结果与太阳系行星和系外行星10 -12的质量-金属丰度趋势相一致。
2018-06-15 astro-ph.EP
Life on Exoplanets In the Habitable Zone of M-Dwarfs?
在M型矮星周围的宜居带中运行的系外行星一直是寻找生命的主要目标，这是因为主恒星的寿命很长，这些恒星在银河系中的突出性，以及在M型矮星周围发现的明显过多的类地行星。然而，M矮星的恒星活动增强，以及这些系统中经常被潮汐锁定的行星，引发了对这些行星可居住性的质疑。在这封信中，我们研究了可能存在的另一个重大挑战：这些系统似乎缺乏将小行星运送到可居住的类地行星所必需的架构，小行星撞击可能在生命起源中发挥关键作用。产生稳定的小行星带和气体盘消散后小行星的晚期释放的最广泛接受的机制需要在雪线半径之外有一颗巨大的行星。我们发现，没有一个观测到的系统中的行星在其恒星的宜居带也包含一个巨大的行星，因此不太可能有稳定的小行星带。我们认为观测到的巨行星相对于雪线半径的位置是恒星质量的函数，并发现在M矮星周围的雪线半径之外有一群巨行星。因此，M矮星周围的小行星带的形成通常是可能的。然而，我们发现M-矮星周围的多行星系结构可能与大质量恒星周围的结构有很大的不同。
2022-09-06 astro-ph.EP
Discovering the Growth Histories of Exoplanets: The Saturn Analog HD 149026b
凌日的“热土星”HD 149026 b，在海王星-木星质量范围内的任何已确认行星中具有最高的平均密度，自2005年发现以来，它已经挑战了行星形成的理论。以前的研究无法解释这颗行星45-110地球质量的固体核心的起源，而不会引发灾难，如气体巨星碰撞或邻近行星发射的重星子轰击。在这里，我们表明，HD 149026 b的大核心可以成功地解释了标准的核心吸积理论的行星形成。我们重建HD 149026 b的关键是：（1）应用太阳星云模型来描述原行星托儿所;（2）将行星最初放置在土星日心距离9.5 AU的长周期轨道上;（3）根据恒星的重元素富集度将HD 149026盘中的固体质量调整为太阳星云的两倍。我们表明，行星的迁移到其当前的轨道在0.042 AU是符合我们的形成模型。我们对HD 149026 b的研究表明，有可能发现任何具有明确核心质量的行星的生长历史，这些行星围绕太阳型恒星运行。
2009-03-16 astro-ph.EP
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
Habitability of Earth-type Planets and Moons in the Kepler-16 System
我们证明，可居住的地球质量的行星和卫星可以存在于开普勒-16系统，已知主机周围的恒星双星土星质量的行星，通过调查他们的轨道稳定性在标准和扩展的宜居带（HZ）。我们发现，类卫星（S型）轨道的地球质量的行星是可能的标准HZ直接附近的开普勒-16 b，从而构成可居住的系外卫星。然而，地球质量的行星不可能存在于标准HZ内围绕两个恒星组成部分的行星状（P型）轨道中。然而，P型地球质量的行星可以存在优于土星行星在扩展HZ有关相当增强回暖的行星大气，如果促进。我们简要地讨论了潜在的可探测性，这种可居住的地球质量的卫星和行星定位在卫星和行星轨道，分别。下P型轨道和上P型轨道的范围分别在0.657 ~ 0.71 AU和0.95 ~ 1.02 AU之间。
2012-02-22 astro-ph.EP
Titania may produce abiotic oxygen atmospheres on habitable exoplanets
在宇宙中寻找可居住的系外行星在天文学领域正在积极进行。未来最大的里程碑是确定生命是否存在于这些可居住的系外行星上。在这方面，大气中的氧气被认为是光合生物存在的有力证据。在本文中，我们表明，以前未被考虑的光化学机制，由钛（IV）氧化物（二氧化钛）可以产生非生物氧从液态水在近紫外线（NUV）光下的系外行星表面。二氧化钛作为光催化剂在此过程中分解液态水。这种机制提供了一个不同的来源的可能性，非生物氧在大气中的系外行星从以前考虑的光解水蒸气在上层大气中的极紫外线（XUV）光。我们的数量级估计表明，这种非生物机制产生的氧气可能与当前地球大气中的氧气相当，甚至更多，这取决于这种机制的活性表面积。我们的结论是，二氧化钛可能是可居住的系外行星上虚假生命迹象的潜在来源。
2015-09-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Helium escaping from the atmosphere of a nearby rocky exoplanet orbiting in a habitable zone
