Toward Alternative Earths' Habitability of Solar System Bodies at Earth's Orbit
本研究评估了迁移至地球轨道的太阳系天体，发现火星最可行，土卫六有长期潜力，为行星工程和人类生存提供新思路。
2025-09-08 astro-ph.EP
Migration processes in the Solar System and their role in the evolution of the Earth and planets
本文研究太阳系及系外行星系统中星子迁移，通过数值模拟揭示地球和金星快速增质及水来源，认为地球海洋水量可能来自冰线外的天体输送。
2023-09-01 astro-ph.EP
Dynamics of escaping Earth ejecta and their collision probability with different Solar System bodies
有人认为，在大撞击中加速的地球地壳物质向行星际空间的喷射可能导致地球与太阳系其他天体之间的生物物质交换。在本文中，我们分析的命运碎片从地球上喷出的大量测试粒子的动力学数值模拟的手段。这使我们能够确定喷出物与太阳系其他行星碰撞的概率和条件。我们还估计了粒子在被喷射后作为时间的函数落回地球的数量。我们发现，在一般情况下，地球喷出物与金星和月球的碰撞率，以及回落率，与文献报道的结果是一致的。通过考虑比以前所有计算中更多的粒子，我们还直接确定了与火星的碰撞概率，并首次计算了与木星的碰撞概率。我们发现，与火星的碰撞概率是大于碰撞截面估计先前报道确定的值。
2011-08-17 astro-ph.EP
Was Earth's water acquired locally during the earliest phases of the Solar System formation?
本文通过计算化学方法，利用水冰结合能的高斯分布模型，提出地球水可能在太阳系形成早期于原太阳星云雪线内就地获得，无需外部输送。
2025-07-05 astro-ph.EP
Solar Radiation Pressure Resonances in Low Earth Orbits
这项工作的目的是突出与太阳辐射压力有关的轨道共振在低地球轨道上可能发挥的关键作用。我们回顾了相应的文献，并提供了一个分析工具来估计最大偏心率，可以实现良好的初始条件。然后，我们将简化模型与更全面的动力学模型所获得的结果进行比较。该分析具有重要的意义，不仅从理论角度来看，因为它表明过去低估了某些共振的作用，而且从实际角度来看，从寿命终了卫星被动离轨解决办法的角度来看也是如此。
2017-09-28 astro-ph.EP
Estimation of solar illumination time on the earth by an analytical model: a fertile scenery for to teach physics
本文提出了一个计算一年中任何时间和任何纬度的地球光照时间的解析模型，该模型假定黄道面为常数，光束为平行线，地球为球形，地球的平移运动为均匀的圆形，这个模型也展示了天文学的背景，教师可以借此教授基础物理学。它是通过运动之间的关系建立的，通过分析波前光的平移和旋转，找到了地球上的光照带，并估算了地球匀速圆周运动时特定纬度上的光照时间。本模型与澳大利亚地球科学局的数值结果进行了比较，发现最大感知误差为1.6%，该值主要归因于该模型中的圆形轨迹与真实椭圆轨迹之间的差异。在不使用球面三角学的情况下，获得了一个分析模型，该模型可以非常接近地估计一年中任何时候和地球上任何纬度的太阳照射时间，该模型为研究物理学的基本方面提供了真实的背景。
2012-10-12 astro-ph.EP
On the Formation of Super-Earths with Implications for the Solar System
我们首先考虑如何在一个原行星盘的湍流水平影响的形成位置，为观测到的近在太阳系外的超级地球。我们发现，一个原行星盘，包括一个死区（低湍流区域）有实质上更多的材料在磁盘的内部部分，可能允许在原位形成。为了使死区在磁盘的整个寿命期间持续，需要活性层表面密度足够小，<100 g/cm^2。通过死区的迁移可能非常缓慢，因此超级地球形成后通过死区向恒星迁移的可能性较小。对于完全湍流盘，没有足够的材料用于原位形成。然而，在这种情况下，超级地球可以在磁盘中更远的地方形成，并在合理的时间尺度上向内迁移。我们认为这两种形成机制在不同的行星系中起作用。这有助于解释观测到的超级地球密度的大范围变化，因为形成位置决定了组成。此外，我们推测超级地球可能在我们的太阳系内部形成，并清除了水星轨道内部区域的物质。如果在最后的气盘吸积过程中气盘足够冷，超级地球可以穿过气盘并落入太阳。虽然满足所有这些要求肯定是可能的，但我们并不指望它们在所有系统中都会出现，这可能解释了为什么太阳系在缺乏超级地球方面有些特殊。
2016-03-26 astro-ph.EP
