Capturing the oxidation of silicon carbide in rocky exoplanetary interiors
理论模型预测碳化硅在C/O比高于0.65的宿主恒星周围凝结（参见图1）。C/O $_{\mathrm{Sun}}$ = 0.54），此外还对陨石、星际介质和原行星盘进行了观测。因此，从富含碳的耐火材料中产生的岩石系外行星的内部通常被认为含有大量的碳化硅。在这里，我们的目标是研究碳化硅在富含碳的岩石系外行星内部的稳定性，并推导出导致其转变的反应。我们进行了一项高压高温实验，以研究碳化硅层和代表富碳岩石系外行星主体成分的层之间的反应。我们报告的反应导致氧化碳化硅生产石英，石墨，和熔融硅化铁。结合以前的研究，我们表明，为了稳定碳化硅，碳饱和是不够的，和一个完整的还原铁$^{2+}$到铁$^{0}$在行星地幔是必需的，这表明未来的光谱检测的Fe $^{2+}$或Fe $^{3+}$的岩石系外行星的表面将意味着在其内部没有碳化硅。
2018-10-10 astro-ph.EP
The Pressure and Temperature Limits of Likely Rocky Exoplanets
系外行星的内部组成是不可观测的，限制了我们对其结构，组成和动力学的直接了解。最近描述的观测趋势表明，岩石系外行星，即没有明显挥发包层的行星，可能限于$<$ 1.5地球半径。我们表明，考虑到纯岩石超地球系外行星半径的可能上限，最大预期的核幔边界压力和绝热温度相对适中，630 GPa和5000 K，而最大中心核心压力在1.5和2.5 TPa之间变化。我们进一步发现，对于半径小于1.5地球半径的行星，核幔边界压力和绝热温度主要是行星半径的函数，对行星结构不敏感。因此，岩石系外行星内部的压力和温度低于最近的冲击压缩实验、从头计算和行星动力学研究所探索的压力和温度。我们进一步表明，相关的状态方程的外推不会引入显着的不确定性，这些行星的结构模型。质量半径模型是更敏感的散装组成比状态方程中的任何不确定性，即使外推到TPa压力。
2019-05-16 astro-ph.EP
Atmospheres of Rocky Exoplanets
岩石行星在其他恒星周围很常见，但它们的大气特性在很大程度上仍然不受约束。由于最近发现的大量行星和即将到来的观测能力的进步，我们准备在这十年内描述数十个岩石系外行星的大气层。在过去的几年里，对岩石系外行星大气层的理论理解已经取得了相当大的进展，对它们的演化、化学、动力学甚至可能的生物特征做出了可检验的预测。在这里，我们回顾了迄今为止在这一领域取得的主要进展，并讨论了未来的目标。我们的主要结论如下：1）许多岩石行星可能形成最初的H $_2$ -He信封，后来失去了空间，可能是由于恒星的紫外线/X射线照射和内部加热的组合。2)在演化的早期阶段之后，由于宿主恒星通量、大气逃逸率、内部交换和其他因素的变化，预计大气成分会有很大的多样性。3)观测结果排除了附近几颗岩石系外行星上存在以氢为主的大气层，以及一个目标上存在任何厚厚的大气层的可能性。在不久的将来，将有可能对这些行星和其他行星的大气层进行更详细的描述。4)系外行星生物圈搜索是一个令人兴奋的未来目标。然而，要对具有代表性的行星样本进行可靠的探测，就需要进一步提高观测能力，并增进我们对非生物行星过程的了解。
2022-07-25 astro-ph.EP
Two massive rocky planets transiting a K-dwarf 6.5 parsecs away
HD 219134是一颗距离地球6.5秒差距的K矮星，最近在其周围发现了几颗低质量行星。斯皮策太空望远镜探测到了这些行星中最内侧的行星HD 219134 b的凌日，其质量和半径（分别为4.5 MEarth和1.6 REarth）与岩石组成一致。在这里，我们报告新的高精度时间序列测光的恒星获得斯皮策揭示了第二个最里面的行星系统，HD 219134 c，也是过境。对斯皮策凌日光变曲线和最新的HARPS-N速度数据集的全球分析得出HD 219134 b的质量和半径估计为4.74+-0.19 MEarth和1.602+-0.055 REarth，HD 219134 c的质量和半径估计为4.36+-0.22 MEarth和1.511+-0.047 REarth。这些值表明这两颗行星的岩石成分。由于它们的主恒星距离很近，而且尺寸很小（0.778+-0.005 Rsun），这两颗凌日系外行星-迄今为止最接近地球-非常适合进行详细的表征（质量和半径的精度为百分之几，对大气特性的限制......）这可能会对一些地球质量的普遍存在的短周期行星的性质和形成机制产生重要的限制。
2017-03-04 astro-ph.EP
Thermal evolution of rocky exoplanets with a graphite outer shell
光球层C/O >0.65的恒星的原行星盘的化学演化模型和研究难熔碳径向输运的模型预测了具有大难熔碳存量的岩石系外行星的存在。高压高温实验室实验表明，这些系外行星中的大部分碳都分化成了石墨外壳。我们的目的是评估石墨外壳对含有金属核和硅酸盐地幔的岩石系外行星热演化的影响。我们实现了一个参数化的地幔对流模型，以确定石墨层厚度高达1000公里的岩石系外行星的热演化。我们发现，由于石墨的高导热性，传导是石墨层长期演化（> 2亿年）的主要热传输机制。导电石墨壳基本上表现为具有固定厚度的停滞盖。开普勒-37 b（水星大小）和火星大小的系外行星的模型显示，具有石墨盖的行星比具有硅酸盐盖的行星冷却得更快，而没有停滞盖的行星冷却得最快。石墨盖需要比相应的硅酸盐盖厚大约十倍，以便产生类似的热释放。
2019-10-10 astro-ph.EP
