Extreme Water Loss and Abiotic O$_2$ Buildup On Planets Throughout the Habitable Zones of M Dwarfs
我们表明，类地行星的宜居带的M矮星年龄比$\sim$ 1 Gyr可能已经在失控的温室几百万年后，由于恒星的扩展前主序星阶段，提供他们的形式与丰富的地表水。这种长时间失控的温室可能会导致行星进化与地球不同。在这个早期失控阶段，水蒸气和氢/氧逃逸到太空的光解可能导致整个宜居带的行星失去几个地球海洋的水，无论逃逸是能量有限还是扩散有限。我们发现，水的损失量与行星质量成比例，因为扩散限制的氢逃逸通量与行星表面重力成正比。除了经历潜在的干燥之外，表面氧气吸收效率低下的行星可能会积累数百到数千条非生物产生的O $_2$，导致潜在的生命误报。O $_2$的积累量也与行星质量成比例;我们发现O $_2$以恒定的速度积累，这是由扩散控制的：在地球质量的行星上，$\sim$ 5巴/百万年，在超级地球上，高达$\sim$ 25巴/百万年。因此，最近在宜居带发现的一些超级地球，如GJ 667 Cc，由于失去了多达10个地球海洋的水，可能已经积累了多达2000巴的O $_2$。一颗行星的命运在很大程度上取决于极紫外线通量、失控状态的持续时间、初始水含量以及表面吸收氧气的速率。在一般情况下，我们发现，高光度的初始阶段可能会妥协的可居住性许多类地行星绕低质量恒星。
2014-12-02 astro-ph.EP
A Habitable-Zone Earth-Sized Planet Rescued from False Positive Status
我们报告在一颗名为开普勒-1649的低质量恒星的宜居带发现了一颗地球大小的行星。开普勒1649 c的大小是地球的1.06 $^{+0.15}_{-0.10}$倍，每19.5天经过0.1977 +/- 0.0051 Msun的中M矮星。它接收到地球74 +/-3%的入射通量，使它的平衡温度为234 +/-20 K，并将其牢牢地置于星周宜居带内。开普勒-1649还拥有一颗以前已知的内行星，每8.7天绕一圈，其大小和入射通量大致相当于金星。开普勒-1649 c最初被开普勒管道归类为假阳性，但作为对所有自动处置的开普勒假阳性的系统性目视检查的一部分而被拯救。这一发现突出了人类对行星候选者进行检查的价值，即使自动化技术得到了改进，并暗示围绕中晚期M矮星的类地行星可能比围绕更大质量恒星的行星更常见。
2020-04-14 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Kepler-62f: Kepler's First Small Planet in the Habitable Zone, but Is It Real?
开普勒-62 f是开普勒任务发现的第一颗足够小的系外行星，其轨道可能是在宜居带（HZ）内的岩石组成。这颗行星的大小是地球的1.4倍，轨道周期为267天。在它被发现的时候，它在多行星系统的宜居带中拥有最长的周期。由于它的周期很长，在开普勒的观测期间只观测到四次凌日。它最初被开普勒管道遗漏，但前三次凌日被埃里克·阿戈尔（Eric Agol）的独立搜索识别，并在随后的开普勒目录中被确定为行星候选者。然而，在最新的系外行星目录中（汤普森等人，2018年，它被标记为假阳性。最近的系外行星目录已从主观分类发展到通过算法（如“Robovetter”）对候选行星进行自动分类。虽然这些算法对于产生统一的目录非常有用，但有时会将行星候选者错误分类为误报，就像开普勒-62f的情况一样。在特别有价值的情况下，即，当发现一颗小行星在宜居带（HZ）轨道运行时，必须对数据和分类协议进行全面分析，以便对探测的真实状况作出最佳估计。在本文中，我们进行了这样的分析，并表明开普勒-62f是一颗真正的行星，而不是一个假阳性。恒星和行星属性表已根据GAIA结果更新。
2019-05-15 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
Why planetary and exoplanetary protection differ: The case of long duration Genesis missions to habitable but sterile M-dwarf oxygen planets
时间可以说是星际探索的关键限制因素。在高速情况下，利用激光推进的晶片卫星飞掠邻近恒星的任务需要50-100年的时间是可行的。定向能发射系统还可以在另一侧将数吨重的飞行器加速到1000 km/s（c/300）的巡航速度。在这样的速度下，超导磁帆将能够通过将动能传递给星际介质中的质子来使飞船减速。一个诱人的前景，这将允许星际探测器停止时，时间不是一个限制因素。在这方面，最好的候选者是创世纪探测器，这是一项旨在为可能适合居住但迄今为止贫瘠的系外行星上的地球生命提供新的进化途径的任务。创世纪飞行任务提出了重要的伦理问题，特别是在行星保护方面。在这里，我们认为，系外行星和行星的保护质量不同的有效载荷提供探测器，这是几千年的星际探测器，但只有几年的太阳系天体的巡航时间有很大不同的结果。此外，我们指出，我们的银河系可能拥有大量可居住的系外行星，M-矮行星，由于存在大量原始氧气大气，这些行星可能是无菌的。我们相信，如果未来的研究证实存在这种类型的可居住但无菌的氧气行星，我们银河系中的地球生命前景将在根本层面上发生变化。这也可以解释为什么我们的太阳不是最常见的M矮星，而是中等大小的G类恒星。
2019-01-08 astro-ph.EP physics.pop-ph physics.space-ph
Photosynthesis on habitable planets around low-mass stars
我们发现，行星周围的M-矮星与$M_\star \lesssim 0.2 M_\odot$可能不会收到足够的光子在光合作用活跃的范围$400$ - $750$ nm维持类地生物圈。由于生物生产力较低，生物分子氧可能不会在绕低质量恒星运行的宜居行星的大气中积累到可检测的水平，这与Lehmer等人先前的工作一致。我们还估计了维持生物圈与地球一样的生产力，并允许建立大气中的氧气的最低燃烧率，并发现绝大多数的M-矮星不太可能超过这个阈值。
2019-03-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Network and Kinetics-based Biosignatures: Implications for the Putative Habitable World Observatory Design
本研究面向 HWO 的系外行星大气生物特征探测，提出利用网络理论与热化学动力学降低假阳性和假阴性风险，并明确其所需技术规格。
2025-01-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
Spectral signatures from the habitable zone
Centre for Planetary Habitability, Department of Geoscience, University of Oslo（奥斯陆大学地球科学系行星宜居性中心）
研究通过分析宜居带行星的光谱特征，探讨未来望远镜对系外行星大气的探测能力，以氧气和氢碘化物作为生物和技术特征的示例进行信号分析。
2026-04-10 astro-ph.EP
Habitable worlds with no signs of life
“宇宙中大多数可居住的世界将没有可远程检测到的生命迹象”被提出作为一个生物学假设，将在系外行星的研究中进行测试。在宇宙的其他地方也可以发现可居住的行星，但有许多假设的情况是，在这些行星上寻找生命可能会产生负面的结果。没有远程可探测到的生命特征的可居住世界的场景包括：可居住但没有生物圈的行星（无人居住的可居住世界）;有生命的行星，但缺乏任何可检测的生命表面特征（提供了实验室的例子）和有生命的行星，在这些地区，生物群产生或清除的大气气体浓度不可能与非生物过程分开，因为缺乏行星状况的详细知识（“系外行星热力学不确定性问题”）。拒绝这一假设需要生命的起源通常发生在可居住的行星上，光谱可检测的色素和/或产生明确的生物特征气体（例如含氧光合作用）的新陈代谢通常会进化，并且拥有它们的生物体通常具有足够的生物量来产生外星天文学家可检测的生物特征。
2013-09-04 astro-ph.EP
Can Ground-based Telescopes Detect The Oxygen 1.27 Micron Absorption Feature as a Biomarker in Exoplanets ?