A planet or primordial black hole in the outer region of the Solar system and the dust flow near Earth orbit
本文研究了太阳系外缘可能存在的被捕获行星或原初黑洞对尘埃粒子的引力散射作用，发现该过程可将尘埃转移至地球轨道，其计算流量与观测值相符，从而对天体参数和奥尔特云尘埃总量提出了联合限制。
2023-12-10 astro-ph.EP
Highly stable evolution of Earth's future orbit despite chaotic behavior of the Solar System
由于太阳系的混沌性质，其动态长期稳定性的问题只能在统计意义上回答，例如基于附近轨道的数值系综积分。不稳定性，包括灾难性的遭遇和/或涉及地球的碰撞，被认为是通过水星离心率（eM）的大幅增加而引发的，估计概率约为1%。然而，最近的研究表明，数值太阳系积分的统计数据对数值算法的精度和类型很敏感。在这里，我报告了计算要求很高的系综积分（N=1,600，初始条件略有不同）的结果，这些结果是基于8颗行星和冥王星在5 Gyr以上的完整运动方程，包括广义相对论的贡献，以前所未有的精度进行的。标准辛算法在高偏心轨道和近距离相遇时产生虚假结果，因此将其与专门为这些情况设计的适当Bulirsch-Stoer算法相结合。目前的研究产生了水星偏心率大幅增加的可能性，比以前的估计要小。引人注目的是，在两种情况下，水星在与金星或太阳相撞之前，继续在高偏心率轨道上运行（在达到eM值>0.93之后）8千万到1亿年。最重要的是，1,600个解决方案中没有一个导致未来与地球近距离接触或地球轨道不稳定。我的结论是，尽管太阳系的行为混乱，但地球的轨道在数十亿年的时间里是动态高度稳定的。
2015-08-19 astro-ph.EP
Toward a Deterministic Model of Planetary Formation VI: Dynamical Interaction and Coagulation of Multiple Rocky Embryos and Super-Earth Systems around Solar Type Stars
视向速度和凌日观测表明，太阳型恒星上的超级地球，其质量和周期可达~20 M_E和几个月，比那些质量为20 M_E的气体巨星更常见。在许多情况下，这些超级地球是多行星系统的成员，它们之间的相互动力学相互作用影响了它们的形成和演化。在本文中，我们修改了现有的数值人口合成方案，以考虑到原行星胚胎的相互作用，其不断发展的出生气盘，以及他们的密切散射和共振相互作用。我们表明，这是可能的一组紧凑的胚胎出现内部的冰线，生长，迁移，并聚集成紧密包装的车队，失速在其宿主恒星附近。在盘气耗尽后，它们经历轨道交叉、近距离散射和巨大撞击，形成多个岩石地球或超级地球，它们在约0.1AU的非共振轨道上运行，偏心率约为0.01 - 0.1。我们认为，大多数周期在几天到几周之间的难熔超级地球可能是通过这个过程形成的。这些超级地球与类海王星冰巨星的不同之处在于它们的紧凑尺寸和缺乏实质性的气体外壳。
2010-06-14 astro-ph.EP
Our Solar System Neighborhood: Three Diverging Tales of Planetary Habitability and Windows to Earth's Past and Future
该研究通过分析太阳系内金星、地球、火星三颗类地行星的基本特性及太阳演化对其演化路径的影响，提出三者的演化可作为行星宜居性研究的重要模板，助力构建更综合的宜居性研究方法。
2024-11-02 astro-ph.EP
Climate sensitivity to ozone and its relevance on the habitability of Earth-like planets
大气臭氧对大气温度结构有重要影响。然而，它并没有被包括在以前的研究增加太阳辐射对地球气候的影响。在这里，我们研究的气候敏感性的存在/不存在的臭氧与太阳强迫增加的全球气候模式的第一次。我们发现，臭氧的变暖效应增加了低层大气的湿度和地面温度。在相同的太阳辐照度下，平均地面温度比没有臭氧的模拟行星高7 K。因此，在较低的太阳辐照度下（1572 Wm^-2，而在没有臭氧的情况下为1647 Wm ^-2），就可以达到湿润温室阈值，即平流层中水蒸气变得丰富的状态。我们的研究结果表明，臭氧降低了类地行星保持宜居的最大太阳辐照度。
2019-01-09 astro-ph.EP
Nebula-Relay Hypothesis: Primitive Life in Nebula and Origin of Life on Earth
提出了关于地球生命起源的新模型---星云中继假说, 它是宇宙胚种论的修改版本. 在这个模型中, 作为宇宙``种子''的原始生命起源于太阳系的前身恒星系统中的生物化学过程, 并且在前身恒星死亡后充满整个原太阳星云. 地球生命的起源可以分为3个阶段: 太阳前身恒星的原始生命起源, 原太阳星云时期和太阳系形成与地球生命时期. 这个模型最主要的推论是原始生命(或其后裔)以及它们的化石存在于太阳系内各种天体之中.