A Method to Identify the Boundary Between Rocky and Gaseous Exoplanets from Tidal Theory and Transit Durations
确定系外行星是岩石行星对于评估行星的可居住性至关重要。在观测上，小半径凌日行星的数量以及伴随的质量测量不足以可靠地确定过渡质量或半径。理论上，模型预测岩石行星可以成长到足够大，当它们达到10个地球质量时成为气体巨星，但过渡质量仍然未知。在这里，我将展示如何过境数据，解释在潮汐理论的背景下，可以揭示分离岩石和气体系外行星的临界半径。标准的潮汐模型预测，岩石系外行星的轨道比气态物体的轨道更快地潮汐圆化，这表明前者往往会在比后者更大的半长轴上的圆形轨道上被发现。良好采样的凌日可以提供最小的轨道偏心率，允许测量这种差分圆化。我表明，这种影响应该存在于开普勒航天器的数据，但并不明显。相反，似乎没有证据表明在任何行星半径上都存在潮汐循环，这可能是因为公开的数据，特别是碰撞参量，不够准确。我还审查了过境持续时间的偏置值小于圆形轨道上的行星，强调行星的方位角速度决定过境持续时间。开普勒行星候选者的集合可能能够确定岩石和气体系外行星之间的临界半径，潮汐耗散作为行星半径的函数，并区分潮汐模型。
2013-12-11 astro-ph.EP
Prospects for water vapor detection in the atmospheres of temperate and arid rocky exoplanets around M-dwarf stars
在温带岩石系外行星的大气中探测到水蒸气将是确定系外行星可居住性的一个重要里程碑。过去的模拟工作表明，云的形成可能会阻止詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）在具有表面海洋的类地行星上探测到水蒸气。在这里，我们分析了在不同类别的目标：干旱的行星上的H2O的大气探测的潜力。使用过境光谱模拟，我们表明，大气中的H2O可能更容易被检测到在干旱的行星与冷困冰存款的表面上，因为这样的行星不会拥有厚厚的H2O云甲板，限制过境深度的光谱特征。然而，额外的因素，如带重叠与二氧化碳和其他气体，灭绝的矿物尘埃，重叠的恒星和行星H2O线，并最终噪声地板可通过JWST仍然构成重要的挑战。因此，空间和地面光谱观测的结合将是未来可靠探测岩石系外行星上H2O的关键。
2022-01-20 astro-ph.EP
Can Rocky Exoplanets with Rings Pose as Sub-Neptunes?
在我们的太阳系中，光环的存在是气体巨星所独有的，但这是所有行星系的情况吗？原则上，岩石系外行星似乎也可能有环，这可以通过研究它们在凌日的入口和出口上的微妙印记来寻找。不幸的是，这样的效果是难以测量的，需要高精度的光度和/或光谱观测。不过，在最基本的层面上，环的存在会导致过境深度增加，这可能会被误认为是一个匿名的大半径。受此启发，我考虑了一群带环的系外行星将如何影响半径测量，重点是类地系外行星。结果发现，这个人口引入了增强的推断半径范围内的$\sim2-3R_\oplus$，不像子海王星已被确定在最近的过境调查。环是否可以解释所有或大多数次海王星似乎很困难，因为它需要很大一部分岩石行星有环（$\gtrsim40\%$）和/或$\sim2-3$的一个因素增加行星的数量与半径$\lesssim1.2R_\oplus$。即使环不能解释所有的亚海王星，这项工作表明，关注那些目前被归类为亚海王星的行星可能是寻找有环岩石行星的一个很好的起点。
2018-06-29 astro-ph.EP
Detection of an Atmosphere on a Rocky Exoplanet
我们报告了在一颗岩石系外行星GJ 1132 b上探测到的大气层，该行星在大小和密度方面与地球相似。大气透射光谱使用哈勃WFC 3测量检测，并显示在低平均分子量大气中的气溶胶散射，HCN和CH $_{4}$的光谱特征。我们模拟了大气损失过程，并得出结论，GJ 1132 b可能失去了原始的H/He包层，这表明我们探测到的大气已经重建。我们探讨了H $_{2}$地幔脱气的可能性，以前确定为这颗行星的理论研究的可能性，并发现，从超还原岩浆放气可以产生所观察到的大气。通过这种方式，我们利用观测到的系外行星透射光谱来深入了解类地行星的岩浆成分。在这颗岩石行星上探测到大气层，提出了一种可能性，即许多被认为是次海王星蒸发核心的强辐射超级地球行星，在有利的情况下，可能拥有可探测的大气层。
2021-03-09 astro-ph.EP
The WASP-South search for transiting exoplanets
自2006年以来，WASP-South一直在扫描南部天空，寻找过境的系外行星。结合日内瓦天文台的径向速度，到目前为止，我们已经发现了30多颗围绕相对明亮的9- 13等恒星运行的系外行星。我们目前的现状报告，这项正在进行的调查。
2010-12-10 astro-ph.EP
Mass-radius relationships of rocky exoplanets
行星经过其主星时的质量和半径由径向速度和光度观测提供。固体系外行星内部的结构模型，然后通过使用状态方程的径向密度分布，这是符合热力学的高压极限。然而，在某种程度上，这些结构模型遭受固有的简并性或非唯一性问题，由于主要缺乏知识的内部分化状态和/或可能存在的光学厚的气氛。我们在这里讨论的作用，相应的测量误差，这对行星的平均密度和散装化学成分的测定产生不利影响。行星半径的精确测量将变得越来越重要，因为这是单个固体低质量系外行星或超级地球径向密度模型的关键观测约束。
2012-11-14 astro-ph.EP
Detection of transiting Jovian exoplanets by Gaia photometry - expected yield