类地行星散射光中的氧吸收线被认为是最有希望的系外生命代谢生物标志物。我们研究的可行性检测的1.27微米的氧带从可居住的系外行星，特别是，周围的晚型恒星观察与未来的仪器上的30米级地面望远镜。我们用斯巴鲁IRCS/中阶梯光谱仪分析了1.27微米附近的夜气辉，发现大气氧分子的强地辐射到午夜时下降了一个数量级。通过编制附近的恒星目录结合天空背景模型，我们估计的探测能力的氧气吸收带从地球的孪生兄弟，如果它存在的话，附近的恒星。我们发现，氧1.27微米波段探测的光子噪声的最主要来源来自夜间的气辉，如果恒星PSF晕的贡献被抑制到足以检测到行星。我们的结论是，未来的探测器的探测对比度是有限的光子噪声可以检测到氧1.27微米的吸收带的地球双胞胎约50晚型恒星的候选人。本文论证了在超大望远镜上部署小内工作角高效日冕仪和极端自适应光学的重要性，并清楚地表明，这样做将使研究潜在的宜居行星成为可能。
2012-08-05 astro-ph.EP
Model Spectra of the First Potentially Habitable Super-Earth - Gl581d
Gl 581 d的最小质量为7 MEarth，是第一个被发现的可能适合居住的岩石超级地球。我们的模型证实了Gl 581 d上可能存在可居住的大气层。我们推导出大气的光谱特征，假设这个星球的地球一样的组成，从高氧大气类似于地球的高CO2大气中有和没有生物氧浓度。我们发现，大约7巴的最小CO2分压，在大气中的总表面压力为7.6巴，需要保持一个平均地面温度以上的冻结G1581 d。我们模拟了从0.4μm到40μm的透射和出射合成光谱，并展示了未来地面和空间望远镜可以观察到这样一颗行星大气中生物活动的指标。我们在这里提出的模型只代表了一种可能的性质--类似地球的成分--在一个宽的参数空间中，像G1581 d这样的行星。未来对大气特征的观测可以用来检验我们的可居住性概念及其对碳酸盐-硅酸盐循环的依赖是否正确，并评估Gl 581 d是否确实是一个可居住的超级地球。
2011-04-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
Observational Tests of Terrestrial Planet Buffering Feedbacks and the Habitable Zone Concept
本研究针对类地行星缓冲反馈及宜居带假说尚未被观测验证的问题，提出模型无关的统计检验方法，得出不同采样顺序下探测反馈所需的观测次数范围，并分析误差容限的权衡影响。
2025-09-02 astro-ph.EP
Photochemical Oxygen in Non-1 Bar CO2 Atmospheres of Terrestrial Exoplanets
大气化学模型表明，分子氧可以在可能适合居住的系外行星上以CO2为主的大气中积累，而无需输入生命。现有模型通常假设表面压力为1巴。在这里，我们提出的模型方案的CO2占主导地位的大气的表面压力范围从0.1到10巴，同时保持地面温度在288 K。我们使用一维光化学模型来计算O2和其他关键物种的丰度，放气率范围从金星般的火山活动到20倍地球般的活动。该模型保持了大气和海洋的氧化还原平衡，并包括了释气对表面压力的压力依赖性。我们的计算表明，表面压力是一个控制参数的光化学稳定性和氧气积累的CO2占主导地位的大气。O2的混合比单调减少的表面压力的增加，在非常高的出气率，而它增加的表面压力的增加，在低于地球的出气率。非生物O2只能在10巴的大气中积累到可检测的水平，定义为体积混合比为1 e-3，具有金星般的火山活动速率和由于高表面压力而降低的H2放气速率。我们的研究结果支持通过大气O2在类日恒星宜居带的类地行星上寻找生物活动和可居住性。
2018-09-12 astro-ph.EP
Rescuing Kepler's False Positives: A Possible Habitable Zone Exoplanet in the Triple Star System KOI-1623
Institute for Astronomy, University of Hawai‘i（夏威夷大学天体物理研究所）；Department of Astronomy, University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校天文学系）；Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory（爱丁堡大学天体物理研究所皇家天文台）；Department of Astronomy, California Institute of Technology（加州理工学院天文学系）；University of Notre Dame, Department of Physics and Astronomy（圣母院大学物理与天文学系）
本研究利用盖亚DR3和凯克成像重新分析开普勒质心偏移假阳性KOI-1623.01，发现其凌星信号实为三合星系统中次星宜居带内一颗10.02地球半径的巨行星，并估算约70个类似假阳性实为双星系统中的真实行星。
2026-09-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Bio-habitable Zone and atmospheric properties for Planets of Red Dwarfs
开普勒的数据显示，围绕红矮星（RD）运行的可居住小行星非常丰富，因此可能是寻找生物标志物和生命的有希望的目标。在RD的宜居带内运行的行星足够接近，可以被潮汐锁定。最近的一些研究对绕着RD运行的行星是否有能力支持生命产生了怀疑。与此相反，它表明，温度适合液态水，甚至有机分子可能存在于潮汐锁定的行星上的大范围的大气层的RD。绘制了地面温度分布图，它是辐射、温室因子和热量循环的函数。导出了可居住性边界及其对大气性质的依赖性。扩展我们以前对潮汐锁定行星的分析，我们发现潮汐锁定以及RD和K型恒星的同步（不完全锁定）行星可能支持生命，轨道距离和大气条件的范围比以前想象的更广。特别是，有人认为，在潮汐锁定和同步轨道的RD和K型恒星的行星上，可能存在生命的环境，有条件支持氧气光合作用，这在地球上是复杂生命的关键。综述了不同的气候预测和潮汐锁定对假定复杂生命的生物学意义。我们表明，当考虑到连续辐射的影响，光合有效辐射（PAR）潮汐锁定的行星，即使是RD，可以产生一个高的潜在植物生产力，在类似的仲夏生长在地球上的高纬度地区。等待TESS和JWST的发现，我们讨论了上述论点对检测生物标志物（如液态水和氧气）以及生物行星和生命丰度的影响。
2019-07-24 astro-ph.EP