Harvard University（哈佛大学）；Carnegie Science Observatories（卡内基科学天文台）；Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森天体物理中心）；School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛工程学院与应用科学学院）；Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院卡弗里天体物理学与空间研究所）；Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院地球、大气和行星科学系）；Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构地球与行星实验室）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Department of Physics & Astronomy, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学物理与天文系）；Department of Physics, Washington University（华盛顿大学物理系）
研究对LHS 1140b这颗位于宜居带的岩石系外行星进行光谱观测，通过近红外凌星光谱发现其大气有氦逃逸且随时间变化，解释结果与大气分馏模型一致，同一系统中更小且辐照更强的LHS 1140c未检测到氦吸收。
2026-07-17 astro-ph.EP
A Catalog of Kepler Habitable Zone Exoplanet Candidates
美国宇航局开普勒任务已经发现了数千个新的行星候选者，其中许多已经通过后续观测得到证实。该任务的主要目标是确定在其宿主恒星的宜居带（HZ）内的地球大小的行星的出现率。在这里，我们提供了一个来自开普勒数据发布24 Q1-Q17数据审查过程的HZ系外行星候选者列表。这项工作是开普勒宜居带工作组的一部分。我们使用各种标准的HZ边界和行星的大小，以产生HZ候选人的完整列表，包括一个目录的104个候选人在乐观的HZ和20个候选人的半径小于两个地球半径内的保守HZ。我们交叉匹配我们的HZ候选人与数据发布25恒星属性和确认的行星属性，以提供强大的恒星参数和候选人的处置。我们还包括Morton等人最近计算的假阳性概率。（2016）在我们的目录中的每个候选人，以帮助他们的验证。最后，我们对包含半径小于两个地球半径的候选行星的多行星系统进行了动力学分析模拟，作为验证这些系统的一步。
2016-09-02 astro-ph.EP
Tracing the Inner Edge of the Habitable Zone with Sulfur Chemistry
本研究提出利用系外行星大气硫物种揭示干燥地表来绘制宜居带内边缘，通过耦合气候-化学建模发现硫气体可观测性取决于宿主M矮星UV通量，为未来经验性定义宜居带提供了方法。
2025-01-29 astro-ph.EP
A population-based Habitable Zone perspective
如果目前只知道恒星的性质、行星的半径和进入的恒星流量，我们能告诉系外行星的可居住性吗？如果一颗行星的表面有液态水，那么它就处于宜居带（HZ）。HZ传统上被认为是恒星周围的一个尖锐区域，因为它是针对一颗具有特定属性的行星计算的。这种方法是有限的，因为行星的大气和地球物理特性，影响表面上液态水的存在，目前是未知的，但预计是多样化的。一个统计HZ描述概述，这并不有利于一个行星类型。相反，恒星和行星的属性被视为随机变量和连续范围内的行星的情况下考虑。各种概率密度函数被分配给每个随机变量，并结合蒙特卡罗采样和气候建模被用来生成已知表面气候的合成系外行星种群。然后，分析了含液态水亚群的性质。鉴于我们目前的观测知识，HZ采用弱约束但光滑的概率函数的形式。HZ有一个内边缘，但没有看到明显的外边缘。目前，对于潜在可观察到的HZ发生率，只能得出乐观的上限。最后，我们通过一个例子来说明未来的数据将如何帮助缩小系外行星含有液态水的可能性，我们确定了最大的观测挑战，在寻找一个可居住的系外行星的方式。
2015-10-23 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
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
Using Kepler Candidates to Examine the Properties of Habitable Zone Exoplanets
对目前已知的位于其主星宜居带内的系外行星进行分析，既有利于美国航天局开普勒飞行任务的开展，也有利于通过今后的地面和空间项目扩大已知行星数量的前景。在本文中，我们比较的经验分布的恒星系统的性质与过境的HZ行星。这种比较包括两个类别：确认/验证的过境行星系统，开普勒行星和候选行星系统。这两个类别使我们能够对已知行星的保守数据集和更乐观和众多的开普勒候选者样本进行定量分析。两者都受到类似的仪器和检测偏差的影响，并对假阳性检测进行审查。我们检查是否从开普勒样本中的行星半径以及恒星质量，有效温度和金属丰度的整体分布的HZ分布不同。我们发现，虽然证据是最强的，表明行星的大小分布之间的差异在HZ和整体的大小分布，没有统计结果提供强有力的经验证据HZ行星或HZ行星托管恒星显着不同于完整的开普勒样本相对于这些属性。