过去曾多次尝试评估盖亚空间任务将探测到的系外行星凌日的预期数量。在这封信中，我们使用盖亚的更新设计及其预期性能，并应用最新的经验统计程序来提供新的评估。根据后续工作的程度，我们预计盖亚将探测到几百到几千颗过境系外行星。
2012-05-21 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
A procedure for observing rocky exoplanets to maximize the likelihood that atmospheric oxygen will be a biosignature
在这里，我们提倡一种观测策略，以帮助优先考虑系外行星观测。它从更容易获得的观测数据开始，并根据避免氧气是假阳性甚至是不确定的生命特征的行星的可能性，对系外行星进行更困难的后续观测。我们发现，氧气是一个强大的生物特征，土地和地表水必须存在。没有陆地的系外行星的地球化学循环要慢得多，因此，虽然这些行星上可能存在光合作用的产氧生命，但它不能以与非生物速率（如光解）竞争的速率产生氧气。这些适合居住的行星，其生命将无法检测到，应该避免。
2018-01-22 astro-ph.EP
A 1.9 Earth radius rocky planet and the discovery of a non-transiting planet in the Kepler-20 system
开普勒-20是一颗太阳型恒星（V = 12.5），拥有一个由五颗凌日行星组成的紧凑系统，所有行星都位于我们太阳系的水星轨道距离内。最近有几篇文献提出了从岩石行星到气态行星的过渡，行星过渡半径约为1.6 REarth（Rogers 2015;Weiss & Marcy 2014）。开普勒-20b（Rp ~ 1.9 REarth）的大小超过了这个过渡半径，但以前的质量测量不够精确，无法得出关于其组成的明确结论。我们提供了开普勒-20系统中三颗行星的新质量测量结果，这些测量结果得到了HARPS-N摄谱仪的104个径向速度测量结果和30个Keck/HIRES观测档案，以及开普勒数据的最新光度分析和主恒星的星震分析（Mstar = 0.948+-0.051 Msun和Rstar = 0.964+-0.018 Rsun）。开普勒-20 b是一颗1.868+0.066-0.034地球质量的行星，周期为3.7天，质量为9.70+1.41-1.44地球质量，平均密度为8.2+1.5-1.3克/立方厘米，表明其岩石组成与地球的铁硅酸盐比例一致。这使得开普勒-20b成为迄今为止发现的最大的岩石组成行星。此外，我们还发现了另外一颗非凌日行星，其最小质量为19.96+3.08-3.61 MEarth，轨道周期约为34天，位于Kepler-20 f（P ~ 11天）和Kepler-20 d（P ~ 78天）之…
2016-08-24 astro-ph.EP
Transiting Exoplanet Simulations with the James Webb Space Telescope
在本白皮书中，我们通过模拟一系列具有不同质量和温度的凌日光谱，评估了JWST表征超级地球系外行星大气的潜力。我们的结果是基于JWST模拟器调整到主力光谱仪器NIRSpec的预期性能，并基于Howe & Burrows（2012）的最新系外行星过境模型。这项研究是特别及时的，因为JWST上的科学仪器的观测模式已经完成（Clampin 2010），因为NASA已经选择了TESS任务作为即将到来的探索者。TESS预计将确定超过1000个过境系外行星候选者，包括大约100个附近（<50 pc）的超级地球样本（Ricker et al. 2010）。
2015-07-09 astro-ph.EP
Atmospheres as a Window to Rocky Exoplanet Surfaces
本研究利用平衡化学模型发现类金星岩质系外行星的压力—温度状态边界可同时区分地壳矿物与大气组成，从而支持通过大气光谱推断表面矿物学。
2023-12-18 astro-ph.EP
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
Radial velocity follow-up for confirmation and characterization of transiting exoplanets
径向速度跟踪对于确定或排除凌日伴星的行星性质以及精确确定其质量至关重要。在这里，我们提出了一些要素的一个有效的多普勒后续战略，高分辨率光谱的基础上，致力于过境候选人的表征。为了说明用于处理过境候选人动物园的策略，提出了CoRoT空间任务的径向速度跟踪的一些方面和结果。
2009-02-20 astro-ph.EP
Out-of-Transit Refracted Light in the Atmospheres of Transiting and Non-Transiting Exoplanets
在系外行星过境之前，大气折射将光线弯曲到观察者的视线中。折射的光形成了一个恒星海市蜃楼，一个扭曲的主星的二次图像。我模拟这种现象和由此产生的过境通量增加整个综合系外行星参数空间。在可见光波段，瑞利散射限制了半长轴为$\lesssim$ 6 AU的大多数系外行星系统中恒星海市蜃楼的可探测性。一个值得注意的例外是几乎所有绕着晚M或超冷矮星运行的行星，在$\gtrsim$ 0.5 AU，最大相对通量增加大于百万分之50。部分基于以前的工作，我建议折射在系外行星系统的重要性是由两个角度：轨道距离除以恒星半径和总偏转实现的光线在光学薄的部分大气。大气透镜事件所造成的非过境的系外行星，允许系外行星探测和大气特征，也进行了调查。我得出的基本形式主义，以确定总的信噪比的大气透镜事件，与开普勒数据的应用。由于瑞利散射和对短周期系外行星的偏向，在开普勒数据中不太可能清楚地存在过境折射光信号。然而，长波长的观测（例如，近红外线）更有可能探测到恒星海市蜃楼。最后，我讨论了凌日系外行星调查卫星探测折射光的潜力，并考虑了詹姆斯韦伯太空望远镜折射光谱所带来的新的科学案例。