The effects of granulation and supergranulation on Earth-mass planet detectability in the habitable zone around F6-K4 stars
太阳系外行星的可探测性及其径向速度投影质量的确定受到恒星磁活动和光球动力学的影响。粒化效应，甚至超粒化效应，在太阳系中已经被证明是显著的。我们的研究旨在量化这些流量对其他明星的影响，并估计这些贡献如何影响他们的表现。我们分析了一系列广泛的扩展合成时间序列，模拟这些过程的光谱类型从F6到K4的主序星，专注于地球质量的行星轨道内的宜居带围绕这些恒星。我们估计了预期的检出率和检出限，并进行了盲测。我们发现，这些恒星的颗粒和超颗粒显着影响行星质量的径向速度特征时，执行后续的过境检测，不确定性有时低于20%的1 MEarth，但更大的超颗粒。对于颗粒和低水平的超颗粒，K星和晚G星的探测率是好的（如果点的数量很大），但对更大质量的恒星的探测率很差。最高水平的超颗粒化导致非常差的性能，即使是K星;这是由于低检测率和高水平的误报，即使是在十年以上非常密集的时间采样。根据标准假警报概率估计的假阳性水平有时会显著高估或低估真实水平，这取决于点的数量。我们的结论是，颗粒和超颗粒显着影响性能的系外行星探测能力。未来的工作将集中在以下几个方面的改进：减少误报的数量，提高检测率，并改善从观察的虚警概率估计。
2020-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Stellar Activity Masquerading as Planets in the Habitable Zone of the M dwarf Gliese 581
M矮星Gliese 581被认为拥有四颗行星，其中一颗（GJ 581 d）靠近宜居带，如果它是一颗岩石行星，它的表面可能支持液态水。另一颗可居住带行星GJ 581 g的发现是有争议的，因为它的重要性取决于d的偏心率。使用H-alpha线分析恒星活动，我们测量了130+/-2天的恒星旋转周期以及H-alpha调制与径向速度的相关性。对活动进行修正后，GJ 581 d的信号大大减弱（至1.5 sigma），而其他已知的超级地球行星的信号则显著增强。GJ 581 d并不存在，但它是恒星活动的产物，如果不完全校正，会导致g行星的错误探测。
2014-07-03 astro-ph.EP
Biosignature false positives in potentially habitable planets around M dwarfs: the effect of UV radiation from one flare
本研究详细考察了M矮星行星富CO2大气中单次耀斑UV辐射对非生物O$_2$/O$_3$产生的光化学影响，发现单次耀斑会破坏O$_2$并轻微增强O$_3$，但这种增强幅度远小于其他环境参数对O$_3$的影响。
2025-08-09 astro-ph.EP
Red-edge position of habitable exoplanets around M-dwarfs
在遥远的可居住系外行星上可能存在生命的迹象之一是红边，这是可见光和近红外（NIR）波长之间行星反射率的上升。以前的研究表明，M矮星周围可居住的系外行星的红边位置可能会移动到比地球更长的波长。我们调查了合理的红边位置的光环境在进化过程中的光养生物。我们表明，M-矮可居住的系外行星上的光养生物可能使用可见光时，他们第一次在海洋中进化，当他们第一次殖民的土地。通过两个光化学反应中心之一，另一个中心继续使用可见光，产氧光合作用的适应性进化最终也可能使用NIR辐射。这些“双色”反应中心可以吸收更多的光子，但在陆地和水的边界处，它们将难以适应急剧变化的光照条件。近红外光合作用在陆地上更有生产力，尽管它的进化将先于地球型植被。因此，在可居住的M-矮系外行星上由光合生物引起的红边位置最初可能与地球上的相似，然后移动到更长的波长。
2017-08-12 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
Habitable-zone Earths at the detection frontier: Measured completeness and false-alarm rate of a transit pipeline for the PLATO M-dwarf sample
该研究测算PLATO M型矮星凌星搜索pipeline的完整性与虚警率，预测LOPS2天区宜居带类地行星的探测概率，为PLATO任务的宜居带行星探测成果提供发射前评估。
2026-09-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
Water vapour in the atmosphere of the habitable-zone eight Earth-mass planet K2-18 b
在过去的十年里，从太空和地面的观测发现，H $_2$ O是太阳系外炽热的气态行星大气中最丰富的分子种类，仅次于氢。H $_2$ O是氧的主要分子载体，是行星起源和演化机制的示踪剂。对于温带类地行星，H $_2$ O的存在作为宜居条件的指标具有重要意义。由于体积小且相对寒冷，这些行星及其大气层是最具挑战性的观测对象，因此迄今为止还没有发现大气光谱特征。超级地球--比10 M $_\oplus$轻的行星--围绕晚型恒星可能为我们提供了第一次用光谱学研究这类行星特征的机会，因为它们最适合凌日观测。在这里，我们报告的H $_2$ O光谱特征的探测\planet \ -一个8 M $_\oplus$行星在宜居带的M-矮星-具有高统计置信度（ADI = 5.0，$\sim$ 3.6 $σ$）的大气中。此外，推导出的平均分子量表明大气中仍含有一些氢。这些观测结果是用哈勃太空望远镜/WFC 3相机记录的，并用我们专用的、公开可用的算法进行分析。虽然M矮星是否适合居住的世界仍在讨论中，但\planet提供了一个前所未有的机会来深入了解宜居带行星的组成和气候。
2019-09-11 astro-ph.EP
Oxygenated False Positive Biosignatures in Mars-like Exoplanet Atmospheres
Southeastern Universities Research Association（东南大学研究协会）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；Mary W. Jackson NASA Headquarters（玛丽·W·杰克逊 NASA 总部）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Johns Hopkins Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）