2016-06-03 astro-ph.EP
The Host Stars of Keplers Habitable Exoplanets: Superflares, Rotation and Activity
我们着手详细研究开普勒最像地球的系外行星的宿主恒星的光变曲线使用开普勒数据的完整长度。我们得到的旋转周期，光度活动指数，耀斑能量，质量损失率，gyrochronous年龄，X射线光度和考虑行星磁层和可居住性的影响。此外，我们提出了探测超耀斑的光变曲线的开普勒-438，迄今为止地球相似性指数最高的系外行星。开普勒-438b的轨道距离其主星0.166天文单位，因此可能容易受到大气层剥离的影响。我们的样本取自可居住系外行星目录，由开普勒-22，开普勒-61，开普勒-62，开普勒-174，开普勒-186，开普勒-283，开普勒-296，开普勒-298，开普勒-438，开普勒-440，开普勒-442，开普勒-443和KOI-4427组成，其中有15颗是开普勒迄今为止已知的最适合居住的过境行星。
2015-11-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Exoplanets synchronization in the habitable zone: Learning from Venus' retrograde rotation
Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences, Universidade de São Paulo（圣保罗大学天文、地球物理和大气科学学院）
研究通过分析金星的逆行自转，探讨了太阳型恒星适居带中行星自转逆转的机制，发现大气形成过程可使行星自转逆转，无需碰撞或剧烈扰动。
2026-03-06 astro-ph.EP
Discovery and Validation of Kepler-452b: A 1.6-Re Super Earth Exoplanet in the Habitable Zone of a G2 Star
我们报告开普勒-452b的发现和验证，这是一颗凌日行星，通过对NASA开普勒任务收集的4年数据进行搜索而确定。这颗可能由岩石组成的1.63 $^{+0.23}_{-0.20}$ R $_\oplus$行星每384.843 $^{+0.007}_{0.012}$天绕其G2宿主恒星一周，是迄今为止小行星（R $_p$ < 2 R $_\oplus$）过境的最长轨道周期。这颗行星由岩石组成的可能性在49%到62%之间。该恒星的有效温度为5757 $\pm$ 85 K，log g为4.32 $\pm$ 0.09。这颗小行星的平均轨道距离为1.046 $^{+0.019}_{-0.015}$ AU，处于其恒星（最近的金星/早期的火星）的乐观宜居带内，仅比地球今天从太阳接收的通量多10%，略超出保守的宜居带（失控温室/最大温室）。这颗恒星比太阳稍大，年龄稍老，目前半径为1.11 $^{+0.15}_{-0.09}$ R $_\odot$，估计年龄为6 Gyr。因此，开普勒-452 b可能一直处于宜居带，并将在那里再停留3 Gyr。
2015-07-24 astro-ph.EP
Venusian Habitable Climate Scenarios: Modeling Venus through time and applications to slowly rotating Venus-Like Exoplanets
关于金星的气候历史，一个流行的观点描述了一个世界，它的大部分时间都是在表面液态水、板块构造和稳定的温带气候中度过的。这一乐观情景的部分基础是先锋金星任务的高氘氢比，这被解释为暗示金星在其历史的大部分时间里都有浅海的水。另一种观点是金星有一个长期存在的（大约1亿年）原始岩浆海洋，具有二氧化碳和蒸汽大气。金星长期存在的蒸汽大气层将有足够的时间分解大部分的水蒸气，允许大量的氢逸出并氧化岩浆海洋。第三种情况是金星在其历史早期的一段短时间内（< 1 Gyr）有地表水和适宜居住的条件，但由于太阳逐渐变暖，潮湿/失控的温室效应发生了影响，使行星从此变得干燥。使用大气环流模型，我们证明了可行性的第一种情况下，使用几个观测约束。我们进一步推测，大火成岩省和数百万年前的全球重新出现在结束历史上的金星时期和呈现我们今天看到的金星方面发挥了关键作用。这些结果对天文学家所说的“宜居带”有一定的影响，如果金星类地系外行星存在类似于现代地球的可居住条件，我们建议将它们置于我们所说的“乐观金星带”。"
2020-03-12 astro-ph.EP