2021-06-12 astro-ph.EP physics.pop-ph
A Review of Exoplanetary Biosignatures
我们回顾了该领域的系外行星的生物特征，主要集中在大气气相物种。由于缺乏类地行星大气的数据，一种常见的方法是从太阳系和早期地球的知识推断类地系外行星。因此，我们审查的主要过程（如大气光化学和传输）影响最常见的考虑物种（如O2，O3，N2O，CH4等）。在现代地球、早期地球、太阳系和类地系外行星的背景下。因此，我们认为这些物种在太阳系和更远的已知非生物来源。我们还讨论了与大气生物特征谱相关的可探测性问题，如谱带强度和独特性。最后，我们总结了当前航天局的路线图相关的生物特征科学在系外行星的背景下。
2017-10-11 astro-ph.EP
Organics in the Solar System
复杂的有机物现在普遍存在于陨石、彗星、小行星、行星卫星和行星际尘埃颗粒中。这些有机物的化学组成和可能的来源。具体来说，我们讨论了太阳系有机物和复杂的有机物合成在恒星演化的后期阶段之间的可能联系。最后讨论了地外有机物对地球生命起源的影响以及地球上存在原始有机物的可能性。
2019-01-15 astro-ph.EP
Iron isotope anomalies and the origin of the Earth
Max Planck Institute for Solar System Research（马克斯·普朗克太阳系研究所）
研究通过高精度铁同位素数据揭示地球mantle的铁来源并非CI球粒陨石，排除了太阳系外迁移碎石的形成模型，支持地球在太阳系内通过层级增长形成。
2026-03-22 astro-ph.EP
The influence of Jupiter, Mars and Venus on Earth's orbital evolution
在未来的几年里，很可能会发现第一个潜在的类地行星围绕其他恒星运行。一旦发现，这些行星的特征将在确定哪些行星将被选为寻找太阳系以外生命的第一个目标方面发挥至关重要的作用。因此，我们必须能够衡量影响潜在行星可居住性的各种因素的相对重要性，以便最好地集中搜索。在这一过程中需要考虑的众多因素之一是所讨论的系外地球的气候变化。在太阳系中，地球的长期气候是由几个因素驱动的，包括生命对我们大气层的影响，以及太阳光度的时间演变。太阳系中其他行星的引力影响增加了一个额外的复杂性，驱动了米兰科维奇循环，这些循环被认为是导致过去几百万年来主导地球气候的一系列冰川和间冰期的原因。在这里，我们提出了三套集成的初步结果，一起研究太阳系建筑对地球的米兰科维奇循环的影响。我们分别考虑木星、火星和金星的影响，它们都对地球轨道演化的作用力有贡献。我们的研究结果说明了一个给定的行星系的结构的微小变化如何导致其中行星的潜在可居住性发生显着变化，并且是开发一种方法的重要的第一步，通过这种方法可以描述我们太阳系以外行星上气候变化的性质。
2017-08-11 astro-ph.EP
The composition of Solar system asteroids and Earth/Mars moons, and the Earth-Moon composition similarity
在月球形成的典型巨型撞击场景中，月球的大部分物质都来自撞击物。因此，任何地球-撞击物的成分差异都应该对应于可比较的地球-月球成分差异。对月球岩石的分析显示，地球和月球的成分非常相似，这对巨型撞击的假设提出了挑战，因为撞击物被认为与它们撞击的行星在成分上有很大的不同。在这里，我们使用了一个大型的140模拟集，以表明撞击物的组成可能非常类似于它们撞击的行星;在$4.9\%$ - $18.2\%$（$1.9\%$ - $6.7\%$）的情况下，月球的组成与$Δ^{17}O<15$（$Δ^{17}O<6$ ppm）的观测结果一致。这些发现表明，地月组成的相似性可以解决，因为从原始的地球撞击物组成的相似性。请注意，虽然我们发现建议的竞争模型的可能性非常高的质量比的影响（产生显着的地球撞击物成分混合）是可比的（$<6.7\%$），这种情况下还需要额外的微调要求非常快速旋转的地球。使用相同的模拟，我们还探索了巨型撞击形成的火星卫星以及灶神星状小行星的组成。我们发现火星-月球的成分差异应该很大，但如果月球是被捕获的小行星，则比预期的要小。最后，我们发现，在我们的模拟中，剩余的星子（“小行星”）经常分散远离其初始位置，从而可能解释灶神星小行星的当前位置和组成之间的不匹配。
2017-04-17 astro-ph.EP
Earthshine as an Illumination Source at the Moon
在月球夜晚，地球光照是月球表面自然照明的主要来源，并且在永久阴影区域内的位置永远不会接受阳光直射。因此，地照可能使探索月球上隐藏在太阳照射之外的区域成为可能。来自地照的热通量也可能影响最冷地区挥发物的运输和冷捕集。在这项研究中，地球的光谱辐射在月球上使用一套地球光谱模型使用虚拟行星实验室（VPL）的三维建模能力。在月球上，来自地球的宽带半球形辐照度接近0相位，约为每平方米0.15瓦，太阳反射和热发射的贡献相当。在模拟的时间范围内，跨越两个月球，地球的热辐照变化小于几毫瓦每平方米的云的变化和从南到北的运动的子观测位置的结果。在太阳波段，地球在相位角为0.7微米的日平均光变曲线，靠近众所周知的植被“红边”，地球反射的太阳辐射显示出明显的日调制，这是由于投影陆地的纵向不对称性以及云的分布。< 60 degrees is well fit using a Henyey Greenstein integral phase function. At wavelengths >本文提出了一种简单的可调系数公式，用于估算地球在月球上的半球辐照度随波长、相位角和子观测者坐标的变化。它表明，地照是足够明亮，作为一个自然的照明源，从月球表面的光学测量。
2019-03-30 astro-ph.EP