研究发现类火星系外行星大气中氧气积累受氢气和水蒸气影响，非生物机制导致氧气丰度显著降低，对未来的系外行星探测策略有重要指导意义。
2026-03-11 astro-ph.EP
Humid Evolution of Haze in the Atmosphere of Super-Earths in the Habitable Zone
本文通过实验研究宜居带富氮超级地球大气中光化学雾霾在湿润条件下的化学演化，发现含氧有机物随时间对数增长并在一个月后占主导，表明该过程可高效生成高前生物潜力分子。
2023-06-01 astro-ph.EP
The Importance of the Upper Atmosphere to CO/O$_2$ Runaway on Habitable Planets Orbiting Low-Mass Stars
本文通过多模型方法重新审视M矮星宜居行星上CO$_2$光解生成O$_2$和CO的过程，指出此前预测的丰富非生物O$_2$源于模型顶部过低，实际上O$_2$仍为微量气体，从而强化了O$_2$作为生物标志物的可靠性。
2023-10-28 astro-ph.EP
Spectroscopic characterization of the atmospheres of potentially habitable planets: GL 581 d as a model case study
超级地球候选者GL 581 d是第一颗可能适合居住的太阳系外行星。因此，GL 581 d被用来说明这类行星的详细光谱特征。利用GL 581 d一维辐射-对流模式的大气廓线计算高分辨率合成谱。根据光谱，计算出了计划中的詹姆斯·韦伯太空望远镜等望远镜的信噪比。由于强的水和二氧化碳吸收带，可以从计算的合成光谱中清楚地推断出模型大气的存在。对于具有光学薄光谱窗口的模式情景，可以推断出表面温度。密集、富含CO2的设想方案无法描述地表温度的特征，也无法评估适居性。CO2浓度和表面压力之间的简并性使计算光谱的解释进一步复杂化，从而使大气条件的确定更加复杂。尽管如此，推断近似的CO2浓度和表面压力是可能的。实际上，探测大气信号是一项挑战。对于透射光谱，单次透射的SNR仅在某些近红外波段大于1。最有趣的是，由于存在与生物标志物光谱带重叠的CO2吸收带，在低分辨率光谱中可能会出现甲烷和臭氧等生物标志物候选物的假阳性检测。然而，这可以通过观察所有主要的CO2 IR波段而不是集中在例如，只有4.3或15微米的波段。此外，臭氧的二氧化碳吸收带的掩蔽被证明是可能的。模拟表明，即使臭氧浓度高达1 E-5，也有可能出现这种假阴性的臭氧探测。
2011-08-18 astro-ph.EP
Earth: Atmospheric Evolution of a Habitable Planet
我们今天的大气层通常被用作潜在的宜居系外行星的模拟，但地球的大气层在其45亿年的历史中发生了巨大的变化。例如，分子氧在今天的大气中很丰富，但在早期地球上却不存在。与此同时，地球大气的物理和化学演变也导致了地面温度的大幅波动，有时导致极端冰川或温暖的温室气候。尽管这段历史充满活力，偶尔也会有戏剧性的变化，但地球一直是可居住的--事实上，人类居住了大约40亿年。了解地球的重大变化及其持久的可居住性是至关重要的，因为它可以指导我们太阳系以外可能存在的可居住行星环境的多样性，并最终识别宇宙其他地方生命的光谱指纹。在这里，我们回顾了地球大气层组成的长期趋势，因为它涉及到行星的可居住性和居住性。我们专注于可能作为可居住性标志（CO2，N2）或生物特征（CH 4，O2）的气体，特别是与大气的氧化还原演化和地球气候系统的耦合演化有关的气体。我们强调，在寻找类地行星的过程中，我们必须注意到，现代大气层所提供的例子只是地球长期演化的一个缩影。在探索我们自己的星球的许多以前的状态，我们强调地球的大气演化在太古代，元古代和中生代，但我们结束了一个简短的讨论潜在的大气轨迹到遥远的未来，从现在起数百万到数十亿年。所有这些“替代地球”的场景都提供了对类似地球的、可居住的和有人居住的世界的潜在多样性的洞察。
2018-03-15 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
Activity time series of old stars from late F to early K. V. Effect on exoplanet detectability with high-precision astrometry
恒星活动强烈地影响并可能阻碍径向速度技术在太阳型恒星的宜居带中探测地球质量的行星。天体测量学原则上对恒星活动不太敏感，因为情况比较有利：与径向速度相比，恒星天体测量学信号预计比行星天体测量学信号要微弱。我们量化的恒星活动的影响，高精度天体测量时，地球质量的行星在宜居带周围的老主序星太阳型恒星搜索。我们使用了一个非常大的磁活动合成时间序列的恒星天体测量信号的属性。然后，我们研究了基于不同方法的系外行星的可探测性：首先基于来自合成时间序列的假阳性的理论水平，然后对旧的主序星F6-K4进行盲测。信号的振幅可以高达太阳值的几倍，这取决于对活动水平、光谱类型和斑点对比度所做的假设。然而，1 MEarth行星的探测率非常好，在F6-K4范围内的恒星的宜居带中，10 pc的假阳性率极低。标准的假警报概率，使用经典的时间序列的自举强烈高估了假阳性的水平。这影响了检测率。我们的结论是，如果技术挑战可以克服，并达到非常高的精度，天体测量是更适合探测地球质量的行星在附近的太阳型恒星周围的宜居带比径向速度，和探测率高得多的行星质量范围和时期时，天体测量技术的使用比径向速度技术。
2020-11-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
High-resolution reflection spectra for Proxima b and Trappist-1e models for ELT observations
最接近可能有宜居行星的恒星是冷M星。即将到来的地面和空间望远镜将能够搜索这些行星的大气层中的一系列化学物质。为了促进这一搜索并为即将到来的观测提供信息，我们对两颗最近的潜在宜居系外行星的高分辨率反射光谱进行了建模，这些系外行星在一系列陆地大气和表面压力下，在有氧和缺氧条件下，其宿主恒星的活动和非活动阶段：Proxima b，最接近的潜在可居住的系外行星，和Trappist-1 e，在Trappist-1的宜居带轨道上运行的三颗地球大小的行星之一。我们发现，大气的光谱特征，包括生物特征，如O2与还原气体如CH 4的氧化气氛，以及气候指标，如CO2和H2O的所有大气，显示在光谱的Proxima b和Trappist-1 e模型的吸收功能。然而，对于像氧气这样的特征，高分辨率的观测对于在行星的反射通量中识别它们至关重要。因此，这两颗行星将是未来利用计划中的超大望远镜在反射光下观测潜在类地行星的最佳目标之一。