2017-09-20 astro-ph.EP
The HARPS-N Rocky Planet Search I. HD219134b: A transiting rocky planet in a multi-planet system at 6.5 pc from the Sun
在这里，我们提出了一个系统的四个低质量行星周围的明亮（V=5.5）和接近（6.5 pc）的恒星HD219134的检测。这是在拉帕尔马的TNG上使用HARPS-N进行的岩石行星搜索计划的第一个结果。内行星的轨道周期为3.0937 +/-0.0004天，是一个半长轴为0.0382 +/-0.0003天文单位的准圆形轨道。斯皮策的观测使我们能够探测到这颗行星在恒星前方的凌日，使HD219134 b成为迄今为止已知的最近的凌日行星。从径向速度变化的幅度来看（2.33 +/- 0.24 m/s）和观测到的凌日深度（359 +/- 38 ppm），行星质量和半径估计为4.46 +/- 0.47 M_{\oplus}和1.606 +/- 0.086 R_{\oplus}，导致平均密度为5.89 +/- 1.17 g/cc，说明是岩石构成的另一颗行星的最小质量为2.67 +/- 0.59 M_{\oplus}，在近距离的准圆形轨道上运行，周期为6.765 +/- 0.005天。第三颗行星的周期为46.78 +/- 0.16天，最小质量为8.7 +/- 1.1 M{ \oplus }，距离恒星0.234 +/- 0.002 AU。其偏心率为0.32 +/- 0.14。这颗行星的周期接近恒星的自转周期（42.3 +/- 0.1天）。然而，信号的行星起源是优选的解决方案，因为对于活动敏感的参数，在相应的…
2015-07-30 astro-ph.EP
Atmosphere-interior exchange on hot rocky exoplanets
我们提供了短周期岩石系外行星与向阳面岩浆池和硅酸盐蒸汽气氛的大气压力和表面成分的估计。大气压力趋向于与表面岩浆的蒸汽压力平衡，而岩浆表面的成分是由部分蒸发和表面-内部交换的竞争效应决定的。我们使用基本模型来展示表面-内部交换如何受行星的温度，质量和初始成分控制。我们假设地幔岩石经历了大量熔融形成岩浆池，风从星下点径向流动。在这些假设下，我们发现：（1）当行星体硅酸盐FeO浓度较低时，大气-内部交换较快，而当FeO浓度较高时，交换较慢：（2）当亚星温度为$\lesssim$ 2400 K时，岩浆池的成分混合较好，而当亚星温度为$\gtrsim$ 2400 K时，岩浆池的成分变化较大，变化较快;（3）岩浆池中的电流倾向于冷却固体地幔的顶部（“构造制冷”）;（4）与早期的工作相反，许多岩浆行星具有随时间变化的表面成分。
2016-06-21 astro-ph.EP
On the Detection of Non-Transiting Exoplanets with Dusty Tails
我们提出了一种寻找非凌日的尘埃尾巴的系外行星的方法。在凌日的情况下，尘埃在凌日过程中的消光作用使光束中的光比散射到光束中的光要多。因此，光的前向散射分量无论是在进入光束之前还是在离开光束之后都能看到，但在凌日过程中被遮蔽的较大峰值上的振幅减小。这张图片表明，从非凌日的带尘埃尾巴的系外行星中寻找通量的正峰值应该同样富有成效。我们讨论了什么样的振幅预期不同的轨道倾角。这类天体的特征应该与正常的凌日、恒星黑子和大多数（但不是所有）恒星脉动不同。
2016-07-01 astro-ph.EP
What the Solar System Can Teach Us About Rocky Exoplanets
本文通过回顾太阳系类地天体的内部、表面和大气特征及其演化，为理解岩石系外行星的多样性和可能结局提供指导，强调类地天体随时间剧烈变化且相似大小质量可有不同结果。
2026-09-16 astro-ph.EP
Limits on the Orbits and Masses of Moons around Currently-Known Transiting Exoplanets
目标。目前和即将到来的太空任务可能能够探测到过境太阳系外行星的卫星。在这种情况下，重要的是要了解是否预期外卫星存在，以及它们可能的属性是什么。方法.利用数值研究中对系外卫星轨道稳定性的估计，对87颗已知凌日系外行星的清单进行了测试，以确定它们是否有可能拥有大型系外卫星。结果在92%的样本中，比月球大的卫星可以被排除在外行星轨道之外，除非母系外行星的内部结构与太阳系的气体巨星非常不同。只有WASP-24 b、OGLE 2-TR-L9、CoRoT-3 b和CoRoT-9 b的卫星可能超过0.4米\oplus，这在现有观测设施可能的探测能力范围内。此外，除了两个例外，已知的凌日系外行星的外卫星可能的轨道半径范围都在8米以下，因此相当小。
2010-07-26 astro-ph.EP
The Composition and Mineralogy of Rocky Exoplanets: A Survey of >4,000 Stars from the Hypatia Catalog