The HARPS search for southern extra-solar planets XVIII. An Earth-mass planet in the GJ 581 planetary system
已知GJ 581行星系拥有三颗行星，包括两颗横跨其宜居带的超级地球行星。我们在此报告探测到另一颗行星- GJ 581 e-最小质量为1.9 M地球。它的周期为3.15天，是该系统最内侧的行星，凌日概率约为5%。我们还纠正了我们以前对GJ 581 d（最外层行星）轨道周期的混淆，由于时间跨度的延长和更多的测量，它具有一年的别名。修正后的周期为66.8天，其半长轴位于低质量恒星的宜居带内。4行星系统的动力学稳定性对轨道平面倾角施加了上限。行星的质量不能超过其最小质量的1.6倍。
2009-06-15 astro-ph.EP
A near-Sun Solar System Twilight Survey with LSST
我们提出了一个LSST太阳系近太阳调查，在黄昏时分实施，延长LSST的季节性范围，以其最大的新鲜天空是在大约50平方度每晚（1500平方英尺）。°的由于地球的会合运动，东方早晨的天空中的可观测天空以相同的速率丢失到西方傍晚的天空中。通过在远西和远东建立近地平线围栏柱警戒线，我们解决了太阳系科学用例（包括近地天体，内部地球天体，潜在危险的小行星，地球特洛伊，近太阳小行星，掠日彗星和休眠彗星），并提供了LSST将在每个调查领域内的瞬态和可变物体的第一次和最后一次观察。这一拟议的近地太阳勘测还将最大限度地与拟议的近地天体摄影航天器的观测场重叠，近地天体摄影航天器将驻扎在地球的L1拉格朗日点，并与太阳进行近正交的勘测。这将使LSST能够偶然跟踪近地天体摄像机目标，反之亦然（以及欧几里得等飞行任务的目标），并将大致对应于地球的L4和L5区域。
2018-12-02 astro-ph.EP
The HARPS search for southern extra-solar planets XXXV. Super-Earths around the M-dwarf neighbors Gl433 and Gl667C
人们发现M矮星经常有轨道周期短的超级地球行星。这样的恒星因此是在太阳附近寻找岩石或海洋行星的首选目标。在最近的一篇论文（Bonfils et al. 2011）中，我们宣布在M1.5V恒星Gl 433和Gl 667 C周围分别发现了1颗和2颗低质量行星。我们用拉西拉天文台ESO~3.6-m望远镜上的HARPS摄谱仪从该仪器的保证时间观测计划期间获得的观测结果中发现了这些行星。我们已经获得了额外的HARPS观测这两颗恒星，分别为67和179径向速度测量G1 433和G1 667 C，并在这里提出的轨道分析，这些扩展的数据集和我们的主要结论这两个行星系。这三颗行星之一的G1 667 Cc质量仅为M2. sin（i）~ 4. 25 M_地球，其轨道位于其主星的中心宜居带。它从G1667 C接收的恒星能量比地球从太阳接收的能量少10%。然而，如果主星是M矮星或类太阳恒星，宜居带中的行星演化可能会非常不同，而不必质疑水的存在。另外两颗行星Gl 433 b和Gl 667 Cb的M2.sin（i）都是约5.5 M_地球，周期约为7天。这两颗恒星的径向速度测量包含更长的时间尺度信号，我们拟合为更长周期的开普勒。对于Gl 433，该信号可能起源于磁循环，而对于Gl 667 C，需要更长的时间跨度来得出结论。G1433的金属丰度接近太阳能，而G1667 C为贫金属，[Fe/H] ~-0.6。这加强了最…
2012-02-11 astro-ph.EP
On The Geological Time Evolution of Volcanism in the Inner Solar System
我们从地球物理和生物物理两个方面研究了地球和其他内太阳系行星体（水星、月球、火星和金星）火山作用的地质时间演化。地球和其他行星上的大火成岩省的记录表明，在地质时间尺度上，存在着主要火山活动的增加、减少和停止阶段。我们扩大了现有的基于地球观测的火山爆发强度测量尺度，以适应强烈和极端的火山活动。根据太阳系内部的相关数据，发现岩石行星物体的质量与内部热量的大小、大火成岩省的出现和主要火山活动的持续时间有关。内部热量的大小也可能决定了这些行星物体中火山活动的强度。地球和火星火山活动的时间演化可能影响了这些行星上生命的起源和生物进化。
2020-05-27 astro-ph.EP
The Earth-Moon system as a typical binary in the Solar System
地球和月球的固体胚胎，以及海王星外的双星，可能是由于稀薄凝聚体的收缩而形成的，这是双星的母体。形成卫星系统所需的凝聚角动量主要是在两个稀薄凝聚碰撞时获得的。地月系统的母凝聚质量最小值约为地球质量的0.02。除了主碰撞之后形成了地球和月球胚胎的母凝聚体之外，母凝聚体与另一个凝聚体之间可能还有另一次主碰撞。第二次主要碰撞（或一系列类似的碰撞）可能会改变地球的倾斜。根据与胚胎碰撞的微行星的偏心率，月球在固体积累阶段可以获得其质量的0.04-0.3倍，而成长中的地球的质量增加了10倍。
2016-07-24 astro-ph.EP
The Moon-forming Impact as a Constraint for the Inner Solar System's Formation
本文利用月球形成对卵石吸积模型施加约束，指出其概率极低且无法解释地月成分差异，从而支持内太阳系类地行星由混沌碰撞增长形成。
2024-11-22 astro-ph.EP
Solar dynamo as host power pacemaker of the Earth global climate