2019-12-04 astro-ph.EP
No snowball on habitable tidally locked planets
TRAPPIST-1，Proxima Centauri和LHS 1140系统是未来对潜在居住行星进行后续观测的最令人兴奋的前景。所有的轨道都在M星附近，并且可能被潮汐锁定在1：1的自旋轨道状态，这促使人们考虑潮汐锁定可能对行星可居住性的影响。在地球上，全球冰川期（雪球）可能对可居住性和遥远的生命迹象（生物特征）至关重要，因为它们与生命复杂性和大气氧浓度的增加有关。在本文中，我们研究了雪球分叉（突然发生的全球冰川）潮汐锁定行星使用的能量平衡模式和中等复杂度的全球气候模式。我们表明，潮汐锁定的行星是不可能表现出一个雪球分叉作为一个直接的结果，他们收到的太阳辐射的空间格局。相反，它们将平稳地从部分冰覆盖过渡到完全冰覆盖，然后再返回。这项工作的一个主要意义是，具有活性碳循环的潮汐锁定行星不应该以雪球状态被发现。此外，这项工作意味着，潮汐锁定的行星附近的外缘的宜居带与低CO2释气通量将平衡与一个小的unglaciated亚恒星区域，而不是循环之间的温暖和雪球状态。需要做更多的工作来确定缺乏雪球分叉可能会如何影响潮汐锁定行星上的生命发展。
2017-07-14 astro-ph.EP
NASA Decadal Astrobiology Research and Exploration Strategy (NASA-DARES 2025) White Paper -- Habitable Worlds Observatory Living Worlds Science Cases: Research Gaps and Needs
NASA-DARES 2025白皮书提出可居住世界观测站的科学目标，聚焦系外行星生命迹象的探测与生物信号分析，揭示关键研究空白与需求。
2026-01-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
Validation of Twelve Small Kepler Transiting Planets in the Habitable Zone
我们提出了一个调查的12个候选凌日行星从开普勒与轨道周期从34到207天不等，从最初的迹象表明，他们是小的，并可能在宜居带（HZ）的母星选择。这些物体中很少有人知道。预期的多普勒信号太小，无法通过证明它们的质量处于行星状态来证实它们。在这里，我们通过使用BLENDER技术进行统计验证来验证它们的行星性质，该技术模拟了大量的误报，并将所得的光变曲线与开普勒测光进行比较。这一分析得到了新的后续观测（高分辨率光学和近红外光谱、自适应光学成像和散斑干涉测量）以及通量质心分析的补充。其中11个（KOI-0571.05，1422.04，1422.05，2529.02，3255.01，3284.01，4005.01，4087.01，4622.01，4742.01和4745.01）我们表明它们是真正的行星的可能性远远大于假阳性，置信水平为99.73%（3 sigma）或更高。对于KOI-4427.01，置信水平约为99.2%（2.6 sigma）。通过对GKM主星的精确描述，得到的行星半径范围为1.1 ~ 2.7 R_Earth。所有12个物体都被确认在HZ中，其中9个小到足以成为岩石。排除其中三个之前已经被其他人验证过的，我们的研究使HZ中已知的岩石行星数量增加了一倍。KOI-3284.01（Kepler-438 b）和KOI-4742.01（Kepler-442 b）是迄今为止发现的最类似于地…
2015-01-07 astro-ph.EP
Habitable Worlds Observatory Living Worlds Working Group: Surface Biosignatures on Potentially Habitable Exoplanets
NASA Ames Research Center（美国国家航空航天局艾姆斯研究中心）；University of Washington（华盛顿大学）；University of Michigan（密歇根大学）；NASA Goddard Institute for Space Studies（美国国家航空航天局戈达德太空研究所）；Cornell University（康奈尔大学）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；University of Bern（伯尔尼大学）；Ludwig-Maximilian University of Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；IRSOL, Universita Svizzera italiana（瑞士意大利大学太阳观测研究所）；Goddard Space Flight Center（戈达德太空飞行中心）；Purdue University（普渡大学）；Nagoya University（名古屋大学）；University of Rhode Island（罗德岛大学）；Northern Arizona University（北亚利桑那大学）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）；Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）
HWO旨在通过检测行星表面生物色素寻找生命迹象，需高信噪比和多通道冠状镜以提高效率。
2026-01-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
An upper limit on the ratio between the Extreme Ultraviolet and the bolometric luminosities of stars hosting habitable planets
在不同光谱类型恒星的经典宜居带中已经发现了大量的类地行星，预计在不久的将来会发现许多类地行星。然而，由于缺乏对大气特性的了解，这些行星的周围环境是未知的。已知来自恒星的足够量的极紫外线（EUV）辐射可以驱动氢的流体动力外流，这可能会将较重的物种从行星的大气中拖走。如果质量损失率足够高，那么大量的挥发物就会逃逸，导致行星变得不适合居住。考虑到能量有限的流体动力学质量损失与逃逸率，导致氧逃逸alongwith氢，我提出了一个上限之间的比例的EUV和恒星的辐射热光度限制了他们周围的行星的可居住性。将这个限制应用于拥有已知极紫外光度的行星恒星，意味着许多M型恒星周围不应该有可居住的行星。