我们对Hypatia目录中>4,000颗恒星的组成进行了调查，以研究岩石系外行星（即，那些岩石表面，主要是硅酸盐的）可能在地质学上与地球相似，至少在成分和矿物学方面。要做到这一点，我们探索各种报告的恒星成分，然后确定一个可能的范围外行星地幔矿物。我们发现，系外行星地幔将可能占主导地位的橄榄石和/或斜方辉石，这取决于核心形成过程中的铁分配。一些系外行星可能是镁橄榄石或石英饱和的，我们提出了一个新的分类方案的基础上的重量$\%$比（FeO+MgO）/SiO $_{2}$，以区分岩石类型。但完全外来的矿物应该是罕见的。我们发现，一半或更多的系外行星地幔矿物的范围是由核心的形成，我们使用$α_{Fe}$ = $Fe^{BSP}$ / $Fe^{BP}$模型，其中$Fe^{BSP}$是铁在块状硅酸盐行星（散装行星，减去核心），在阳离子重量$\%$的基础上（元素重量比例，不存在阴离子）和$Fe^{BP}$是阳离子重量$\%$的铁散装行星。在我们的太阳系中，$α_{Fe}$的变化范围从0（水星）到0.54（火星）。系外行星地幔矿物学的剩余变化来自恒星成分的非平凡变化。我们的主要氧化物分析也证实了早期的同位素研究，表明地球是非太阳（非南极）。我们还发现，主要的氧化物估计地球的地幔似乎排除了隐藏的组成部分，在地幔深处，将允许一个大规模的太阳能/南极地球。如果它确实存在，这样一个隐藏的成分必须至少占地…
2019-07-11 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
Using Stellar Densities to Evaluate Transiting Exoplanetary Candidates
在寻找凌日系外行星的过程中，一个持续存在的复杂问题是，最终被证明是行星的候选者的比例很低，这大大增加了用于后续观测的望远镜的负荷，以确认或拒绝候选者。已经进行了几次尝试，以创建可以在不需要额外观察的情况下简化候选列表的技术。其中一些技术涉及光变曲线特性的详细分析;其他估计恒星密度或其代理。在本文中，我们扩展了第二种方法，探索使用独立计算的恒星密度，以确定最有前途的过境系外行星候选人。我们使用一组CoRoT候选者和一组已知的过境系外行星来研究这种方法的潜力。我们特别注意到空间飞行任务中高精度测光所固有的可能性，这种测光可以探测恒星星震脉动，从中可以提取准确的恒星密度，而无需额外的观测。
2011-01-11 astro-ph.EP
The atmospheres of rocky exoplanets III. Using atmospheric spectra to constrain surface rock composition
本研究建立了岩石质系外行星大气光谱特征与地壳矿物成分的联系，通过自下而上的大气模型和理论凌星光谱，实现了仅凭光谱观测约束行星表面岩石成分。
2025-05-13 astro-ph.EP
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
The Effect of Lower Mantle Metallization on Magnetic Field Generation in Rocky Exoplanets
最近的理论和实验证据表明，许多被认为存在于类地系外行星地幔中的物质将在地幔压力下金属化并成为电的良导体。这使得这些行星的地核和地幔之间有很强的电磁耦合。我们使用一个数值发电机模型来研究金属化下地幔对类地系外行星发电机的影响，使用几个内核大小和地幔电导率。我们发现，由于磁场拉伸的增加，导电地幔的加入导致更强的核幔边界场。我们还发现，金属化地幔不稳定的发电机导致较少的偶极，轴对称极向磁场在核幔边界。导电地幔有效地屏蔽了这些磁场，从而产生较弱的表面磁场。我们的结论是，一个导电的地幔将使太阳系外地球磁场的检测更加困难，而使发电机区域的磁场更强。
2013-04-25 astro-ph.EP
Mass and density of the transiting hot and rocky super-Earth LHS 1478 b (TOI-1640 b)
凌日系外行星勘测卫星（TESS）任务的主要目标之一是发现相对明亮的邻近恒星周围的小型岩石行星。在这里，我们报告的过境超级地球行星LHS~1478（TOI-1640）的发现和特征。这颗恒星是一颗不活跃的红矮星（$J \sim 9.6$ \，等和光谱类型m3\，V），质量和半径估计分别为$0.20\pm0.01$ \，$M_{\odot}$和$0.25\pm0.01$ \，$R_{\odot}$，有效温度为$3381\pm54$ \，K。这些数据揭示了一个类似过境的特征，周期为1.949天。我们将TESS数据与三个地面凌日测量值，CARMENES的57个径向速度（RV）测量值和IRD的13个RV测量值相结合，确定信号是由质量为$2.33^{+0.20}_{-0.20}$ \，$M_{\oplus}$和半径为$1.24^{+0.05}_{-0.05}$ \，$R_{\oplus}$的行星产生的。这颗行星的体积密度为6.67gcm PDMATHAMBMX，这与一颗岩石行星的铁和MgSiO PDMATHAMBMY成分一致。虽然这颗行星的温度太高，无法在表面维持液态水（其平衡温度约为PDMATHAMBMZ 595 K，暗示有类似金星的大气层），但基于即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜的能力的光谱度量以及主恒星相当不活跃的事实表明，这是已知最有利的岩石系外行星之一。
2021-04-06 astro-ph.EP
Transiting exoplanets from the CoRoT space mission. XV. CoRoT-15b: a brown dwarf transiting companion
我们报告发现的CoRoT空间任务的过境褐矮星绕F7 V恒星的轨道周期为3.06天。CoRoT-15 b的半径为1.12 + 0.30 - 0.15 Rjup，质量为63.3 +- 4.1 Mjup，因此是第二颗位于棕矮星理论质量范围内的凌日伴星。与标准演化模型相比，CoRoT-15 b要么非常年轻，要么膨胀，这种情况类似于M矮星靠近太阳型恒星的情况。光谱限制和光变曲线的分析有利于中心恒星的旋转周期在2.9到3.1天之间，与系统的双同步兼容。