Under the magnifying glass: A combined 3D model applied to cloudy warm Saturn type exoplanets around M-dwarfs
本研究构建组合三维大气-云模型，揭示温暖土星型系外行星HATS0-6b的云层反馈导致温度反转和光谱特征，为JWST观测提供物理解释。
2024-10-23 astro-ph.EP
Identifying Habitable Exoplanets with Radio Telescopes on the Lunar Farside
本研究聚焦地球外宜居条件探索，提出利用月球背面射电望远镜探测系外行星磁层，介绍了两个适用于探测系外行星射电发射的月球射电阵列概念，并讨论了建造前的人类探索及优选候选地点。
2025-08-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
Ground-based detection of an extended helium atmosphere in the Saturn-mass exoplanet WASP-69b
热气体巨型系外行星可能会因强烈的恒星辐射而失去部分大气层，影响其物理和化学演化。对系外行星大气逃逸的研究主要依赖于对远紫外线中氢莱曼-α线的天基观测，该线受到星际吸收的强烈影响。使用地面高分辨率光谱，我们检测到过量的吸收在氦三重态在1083 nm的土星质量的系外行星WASP-69 b的过境期间，在信噪比为18。我们测量了几公里/秒的线蓝移和过境后吸收，我们将其解释为以彗星形式尾随在行星后面的部分大气的逃逸。[作者补充说明：此外，我们还提供了系外行星HD 209458 b、KELT-9 b和GJ 436 b大气中氦信号的上限。我们调查的主机恒星的所有行星检测到的氦信号和我们得出上限的三个行星。在每种情况下，我们计算这些行星接收到的X射线和极紫外线通量。我们发现氦在行星的大气中被检测到（绕着更活跃的恒星运行），并且从它们的宿主恒星接受更大量的辐射。
2018-12-07 astro-ph.EP
Transiting exoplanets from the CoRoT space mission. XI. CoRoT-8b: a hot and dense sub-Saturn around a K1 dwarf
我们报告发现了CoRoT-8b，这是一颗致密的小型土星类系外行星，在6.2天内绕K1矮星运行，我们推导出了它的轨道参数，质量和半径。我们分析了两个互补的数据集：由CoRoT测量的CoRoT-8b的光度渡越曲线和由HARPS光谱仪测量的CoRoT-8的径向速度曲线。我们发现CoRoT-8b在一个半长轴为0.063 +/- 0.001 AU的圆形轨道上。它的半径为0.57 +/- 0.02 RJ，质量为0.22 +/- 0.03 MJ，因此平均密度为1.6 +/- 0.1 g/cm^3。CoRoT-8b的大小是土星的67%，质量是土星的72%，其密度与海王星相当（1.76 g/cm^3）。我们估计它的重元素含量为47-63地球质量，其氢氦包层的质量为7-23地球质量。在0.063 AU处，在假定的3-Ga的积分寿命内，CoRoT-8b的氢的热损失应不超过约0.1%。
2010-08-02 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
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
Inner Habitable Zone Boundary for Eccentric Exoplanets
由于恒星流量的变化，行星的偏心率会强烈影响其气候。内宜居带边界（IHZ）对偏心率的依赖性有两个极限：（1）平均恒星通量近似（$S_{\mbox{IHZ}} \propto \sqrt{1-e^2}$），其中温度在整个轨道上近似恒定;（2）最大恒星通量近似（$S_{\mbox{IHZ}} \propto (1-e)^2$），其中温度瞬时调整到恒星通量。哪一个极限是合适的是由无量纲参数$Π= \frac{C}{BP}$决定的，其中$C$是行星的热容量，$P$是轨道周期，而$B=\frac{\partial Ω}{\partial T_s}$，其中$Ω$是向外的长波辐射，$T_s$是表面温度。我们使用白金汉$Π$定理推导出IHZ的偏心率和$Π$的解析函数。然后，我们建立了一个随时间变化的能量平衡模型来解决表面温度的演变和约束我们的分析结果。我们发现，$Π$必须大于约$\sim 1$的平均恒星流量近似是接近准确的，小于约$\sim 0.01$的最大恒星流量近似是接近准确的。除了假定热容量为常数外，我们还考虑了包括潜热（蒸发和降水）在内的有效热容量。我们发现，行星与地球一样的海洋，IHZ应遵循的平均恒星通量限制的所有偏心率。这项工作将有助于优先考虑具有非零偏心率的潜在宜居系外行星，以便进行后续表征。
2023-01-11 astro-ph.EP
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