2016-03-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Starshade Rendezvous: Exoplanet Orbit Constraints from Multi-Epoch Direct Imaging
在{ \it Nancy Grace Roman Space Telescope}上增加一个外部星罩，将能够直接对在$\sim$ 1 AU轨道上运行的地球半径行星进行成像。将任何探测到的行星归类为类地行星需要光谱学来表征其大气层，并需要多时期成像来追踪其轨道。我们在这里考虑的能力，Starshade Renaissance探测器约束直接成像类地行星的轨道。这一拟议任务的目标清单包括最适合直接成像的16颗邻近恒星。遮光罩飞行任务的视野受到太阳排斥角的限制，导致在两年的飞行任务中有四个观测窗口。我们发现，对于可居住区的行星轨道，在四个观看机会期间至少检测到三次，它们的半长轴测量的中位精度为7 mas，或中位分数精度为3%。在96.7%的情况下，可调带行星可以被正确识别，假阳性率为2.8%。如果使用更保守的标准进行宜居带分类（95%的概率），误报率下降到接近零，但只有81%的真正的类地行星被正确分类为居住在宜居带。
2021-01-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
Keeping M-Earths Habitable in the Face of Atmospheric Loss by Sequestering Water in the Mantle
地球地幔和地表之间的水循环以前曾被建模并外推到岩石系外行星，但这些研究忽略了宿主恒星。M型矮星比类太阳恒星更常见，至少有可能拥有温带岩石行星（M型地球）。然而，M矮星在其整个生命周期都很活跃;特别是，在其早期演化过程中的X射线和极紫外线（XUV）辐射会导致轨道行星上的大气层迅速流失。到达M-地球的辐射热通量增加导致更温暖，更潮湿的上层大气，而XUV辐射可以光解水分子并驱动氢和氧逃逸到太空。在这里，我们提出了一个耦合模型的深水循环和水流失到空间的M-地球，以探讨这些行星是否可以保持宜居，尽管他们的挥发性演变。我们使用一个循环参数化占地幔脱气对海底压力的依赖，再气化对地幔温度的依赖，以及水对地幔粘度和热演化的影响。我们假设M矮星的XUV辐射随时间呈指数下降，能量有限的水损失效率为30%。我们探讨了循环和空间损失对行星水库存和水分配的影响。行星表面因损失而变干可以再水化，只要地幔中有足够的水，一旦损失率在以后降低，就可以脱气。对于给定的失水率，关键参数是早期的地幔翻转时间尺度：如果地幔翻转时间尺度比失水时间尺度长，那么地球可能会保留一些水。
2020-06-17 astro-ph.EP
Reassessment of Kepler's habitable zone Earth-like exoplanets with data-driven null-signal templates
本研究提出基于数据驱动的零信号模板（NST）改进系外行星候选体的误报概率估计，重新评估47个开普勒宜居带类地候选体，识别出29个高置信候选体，并指出开普勒186f等可能为误报。
2025-09-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Photosynthetic exergy I. Thermodynamic limits for habitable-zone planets
Università di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；INFN, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）；INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte（意大利国家天体物理研究所卡波迪蒙特天文台）；Università di Roma Tor Vergata（罗马托维加塔大学）
本文提出一个辐射热力学框架，量化恒星辐射在行星表面最大有用功，推导基于火用的光合作用功率和长波吸收截止边界，并应用于FGK和M型恒星周围类地行星，发现单光子放氧光合作用在FGK恒星附近近红外波段可行，而在M矮星附近蓝移，且M矮星因光子数少和短波火用分数低而光合潜力受限。
2026-02-24 astro-ph.EP
Exoplanet Biosignatures: Understanding Oxygen as a Biosignature in the Context of Its Environment
在这里，我们回顾环境背景下可以用来解释O2是否是一个生物特征在太阳系外行星观测。本文建立在Schwieterman等人（2017）讨论的当前生物特征研究概述的基础上，并提供了生物特征识别和观察的深入，跨学科的例子，作为Catling等人描述的生物特征评估一般框架的发展基础，（2017年）。O2是一种潜在的强生物特征，最初被认为是高丰度生命的明确指标。我们描述了生命与早期地球环境的共同进化，以及在行星环境中源和汇的相互作用如何可能导致数十亿年来抑制O2释放到大气中，这是生物产生的O2的假阴性。假阳性也是可能的，最近的研究表明，在没有生物圈存在的情况下，系外行星环境中可能产生相对高丰度的大气O2的潜在机制。这些研究表明，在选择生物特征搜索目标时，应考虑可能增加假阴性的行星特征。同样，我们解释在系外行星大气中观察到的O2的能力也取决于环境背景，以排除假阳性机制。我们描述了未来对O2和行星环境的光度，光谱和时间依赖性观测，这可以增加我们对任何观测到的O2是生物特征的信心，并有助于将其与潜在的假阳性区分开来。通过观察和了解O2在其行星背景下，我们可以增加我们的信心，在远程探测生命，并提供了一个模型，为其他拟议的生物特征的生物特征的发展。
2017-05-22 astro-ph.EP
Atmospheric Beacons of Life from Exoplanets Around G and K Stars
目前，开普勒任务、哈勃太空望远镜和大型地面望远镜对数千颗太阳系外行星的探测和定性爆炸式增长，开启了寻找具有适合维持生命的条件的类似地球的系外行星的新时代。随着更多地球大小的系外行星在不久的将来被发现，我们很快就有机会确定可居住的世界。以我们目前的能力可以探测到哪些来自可居住行星的大气生物特征气体？从富含氮氧的地球型系外行星探测常见的生物特征，包括分子氧（O2）、臭氧（O3）、水蒸气（H2O）、二氧化碳（CO2）、一氧化二氮（N2O）和甲烷（CH 4），需要用最大的太空望远镜进行数天的积分时间，因此对目前的仪器来说非常具有挑战性。在本文中，我们建议使用强大的发射从旋转振动带的一氧化氮，羟基和分子氧作为签名的氮，氧，和水丰富的大气的地球型系外行星突出的磁性活动，从年轻的G和K主序星。来自这些生命的基本化学先决条件的信号，我们称之为生命的大气信标，创造了一个独特的机会，可以在即将到来的NASA任务中对地球大小的系外行星进行直接成像观测，具有高信噪比和低光谱分辨率。