2010-10-01 astro-ph.EP
Characterizing Transiting Exoplanets with JWST Guaranteed Time and ERS Observations
我们强调了保证时间观测（GTO）和早期释放科学（ERS）将如何促进对系外行星大气层的理解，并提供了一个一瞥，看看在JWST运行的第一年中，系外行星科学将做些什么。这些对27颗凌日行星的观测将为我们提供重要的洞察力，了解以温暖到炎热的气体为主的行星的成分，化学，云和热分布，远远超出我们迄今为止从HST，Spitzer和其他天文台学到的知识。这些数据和见解将反过来为我们理解行星形成、大气传输和气候以及各种属性之间的关系提供信息。对岩石行星的大气层也可能有一些了解。JWST将是本世纪20年代表征系外行星大气的最重要任务，在评估本世纪20年代和30年代的系外行星科学以及未来的设施时应该考虑这一点。
2019-03-17 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
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
Idealised 3D simulations of diabatically-forced Ledoux convection. Application to the atmosphere of hot rocky exoplanets
我们研究了热成分非绝热过程对对流数值模拟的影响。我们的研究集中在模拟与稳定的温度梯度和不稳定的平均分子量梯度。我们的目标是建立在这样的设置降低温度梯度的可能性。一套三维模拟进行了使用数值流体动力学代码。作为一个简化的测试案例，我们使用了一个热岩石系外行星的次级大气样本区域，在该区域内可能发生CO+O $\leftrightarrow$ CO $_{2}$的化学转变。牛顿冷却和化学源项用于保持负的平均分子量梯度。我们的研究结果表明，这种设置可以降低温度梯度，这一结果不会随着分辨率或时间的推移而收敛。我们还表明，降低的温度梯度的存在是强迫时间尺度的函数。当化学强迫快速时，上述过渡导致温度分布的分叉，这让人想起蒸汽/液体对流沸腾危机中所见的分叉。在这些理想化的设置中，温度梯度降低，存在着类似于岩石系外行星大气光谱中的变红（目前在棕矮星光谱中观察到）的可能性。详细的一维建模是必要的，为了表征平衡的热梯度和成分梯度，时间尺度，以及一个现实的状态方程的影响，以评估如果这里确定的制度将在现实的情况下发展。然而，不能先验地排除这种可能性。这一预测对于地球大气来说是新的，并且代表了在分析岩石系外行星的大气光谱时使用非绝热模型的强烈动机，这些岩石系外行星将用例如詹姆斯·韦伯太空望远镜观测。
2021-06-23 astro-ph.EP
Temperature Structure and Atmospheric Circulation of Dry, Tidally Locked Rocky Exoplanets
下一代太空望远镜将观测环绕M矮星附近的岩石行星的大气层。理解这些观察结果除了数值模拟之外还需要成熟的理论。在这里，我们提出了理论模型的温度结构和大气环流的干燥，潮汐锁定岩石系外行星与灰色辐射转移和测试它们使用的大气环流模型（GCM）。首先，我们发展一个辐射对流模式，捕捉缓慢旋转和冷大气的地面温度。第二，我们表明，大气环流作为一个全球热机，这对大规模的风速有很强的约束。第三，我们发展了一个辐射-对流-沉降模式，将我们的辐射-对流模式扩展到热而薄的大气。我们发现，岩石行星开发大昼夜温度梯度的比值波辐射的时间尺度高达两个数量级小于工作建议的值热彗星。小的比率是由于热机效率低和对流大气中上升气流和下沉气流之间的不对称。第四，我们使用GCM模拟，旋转只有在大气是热的或薄的温度结构有很强的影响。我们的模型让我们绘制出GJ 1132 b等行星的大气场景，并展示了热相位曲线如何限制它们。测量短周期行星的相位曲线将需要詹姆斯韦伯太空望远镜通过凌日光谱检测分子的类似时间，因此未来的观测应该同时采用这两种技术。
2016-05-03 astro-ph.EP
Hot Earth or Young Venus? A nearby transiting rocky planet mystery
本研究通过建模分析宜居带内边缘的凌星超级地球LP 890-9c的大气与透射光谱，发现其不同环境演化情景的光谱差异显著，为揭示炎热类地行星演化及地球长期未来提供关键见解。
2022-11-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterizing the oxidation state of rocky exoplanets with the Large Interferometer for Exoplanets (LIFE)
Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）；SRON Netherlands Institute for Space Research（荷兰空间研究研究所）；Freie Universität Berlin, Institute of Geological Sciences（柏林自由大学地质科学研究所）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；ETH Zurich, Institute for Particle Physics & Astrophysics（苏黎世联邦理工学院粒子物理与天体物理研究所）；ETH Zurich, Department of Earth and Planetary Sciences（苏黎世联邦理工学院地球与行星科学系）