众所周知，所谓的太阳能起搏器问题与太阳对基本地球物理过程的能量影响的某些隐藏但关键的机制有关，是现代气候学的主要和令人困惑的问题之一。这一机制的“轨迹”长期以来在日地物理学的各种问题中表现出来，特别是在气候学中，太阳-气候变率被稳定地观测到。然而，在太阳活动周期中，太阳能量（太阳辐照度或日射量）的微小变化能够引起天气和气候变化的机制仍然是未知的。我们分析了太阳气候变化的可能原因，集中一个人的注意力在太阳速跃层的磁通量的时间变化和地球磁场（Y分量）之间的强相关性的物理证实。我们提出了一个有效的太阳发电机-地球发电机连接机制，它扮演着太阳能起搏器的角色，地球全球气候。
2011-07-13 astro-ph.EP physics.geo-ph
Small Bodies Tell the Story of the Solar System: A Scientific Rationale for a Multi-Target Small Body Sample Return Program including the Earth-based Laboratory Analysis of Returned Samples
小天体是太阳系历史上不同时代的时间胶囊，从太阳系内最原始的物质到更大天体的进化碎片。小型天体样品返回计划是小型天体探测的一个重要组成部分，该计划应包括飞行任务和实验室分析的机会。
2020-07-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Formation of Super-Earth Mass Planets at 125-250 AU from a Solar-type Star
我们研究了在125-250天文单位围绕一颗太阳质量的恒星运行的冰冷的超级地球质量行星的形成途径。一套广泛的凝聚计算表明，1厘米至10米的微行星群可以在1-3 Gyr的时间尺度上形成超地球质量的行星。碰撞阻尼的0.01-100厘米颗粒在寡头增长是这些模拟的一个亮点。在某些情况下，阻尼启动了第二个失控的增长阶段，100-3000公里的原行星增长到超级地球的大小。我们的研究结果建立了初始条件和物理过程所需的超级地球行星在离主星很大的距离原位形成。对于HD 107146、HD 202628和HD 207129附近的尘埃盘，在80-150 AU处正在进行的超级地球形成可能会在碎片中产生间隙和其他结构。在太阳系中，要形成一颗小于300天文单位（大于1000天文单位）的行星X，需要一个中等（非常大）的原太阳星云。
2015-04-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Microlensing path parametrization for Earth-like Exoplanet detection around solar mass stars
本文提出了一种新的参数化方法来描述由类地系外行星围绕一颗质量为太阳质量的恒星构成的微透镜系统的碰撞参量u0和碰撞角α。我们提出了这样的系统的焦散拓扑结构，以及使用这样一个新的参数化产生的相关的光变曲线。在相同的点密度和精度的常规方法的基础上，我们得到的结果快5倍，发现类地系外行星。在这场光度天文学的大数据革命中，我们的方法将影响未来的任务，如WFIRST（NASA）和Euclid（ESA），以及它们的数据管道，为这类特定的微透镜事件提供快速而深入的系外行星探测，否则可能会丢失。
2018-09-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Unprecedented accurate abundances: signatures of other Earths?
140多年来，我们太阳的化学成分一直被认为是典型的太阳型恒星。我们对太阳相对于太阳双胞胎的高度微分元素丰度分析具有前所未有的精度（~0.01 dex），表明太阳具有特殊的化学成分，与太阳双胞胎相比，相对于挥发性元素，难熔元素消耗约20%。丰度差异与元素的冷凝温度密切相关。一项类似的行星巡天太阳类似物研究表明，这种特殊性也适用于与已知有近距离巨行星的太阳类似物的比较，而大多数没有探测到巨行星的太阳类似物显示出太阳丰度模式。太阳化学成分的特殊性可以解释为像我们自己的地球这样的类地行星形成的标志。
2009-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
MHD study of planetary magnetospheric response during extreme solar wind conditions: Earth and exoplanet magnetospheres applications
背景：恒星风和行星际磁场改变了行星磁层的拓扑结构。因此，直接暴露于恒星风的危险影响，例如对绕地球运行的卫星的完整性或系外行星的可居住性的影响，取决于空间天气条件。目的：这项研究的目的是分析类地磁层对各种空间天气条件和行星际日冕物质抛射的反应。计算了磁层顶间距、开闭场线边界和等离子体流向行星表面的流动。研究方法：我们使用球坐标系下的MHD程序PLUTO对恒星风的动压和温度以及行星际磁场强度和方向进行了参数化研究。所分析的参数范围从正常的空间天气条件到极端的空间天气条件，这些条件与太阳主序的当前和早期地球轨道上的日冕物质抛射相一致。此外，分析了亚阿文太阳风配置对地球和系外行星磁层的影响。结果如下：即使在超级日冕物质抛射期间，在赤道纬度的地球日侧，太阳风的直接降水也是极不可能的。另一方面，在沿着太阳主序的早期演化阶段，一旦太阳自转速率至少快了$5$倍（<4.4亿年），地球表面在日冕物质抛射期间直接暴露在太阳风中。如今，高轨道、地球同步轨道和中轨道的卫星在日冕物质抛射期间直接暴露于太阳风，因为地球日侧的部分轨道超出弓形激波的鼻部。
2022-03-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Sun-Earth-Moon Connection: II--Solar Wind and Lunar Surface Interaction