2018-01-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Age Aspects of Habitability
恒星的宜居带被定义为一个轨道范围，在这个范围内，岩石行星的表面可以支持液态水。推动寻找宜居行星的最有趣的问题是它们是否有生命。但是行星的年龄对它的可居住性重要吗？如果我们将适居性定义为行星孕育生命的能力，那么可能不是。毕竟，地球上的生命在其形成后仅在大约8亿年内发展起来。然而，如果我们将可居住性定义为我们在系外行星表面探测生命的能力，那么年龄就成为一个关键参数。只有当生命进化到足够复杂的程度，足以在行星尺度上改变其环境时，我们才能通过其在大气中的印记--即生物特征--来远程探测到它。据我们所知，光合作用中的氧气是生命发达的最显著指标。但在宜居带的行星上，光合作用的开始可能需要比行星年龄长得多的时间。了解行星的年龄对于制定一项寻找携带复杂（发达）生命的系外行星的战略是必要的-许多已确认的潜在可居住行星太年轻（绕第一星族恒星运行），可能没有足够的时间发展和/或维持可探测到的生命。在过去的十年中，许多围绕古老的（9-13 Gyr）贫金属星族II恒星的行星被发现。这样的行星有足够的时间发展必要的化学反应链，如果位于宜居带，可能携带可探测到的生命。这些古老的行星应该是寻找地外生命的主要目标。
2016-03-23 astro-ph.EP
Multicolour Validation of Two Temperate Mini-Neptunes Around M-dwarf Habitable Zones
Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利群岛天体物理研究所）；Universidad de La Laguna（拉帕鲁纳大学）
通过多色光度 transit 观测验证两个 M 矮星宜居区候选行星，确定其轨道和物理参数，并为未来大气研究提供基准。
2026-03-17 astro-ph.EP
Detecting Land with Reflected Light Spectroscopy to Rule Out Waterworld O$_2$ Biosignature False Positives
本文提出利用反射光光谱探测系外行星陆地，以排除水世界O2生物特征假阳性，并论证HWO望远镜在可见光/紫外波段可可靠探测类地陆地，需约8米孔径。
2025-09-10 astro-ph.EP
A Geologically Robust Procedure For Observing Rocky Exoplanets to Ensure that Detection of Atmospheric Oxygen is an Earth-Like Biosignature
在接下来的几十年里，天体生物学界将争论第一次在系外行星$'$的大气中观察到氧气是否意味着生命，因此现在建立收集和解释这些数据的程序至关重要。我们提出了一个逐步的观测策略，使用氧气作为一个强大的生物特征，优先考虑系外行星的目标和设计未来的观测。它被认为是避免行星缺乏陆上风化的大陆，这将意味着地球化学循环与地球$'$的显着不同，排除使用氧气作为生物标志。该策略从最容易获得的数据开始：半长轴和恒星光度，以确保居住在宜居带;恒星XUV通量，以确保系外行星可以保留次级（除气）大气。接下来，高精度的质量和半径信息应该与高精度的恒星丰度数据相结合，以限制系外行星$'$的水含量;那些与小于0.1重量%的H $_{2}$ O不相容的可以被降低优先级。然后，反射光度法或低分辨率透射光谱法应确认光学薄的大气。随后的长持续时间、高分辨率透射光谱应寻找氧气，并确保水蒸气和CO $_{2}$仅以低水平（10 $^{2}$ -10 $^{4}$ ppm水平）存在。假设发现了氧气，要将其归因于生命，需要艰难地获取系外行星的详细的多光谱光变曲线，以确保地表土地和水。没有达到这些步骤的系外行星可能是适合居住的，甚至有可观察到的生物氧，但应该被排除在外，因为氧不能明确地归因于生命。我们展示了太阳系、55 CNC系统和TRAPPIST-1系统的情况，其中只有地球和TRAPPIST-1 e成功地通过了我们的程序。
2020-06-12 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Photochemistry of Anoxic Abiotic Habitable Planet Atmospheres: Impact of New H$_2$O Cross-Sections
我们提出了一个研究的非生物适居行星与缺氧的CO $_2$ -N $_2$大气的光化学。这些世界是早期地球、火星和金星以及类似系外行星的代表。H $_2$ O光解离通过产生活性OH控制这些世界的大气光化学，这主导了大气痕量气体的去除。近紫外（NUV; H $>200$的吸收截面在OH的产生中起着巨大的作用;这些截面迄今为止在可居住温度（$<373$ K）下还没有测量过。我们提出的第一次测量NUV H $_2$ O吸收在$292$ K，并表明它吸收的数量级比以前假设的。为了探索这些新的截面的影响，我们采用了光化学模型，我们首先相互比较它与其他两个和解决过去的文献分歧。由于这些更高的截面，OH的产生增强，导致CO和O $_2$的有效重组，相对于过去的预测，抑制了两个数量级，并消除了O $_2$作为太阳型恒星周围生物特征的低释气“假阳性”情况。增强的[OH]增加了还原剂到表面的雨出，与前生物化学有关，也可能抑制CH $_4$和H $_2$ ;后者取决于还原剂的埋藏是否被抑制在下面的行星上，就像非生物世界所争论的那样。虽然我们专注于CO $_2$丰富的世界，我们的结果是相关的缺氧行星一般。总的来说，我们的工作通过提供关键的新H $_2$ O截面和解决文献中过去的分歧来推进光化学模型的最新发展，并表明在岩石系外行星大气中检测光谱活性痕量气体（如CO）可能比以前考虑的更具挑战性。
2020-05-22 astro-ph.EP
The Role of Atmospheric Exchange in False-Positive Biosignature Detection