本研究评估系外行星大型干涉仪（LIFE）的性能，利用基于ARCiS和LIFEsim的反演框架，通过光谱测量区分类地大小岩质系外行星的氧化态，明确了不同氧化态下的特征示踪分子。
2026-07-31 astro-ph.EP
Hydrodynamic Escape of Mineral Atmosphere from Hot Rocky Exoplanet. I. Model Description
最近的系外行星统计数据表明，光蒸发对近距离低质量行星的质量和体积组成有很大影响。虽然有许多研究涉及富氢或富水大气的光蒸发，但尚未进行有关岩石蒸汽大气（或矿物大气）的详细调查。本文建立了一个新的一维水动力学模型，模拟了由Na、Mg、O、Si及其离子和电子组成的矿物大气在紫外光照射下的分子扩散、热传导、光化学/热化学、X射线和紫外线加热以及辐射线冷却（即，光学厚度和非LTE的影响）。本文的重点是描述我们的方法，但提出了一些新的发现。我们的流体动力学模拟表明，几乎所有的入射X射线和紫外线能量从主星转换成和损失的冷却剂气体物种，如钠，镁，镁$^+$，硅$^{2+}$，钠$^{3+}$和硅$^{3+}$的辐射发射。对于一颗围绕年轻太阳型恒星公转0.02~AU的地球大小的行星，我们发现X射线和紫外线的加热效率只有$1 \times 10^{-3}$那么小，相当于在各个方向上简单积分的质量损失率为0.3~ $\Mearth$ /Gyr.由于这种有效的冷却，质量为$1\Mearth$的热岩石系外行星上的矿物大气的光蒸发量不足以对行星质量和整体组成产生重大影响。这表明，尺寸大于地球半径的近距离高密度系外行星在高紫外线环境中生存。
2020-12-19 astro-ph.EP
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 Persistent Thermal Anomalies in Rocky Worlds
Washington University（华盛顿大学）
研究类地行星日侧热辐射异常，探讨其可能的内部热源及大气存在证据，发现现有内部过程无法解释观测到的热异常，推测可能由恒星污染或其他未考虑因素导致。
2026-03-30 astro-ph.EP
Directed follow-up strategy of low-cadence photometric surveys in Search of transiting exoplanets - I. Bayesian approach for adaptive scheduling
我们提出了一种新的方法，利用低节奏的测光调查外行星过境搜索。即使在单独的调查数据库中无法检测到凌日，它仍然可以用于找到定向后续观测的首选时间，这将最大限度地提高检测凌日的机会。我们通过一些模拟案例演示了该方法。这些模拟是基于依巴谷时代光度数据库，以及已经在那里检测到的凌日行星。原则上，我们提出的方法将适用于计划中的盖亚任务的测光的直接后续工作，并且由于盖亚，它有望显着增加检测到的系外行星凌日的产量。
2011-05-26 astro-ph.EP
MIRECLE: Science Yield for a Mid-IR Explorer-Class Mission to Study Non-Transiting Rocky Planets Orbiting the Nearest M-Stars Using Planetary Infrared Excess
最近的研究表明，有可能利用一种新的观测和数据分析技术，利用混合光研究非凌日系外行星的大气层，这种技术依赖于同时获取宽波长光谱，并通过同时拟合恒星和行星光谱特征，从恒星光谱中分辨行星红外发射。这种新的数据分析技术被称为行星红外过量（PIE），它有可能为用相对适中的望远镜孔径测量最近恒星周围非凌日岩石行星的MIR相位曲线开辟机会。我们提出了一个任务和仪器概念，我们称之为和平号系外行星气候探测器（MIRECLE）的性能和科学产量的模拟，具有宽波长覆盖范围的中等尺寸低温望远镜的概念（1 - 18微米）和低分辨率（R ~ 50）这是一台光谱仪，设计用于同时检测冷岩石发射所需的波长覆盖和极端通量测量精度行星与PIE我们提出了探索性的模拟PIE测量附近的行星Proxima Cen b的潜在的科学收益，显示出潜在的测量与相对温和的观测时间的组成和结构的类地大气。我们还提出了几个任务架构和性能指标的整体科学收益，并讨论了技术性能要求和潜在的望远镜和仪器技术，可以满足这些要求。
2022-07-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
K2-265 b: A Transiting Rocky Super-Earth
本文报道了用K2测光法发现的超级地球K2-265 b。这颗行星围绕一颗明亮的光谱型G8 V恒星（V_mag = 11.1）运行，周期为2.37天。我们从HARPS获得了高精度的径向速度测量，联合贝叶斯分析表明K2-265 b的半径为1.71 +/- 0.11 R_地球，质量为6.54 +/- 0.84 M_地球，对应的体积密度为7.1 +/- 1.8 g/cm^3。对这颗行星的成分分析显示，它的内部类似地球，岩石质量占80%。短的轨道周期和小的半径使它低于光蒸发间隙的下限，在那里行星的外壳可能由于强烈的恒星辐射而被侵蚀，留下暴露的核心。行星核心组成的知识使我们能够推断出可能的形成和演化机制，负责其目前的物理参数。
2018-09-24 astro-ph.EP
Can comets deliver prebiotic molecules to rocky exoplanets?