本文利用IAPIC动力学模型模拟太阳风—磁层—电离层—月球耦合，证明月球穿越地球磁尾时仍有离子抵达月面，空间风化与表面充电过程持续存在。
2023-08-09 astro-ph.EP physics.space-ph
Sun-Earth connection Event of Super Geomagnetic Storm on March 31, 2001: the Importance of Solar Wind Density
2001年3月29日，在NOAA太阳活动区9393（N20 W19）观测到了一次X1.7级耀斑和一次日冕日冕物质抛射，预计速度为942 km/s。当CME到达地球时，它引发了一场超级地磁风暴（以下简称超级风暴）。我们发现日冕物质抛射总是按照不同能量质子的强度-时间分布向地球方向移动。考虑L1点太阳风的延迟地磁效应，利用SYM-H指数，分析了2001年3月31日超级风暴主相的太阳风参数。根据SYM-H指数在超级风暴主位相期间的变化特征，将超级风暴主位相分为两个阶段。对比研究了引起这两部分的太阳风参数，发现除了南向磁场和太阳风速度外，太阳风密度对太阳风能量向磁层的传递起着重要作用。
2019-10-16 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Characterizing the Impact of Alfvén Wave Forcing in Interplanetary Space on the Distribution of near-Earth Solar Wind Speeds
本文利用近日动能通量观测和太阳风演化模型，论证了行星际空间中的阿尔文波强迫是产生近地最快非瞬态太阳风速度分布的主要加速机制，并表明太阳风阿尔文性可将近地观测统计映射至源区拓扑结构。
2025-04-25 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Solar axions as an energy source and modulator of the Earth magnetic field
我们表明，太阳速度跃层（对流区底部）磁场环向分量的时间变化与地球磁场（Y分量）之间存在很强的负相关性。假设的太阳轴子在外部电场或磁场中能转化为光子（逆普里马科夫效应），它可能是太阳对流带磁场调制地球磁场的工具。我们提出了“太阳发电机-地球发电机”连接的轴子机制，即在太阳核中形成的轴子的能量首先受到太阳速跃层磁场的调制（由于逆相干普里马科夫效应）并且之后在地球磁场的影响下在地球的液核中被吸收，从而起到能源和地球磁场调制器的作用。在这一机制的框架内，我们得到了轴子与光子耦合强度（ga_gamma约为5*10^-9 GeV^-1）和轴子质量（ma ~ 30 eV）的新估计。
2010-08-16 astro-ph.EP hep-ph physics.geo-ph
Empirical evidences for a planetary modulation of total solar irradiance and the TSI signature of the 1.09-year Earth-Jupiter conjunction cycle
利用1978年以来由ACRIM和PMOD卫星提供的太阳总辐照度（TSI）时间序列资料，对TSI时间序列进行了分析。我们发现行星引起的强迫和调制太阳活动的经验证据。功率谱和直接数据模式分析揭示了1.09年地球-木星合相周期的清晰特征，特别是在太阳活动周期23的最大值期间。这似乎表明，在太阳活动极大期，太阳的木星一侧稍微亮一些。当地球每1.09年穿过太阳-木星合线时，就会观察到这种效应。在TSI记录中观察到多个光谱峰，这些光谱峰与已知的行星谐波相一致，例如水星、金星、地球和木星之间的春季、轨道和会合周期：水星-金星春季潮汐周期（0.20年）;水星轨道周期（0.24年）;金星-木星大潮周期金星-水星会合周期（0.40年）;金星-木星会合周期（0.65年）;以及金星-地球春季潮汐周期（0.80年）。强有力的证据也发现了一个0.5年的TSI周期，这可能是由地球每年两次穿越太阳赤道平面驱动的，并可能表明纬度太阳光度不对称。由于春季和会合的行星周期似乎是本和TSI签名的振幅出现在太阳黑子周期最大值增强，我们推测，在年度和次年度尺度的引力和电磁行星太阳相互作用和内部非线性反馈可能调制太阳活动。引力潮汐力应该主要强调弹簧周期，而电-磁力可能与太阳摆动动力学有关，并将主要强调会合周期。
2013-07-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
The HARPS search for southern extra-solar planets XXXIV. Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-mass planets
我们报告的结果进行了为期8年的调查在拉西拉天文台与HARPS光谱仪探测和表征行星在超级地球和海王星质量制度。我们的恒星样本的大小和HARPS所达到的精度允许探测足够多的低质量行星，以研究其轨道要素的统计特性，主恒星金属丰度与行星质量的相关性，以及太阳型恒星周围行星系的出现率。对系统频率的可靠估计表明，超过50%的太阳型恒星至少拥有一颗任何质量的行星，周期长达100天。与气态巨行星相比，质量小于30 M-地球的行星群具有不同的性质。超级地球和海王星质量行星（SEN）的质量分布在30到15米地球之间强烈增加。SEN的发生率并没有表现出对富金属星的偏好。SEN行星大多属于多行星系。SEN行星的轨道偏心率似乎被限制在0.45。与此相反，气态巨行星的出现率随周期的对数而增大，并随主星金属丰度的增大而增大。大约14%的太阳型恒星有一个质量超过50M的行星伴星-地球？在一个周期短于10年的轨道上运行观测到的巨行星轨道偏心率高达0.9或更高。HARPS型摄谱仪的精确度为探测太阳型恒星宜居带中的行星提供了可能。通过多普勒光谱学，可以识别出大量在太阳附近绕太阳运行的超级地球。本文附录中公布了37颗新发现的行星，其中有15颗超级地球。