土星的土卫六接收挥发物进入其大气层的顶部，包括原子氧，来源于土卫二上的冰火山。从一个天体到另一个天体的类似类型的大气交换，例如来自TRAPPIST-1 d的O2和O3，可以被引入TRAPPIST-1 e的高层大气，并可能被解释为生物特征。我们模拟这种潜在的假阳性的生活在TRAPPIST-1 e，通过应用外部涌入的水和氧气进入大气层的顶部，使用耦合的1-D光化学气候模型（Atmos），预测大气成分。此外，还利用詹姆斯·韦伯空间望远镜、起源空间望远镜、可居住系外行星天文台和大型紫外/光学/红外探测器的行星光谱发生器进行了合成光谱观测，以测试在存在非生物和生物表面甲烷通量的情况下非生物产生的O2和O3的可探测性。我们确定，触发检测非生物O2/O3所需的任何这些天文台的材料的传入通量是超过两个数量级（1 E12分子/cm 2/s）以上的物理上合理的。
2022-05-31 astro-ph.EP
GJ 581 update: Additional Evidence for a Super-Earth in the Habitable Zone
我们对Forveille等人（2011）提出的GJ 581的显着扩展的HARPS 2011径向速度数据集进行了分析。我们的分析得出了与恒星宜居带中存在超级地球质量行星的证据截然不同的结论。只有在从他们的模型中去除一些离群值并重新调整修剪后的RV集之后，我们才能重现他们报告的χ_v^2和RMS值。一套4000个开普勒模型的N体模拟都导致了不稳定的系统，并揭示了他们报告的3.6σ检测到GJ 581 e的偏心率e=0.32与系统的动力学稳定性明显不相容。此外，他们的开普勒模型，当只在观测的时间基线上积分时，显著增加了χ_v ^2，并证明了在建模这个系统时需要包括非开普勒轨道岁差。我们发现，一个四行星模型，所有的行星在圆形或近圆形轨道上提供了一个很好的自洽适合他们的RV数据，也导致在一个非常稳定的配置。四行星全圆轨道模型的残差周期图显示了显着的峰值，表明该系统中还有一颗或多颗行星。我们的结论是，目前的240点HARPS数据集，在其整体分析，并与完全自洽的稳定轨道建模，本身并提供了显着的支持，第五个信号的数据与周期接近32天。该信号的误报概率<4%，并且与最小质量为2.2地球质量的行星相一致，该行星在0.13天文单位处的恒星宜居带中垂直轨道运行，行星表面上的液态水是一种明显的可能性
2012-07-18 astro-ph.EP
Validation of small Kepler transiting planet candidates in or near the habitable zone
美国宇航局开普勒任务的一个主要目标是建立潜在的宜居地球大小的行星（eta地球）的频率。相对而言，很少有被任务确定的候选者可以通过动态测量它们的质量来确认它们是岩石。在这里，我们报告了一项使用BLENDER技术在统计上验证其中18个行星的努力，通过显示它们是真正行星的可能性远远大于假阳性。我们的分析结合了后续观测，包括高分辨率光学和近红外光谱，高分辨率成像，以及开普勒观测本身的通量质心分析信息。虽然这些候选者中有许多已经被其他人验证过，但报告的置信度通常忽略了行星可能会在同一视线上经过与目标不同的恒星的可能性。如果是这样的话，一颗看起来小到足以成为岩石的行星实际上可能要大得多，因此从可居住性的角度来看就不那么有趣了。我们在这里考虑到了这一点，并且能够在99.73%（3 sigma）或更高的显著性水平上验证我们的15个候选人，而其他三个候选人的置信度略低。我们使用现有的地面观测的GKM主机恒星的特点，并提供更新的参数的行星，与0.8和2.9地球半径之间的大小。其中7颗（KOI-0438.02、0463.01、2418.01、2626.01、3282.01、4036.01和5856.01）有超过50%的机会小于2个地球半径，并位于其主星的宜居带。
2017-11-03 astro-ph.EP
The effect of lightning on the atmospheric chemistry of exoplanets and potential biosignatures
本文通过实验室放电实验、光化学模拟和辐射传输模拟，研究闪电对系外行星大气化学及生物标志物的影响，发现闪电可增强NO、NO2等光谱特征，并可能掩盖臭氧信号，从而影响系外行星生命探测中假阳性和假阴性的判断。
2024-02-21 astro-ph.EP
Detecting bio-markers in habitable-zone earths transiting white dwarfs
对经过主序星的宜居带地球质量系外行星的大气层进行定性，更不用说探测其大气层中的生物标志物，即使在未来的设施中也将是一项挑战。已经注意到，白矮星（WD）有长寿的宜居带，并且大部分WD可能拥有行星。我们指出，在过境的地球质量的行星在WD，行星的大气传输光谱获得了更高的对比度在恒星背景相比，主序星主机，因为小表面积的WD。现今地球大气中最突出的生物标志物是分子氧，它在WD过境时通过其在~0.76微米处的A波段吸收很容易检测到。一个可能维持生命的类地行星可以通过收集一个合适的大约500个WD的样本，然后用小型望远镜对它们进行观测来发现。如果发现这样的凌日现象，用詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）在160次2分钟凌日的总曝光时间约5小时内，就可以探测到行星大气透射光谱中的O_2吸收。使用其他示踪剂，如水蒸气和CO_2，来描述行星大气的特征将容易得多。我们通过模拟JWST可能获得的传输频谱来展示未来的发现空间。
2013-08-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Extreme hydrodynamic losses of Earth-like atmospheres in the habitable zones of very active stars
目标。在这封信中，我们计算了第一次完整的跨音速流体动力逃逸的类地大气。我们考虑的情况下，地球质量的行星与大气成分相同，目前的地球轨道在1 AU周围的年轻和非常活跃的太阳质量恒星。方法.为了模拟高层大气，我们使用了Kompot代码，这是一个计算行星高层大气物理结构的第一原理模型，考虑到流体动力学以及在行星高层大气中发生的主要化学和热过程。这个模型使我们能够计算一维垂直结构的大气作为输入的高能量光谱的年轻和活跃的太阳。结果大气具有跨音速流体动力学帕克风的形式，其在我们的计算域的上边界处具有超过逃逸速度的流出速度。流出的气体主要由原子氮和氧以及它们的离子当量组成，并且具有20%的最大电离分数。质量外流速率为1.8x10^9 g·s^-1，这将在不到100万年的时间内侵蚀掉现代地球的大气层。结论.这种极端的质量损失率表明，当行星在一颗非常活跃的恒星的宜居带内运行时，不可能形成类似地球的大气层。相反，这样的大气层只能在恒星的活动降低到低得多的水平后形成。这发生在地球早期的大气层中，可能是由其他气体如二氧化碳主导的。由于恒星活动衰变所需的时间高度依赖于其质量，这对于理解围绕低质量恒星运行的行星可能形成的时间尺度非常重要。
2019-04-01 astro-ph.EP