本研究通过解析模型和N体模拟，发现彗星向岩石系外行星输送前生物分子需要低速撞击，且紧密堆积系统中太阳质量恒星周围的行星最有利于完整输送，并预测生物特征与行星质量、恒星质量和行星间距相关。
2023-10-19 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
The low density transiting exoplanet WASP-15b
我们报告发现了一颗低密度的系外行星，它在南半球经过一颗11等的恒星。WASP-15 b的公转周期为P=3.7520656+-0.0000028 d，质量M_p=0.542+-0.050 M_J，半径R_p=1.428+-0.077 R_J，因此是迄今发现的密度最小的凌日系外行星之一（rho_p=0.247+-0.035 g cm^-3）。对主星光谱的分析表明，它属于F5附近的光谱型，有效温度T_eff=6300 ± 100 K，[Fe/H]=-0.17 ± 0.11。
2009-02-16 astro-ph.EP
A link between rocky exoplanet composition and stellar age
研究发现岩石系外行星的组成与恒星年龄相关，较致密行星围绕年轻恒星，这源于银河系化学演化，影响行星形成条件与性质。
2025-03-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy
Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian（哈佛-史密松天体物理中心）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；University of Chicago（芝加哥大学）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Peking University（北京大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）
利用JWST中红外光谱研究岩质系外行星LHS 3844 b表面，发现其表面为暗色低硅材质，排除了新鲜粉末表面和二氧化碳或二氧化硫气体的存在，表明其表面古老且经历空间风化。
2026-04-30 astro-ph.EP
Directed follow-up strategy of low-cadence photometric surveys in Search of Transiting Exoplanets - II. application to Gaia
在之前的一篇论文中，我们提出了定向跟踪（DFU）方法，我们建议该方法可用于有效地增强低节奏光度测量，以优化探测凌日系外行星的机会。在本文中，我们提出了初步的测试应用DFU的方法，未来欧空局的空间任务盖亚。我们通过几个已知凌日行星的模拟案例，使用盖亚预期的性能和当前的设计，展示了盖亚测光的策略应用。我们表明，尽管低节奏的观测DFU，当为盖亚的扫描定律量身定制时，可以方便地检测过境行星与地面观测，即使在任务的生命周期。我们的结论是，盖亚测光，虽然没有优化过境检测，不应该被忽视的过境行星的搜索。如果有一个适当的地面后续网络，它可以对这一搜索作出重要贡献。
2012-11-20 astro-ph.EP
A Stellar-Type Dependence in the Rocky and Volatile Composition of Small Exoplanets
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本研究通过混合模型分析小系外行星密度分布，发现FGK恒星周围行星的岩石核心质量分数比M矮星周围高约16%，且挥发分含量高度集中，表明行星组成强烈依赖恒星环境。
2026-09-10 astro-ph.EP
Fast and Precise Light Curve Model for Transiting Exoplanets with Rings
在太阳系已知的环中存在硅酸盐物质，这增加了环系统存在的可能性，即使在雪线内也是如此--大多数凌日系外行星都是在雪线内发现的。以前的研究表明，在凌日光变曲线中检测系外行星环是可能的，尽管具有挑战性。为了帮助这种未来的探测系外行星环，我们提出了多边形+段模型建模的光变曲线的系外行星环。这个高精度的模型包括完整的环几何形状，以及可能的环透明度和主星的边缘变暗。它在计算上也很高效，只需要在小范围内进行一维积分，比现有技术更快。该算法的核心是进一步推广到计算任何一组凸基元形状在运输中的光变曲线（{ \it例如}）。多行星、扁圆行星、卫星、环、其组合等）同时考虑到它们的重叠。python源代码已经发布。
2019-10-26 astro-ph.EP