2011-09-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
WIMP diffusion in the solar system including solar WIMP-nucleon scattering
暗物质以弱相互作用大质量粒子（WIMP）的形式存在，可以被太阳和地球捕获，沉入它们的核心，湮灭并产生中微子，中微子望远镜可以搜索到这些中微子。太阳和地球中WIMP捕获率的计算受到太阳系中行星效应的巨大不确定性的影响，使捕获率降低了一个数量级（在某些情况下甚至更多）。我们表明，弱散射捕获的弱相互作用粒子在太阳系中也构成了一个重要的约束的弱相互作用粒子的人口。考虑到这个粒子数以及它与通过引力扩散束缚的粒子数的相互作用，就可以消除行星对俘获率的影响，而且俘获过程基本上就像太阳和地球在星系晕中是自由的一样。因此，来自太阳和地球的中微子信号明显高于捕获率降低的情况下所声称的。
2012-07-10 astro-ph.EP astro-ph.HE
Solar wind density turbulence and solar flare electron transport from the Sun to the Earth
太阳耀斑加速的电子束从太阳传播出去，可以与行星际湍流介质相互作用，产生等离子体波和III型射电辐射。这些电子束在地球附近被探测到，具有双幂律能谱。我们模拟电子束从太阳到地球的弱湍流制度考虑到自洽产生的等离子体波和随后的波与密度波动的相互作用，从低频MHD湍流。由不稳定电子束引起的等离子体波的速率被背景密度波动降低，当波动具有大幅度或小波长时最剧烈。这种对等离子体波的抑制改变了波的分布，从而改变了电子束的传输。假设5/3 Kolmogorov型功率密度谱的波动经常观察到的地球附近，我们调查相应的能量谱的电子束后，它已经传播了1 AU。我们发现双幂律谱低于破缺能量和背景等离子体的湍流强度之间的直接相关性。对于初始光谱指数为3.5，我们发现一个范围内的光谱低于1.6-2.1之间的断裂能量，与较高的湍流水平对应于较高的光谱指数。
2010-07-29 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Strategies For Non-Planar Configurations Of Geostationary Tethered Collecting Solar Power Satellite Systems
针对地球静止系绳收集式太阳能卫星系统平面构型必须共享同一地球静止轨道平面的限制，本文研究其非平面构型策略。
2023-07-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
CME Evolution in the Structured Heliosphere and Effects at Earth and Mars During Solar Minimum
太阳的活动在太阳活动极小期和太阳活动极大期之间交替，前者对应于日光层的“安静”状态。在太阳活动极小期，从它们在太阳诞生的整个行星际旅程中跟踪爆发事件和太阳风结构原则上是更直接的。在本文中，我们报告了2018年8月下半月发生的一系列太阳瞬变事件的起源，演变和日光层影响的分析，即在太阳周期24的后期下降阶段中。特别是，我们专注于两个连续的日冕物质抛射（CME）和一个后续的高速流（HSS）对地球和火星的方式。我们发现，第一次CME影响了两颗行星，而第二次造成了强烈的磁暴在地球上，并继续错过火星，但经历了空间天气的影响，从流相互作用区（SIR）之前的HSS。对得到日光层建模支持的遥感和现场数据的分析表明，日冕物质抛射与高速日冕物质抛射的相互作用导致第二次日冕物质抛射在行星际空间中旋转和偏转，这突出表明，即使在“较简单”的太阳极小期，准确再现周围的太阳风也至关重要。最后，我们讨论了上游太阳风的条件和瞬态结构负责驾驶空间天气的影响，在地球和火星。
2022-09-13 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
The Evolution of Earth's Magnetosphere During the Solar Main Sequence
当一颗恒星在主序星期间向下旋转时，它的风属性会受到影响。在这项工作中，我们调查如何地球磁层已响应于太阳风的变化。地球磁层模拟使用三维磁流体动力学模型，将不断变化的本地属性的太阳风。另一方面，太阳风是在1.5D中建模的，其旋转速率范围Omega是当今太阳旋转（Omega_sun）的50到0.8倍。我们的太阳风模型使用了磁场强度、基础温度和密度的经验值，这些值来自于对类太阳恒星的观测。我们发现，旋转率~10 Ω_太阳，地球磁层是大大小于它是今天，表现出强烈的弓形冲击。当太阳向下旋转时，磁层顶的离地距离在较高的旋转速率下（早期年龄，> 1.4 Ω_sun）随Ω ^{-0.27}而变化，在较低的旋转速率下（老年，< 1.4 Ω_sun）随Ω ^{-2.04}而变化。这种突变是太阳风演化所采用的经验性质的结果。我们还看到了磁层顶距离和太阳下线上的激波厚度之间的线性关系，对于大多数的演变（< 10 Ω_太阳）。一个年轻的快速旋转的太阳可能有高达30到50欧米茄太阳的旋转速率。在这些推测的情况下，在30 Ω_太阳，一个弱的冲击会形成，但对于50 Ω_太阳，我们发现，没有弓形冲击可能存在于地球磁层周围。这意味着随着太阳继续向下旋转，强烈的冲击会在我们的星球周围发展，并在太阳主序的大部分时间内保持。
2019-09-09 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
How Special Is the Solar System?