Ultraviolet observations of atmospheric escape in exoplanets with the Habitable Worlds Observatory
Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
本文提出利用紫外观测技术研究系外行星大气逃逸过程，以发现和表征类似地球的可居住世界。
2026-01-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
TRAPPIST Habitable Atmosphere Intercomparison (THAI) workshop report
类地系外行星的大气表征时代即将到来。观测前的建模对于预测观测挑战和为数据解释做准备至关重要。本文介绍了TRAPPIST可居住大气相互比较（THAI）研讨会（2020年9月14日至16日）的报告。讨论了类地系外行星大气过程的气候模型和参数化、模型的进步和局限性以及未来模型发展的方向。我们希望这份报告将被用作未来系外行星大气数值模拟的路线图，并与天文学界保持密切联系。
2021-04-02 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
The Habitable Zone Gallery
宜居带图库（www.hzgallery.org）是一项针对系外行星社区的新服务，它为每个具有已知行星轨道参数的系外行星系统提供宜居带（HZ）信息。该服务包括一个可排序的表，其中包含有关HZ内轨道相位百分比，行星有效温度和其他基本行星属性的信息。除了表格，我们还绘制了行星的周期和偏心率，以及它们在HZ中的时间。该服务包括一个已知系统的画廊，这些系统绘制了轨道和HZ相对于这些轨道的位置。还提供了动画，有助于轨道可视化，并提供了变化的有效温度为这些行星在偏心轨道。在这里，我们描述了科学的动机，基础计算，和网站的结构。
2012-02-10 astro-ph.EP
Sensitivity of the Atmospheric Water Cycle within the Habitable Zone of a Tidally-Locked, Earth-like Exoplanet
同步轨道，潮汐锁定的系外行星，其向阳面面对恒星，而其永久黑暗的黑夜面围绕昏暗的恒星运行，是宜居性的主要候选者。对这些行星的模拟经常显示出维持类似地球的气候和完整的水文循环的潜力。在这里，我们研究的敏感性大气水循环恒星通量的变化，并描述了主要的基本机制。在一个缓慢旋转，潮汐锁定类地大气模型中，恒星辐照度从一个可居住区控制模拟的一个小的（约10%）增加的反应进行了检查。水循环的增强是对恒星辐照度增加的响应。虽然蒸发量的增加与恒星辐射的增加类似，但平均环流的昼夜能量输送对行星的降水变化至关重要。在温暖的气候中，能量输送的效率提高，形成了星下降水的增加。在夜面，由于能量输送的增加和长波辐射的增加之间的大的抵消，降水变化是弱的。昼夜能量输送效率对大气垂直层结的变化很敏感。由于对流层上层温度梯度较弱，亚恒星区域保持潮湿的水汽，亚恒星地面温度和比湿度的变化控制着行星层结随变暖而增加。这表明，一个缩放的夜面的降水量的基础上，亚恒星表面的热力学变化，一个敏感性，在更广泛的恒星辐照度的变化。
2020-07-08 astro-ph.EP
Future Astrometric Space Missions for Exoplanet Science
亚微弧秒级的高精度天体测量为研究类太阳恒星宜居带中的类地行星并确定其质量打开了一扇窗。因此，它有望在未来的系外行星科学中发挥重要作用。然而，这样的精度只能从空间获得，并且需要专门的仪器进行充分的天体测量校准。在这里，我们提出了一系列的概念，旨在处理这一任务。STARE是一个小型卫星概念，致力于在最近的恒星系统中寻找行星，这为研究可居住行星提供了一个低成本的选择。NEAT概念是一组两颗编队飞行卫星，目的是在宜居带内调查200颗最近的类太阳恒星，寻找地球。最后，THEIA是欧空局M级飞行任务的一项建议，其中包括一个单单元望远镜，既用于暗物质研究，也用于调查最近的50颗恒星中可居住的类地行星。这些概念说明了实现精密天体测量性能的各种可能的路径和策略，从而解决了有关宇宙中可居住性和生命分布的关键科学问题。
2017-08-18 astro-ph.EP
NIRCam yells at cloud: JWST MIRI imaging can directly detect exoplanets of the same temperature, mass, age, and orbital separation as Saturn and Jupiter
本研究利用JWST MIRI 21微米成像，证明可直接探测与土星、木星同温同质同龄同轨道的冷巨行星，为太阳系类似行星的直接表征开辟新路径。
2025-05-21 astro-ph.EP