考虑到地球是迄今为止银河系中唯一已知的拥有生命的地方，问题就出现了，太阳系是否在任何方面都很特别。为了解决这个问题，我将太阳系与许多最近发现的系外行星系统进行了比较。我确定了太阳系与大多数其他系统区别开来的两个主要特征：（i）缺乏超级地球，（ii）没有近距离行星。我检查超级地球的形成模型，以及小行星带的演化模型，小行星撞击地球的速率，以及雪线，所有这些都可能对类地行星上生命的出现和演化产生一些影响。最后，我回顾了布兰登·卡特关于智慧文明罕见的论点，并回顾了对这一论点的一些批评。
2018-01-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Oxygen fugacities of extrasolar rocks: Evidence for an Earth-like geochemistry of exoplanets
氧逸度是衡量岩石氧化程度的一个指标，它会影响行星的结构和演化。太阳系中的大多数岩石天体形成时的氧逸度大约比太阳系中富含氢的气体高五个数量级。目前还不清楚太阳系中的这种岩石氧化是否是其他行星系中的典型现象。我们利用在六颗被岩石吸积污染的白矮星中观察到的元素丰度来确定这些太阳系外岩石中氧化铁的比例，从而确定它们的氧逸度。这一结果与地球、火星和太阳系中典型小行星的氧逸度一致，表明至少有一些岩石系外行星在结构和地球化学上与地球相似。
2019-10-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Onsets and spectra of impulsive solar energetic electron events observed near the Earth
脉冲太阳高能电子经常在地球附近的行星际空间被观测到，并且对于知之甚少的太阳耀斑加速过程具有吸引人的诊断潜力。我们研究了太阳耀斑高能电子在日球等离子体中的输运，以了解输运对观测到的脉冲太阳电子事件的发生和光谱特性的作用。考虑静电电子等离子体（Langmuir）波的自洽产生和吸收、非均匀等离子体效应、碰撞和朗道阻尼，模拟了高能电子在太阳风等离子体中从太阳加速区到地球的传播过程。模拟结果表明，束流驱动的等离子体湍流和太阳风密度不均匀性的影响起着至关重要的作用，并导致出现以下现象：a）单一幂律注入电子谱的谱突变，谱突变下方的谱变平坦; b）低能电子注入的明显早期开始; c）低能电子注入的明显晚期最大值。我们发现，所观察到的发病，在低能量的光谱平坦化，并在几十keV的断裂能量的形成是波-粒子相互作用的非均匀等离子体中的一个单一的加速电子人口与初始的幂律谱的直接表现。
2009-03-14 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
The Influence of Different Phases of a Solar Flare on Changes in the Total Electron Content in the Earth's Ionosphere
本研究通过联合分析太阳辐射与TEC变化，定量估算了X2.9耀斑各相位的电离层响应，发现EUV晚期相较弱辐射的贡献约为脉冲相TEC增量的三分之一。
2024-07-19 astro-ph.EP physics.space-ph
Formation and delivery of complex organic molecules to the Solar System and early Earth
现在已知，从渐进巨分支星到行星状星云的恒星演化的后期阶段是分子合成的活跃阶段。超过80个气相分子已被检测到通过在mm/submm区域的旋转跃迁。红外光谱也检测到无机矿物，富勒烯和有机固体。这些分子和固体的合成发生在非常低的密度（$<10^6$ cm $^{-3}$）和短的（$\sim10^3$ yr）时间尺度上。复杂的有机物被观察到具有混合的芳香族/脂肪族结构，并且可能与在陨石、彗星、行星际尘埃颗粒和行星卫星中发现的复杂有机物有关。恒星和太阳系有机物之间的可能联系进行了讨论。
2019-07-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evolution of Long Term Variability in Solar Analogs
地球是已知的唯一有生命存在的行星，因此我们可以推测太阳-地球相互作用的性质与地球上的生命有何关系，以及其他恒星的行为如何影响其行星系统中生命的发展。我们研究了一个样本的五个太阳模拟星的长期变化，使用复合色球活动记录长达50年的长度和天气可见光波段测光约20年。这个样本涵盖了大范围的恒星年龄，我们用它来代表太阳质量恒星活动的演变。我们发现，年轻的，快速旋转的变化幅度是太阳周期的许多倍，而老的，慢的旋转的变化很小。我们讨论了这种变化对年轻地球和系外行星气候的可能影响。
2017-04-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cosmic ray ionisation of a post-impact early Earth atmosphere: Solar cosmic ray ionisation must be considered in origin-of-life scenarios
本文通过蒙特卡洛模拟撞击后早期地球大气中的宇宙线输运，发现太阳宇宙线主导电离率，且年轻太阳快速自转时其表面电离效应可能显著影响生命起源化学。
2025-04-03 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Chemo-dynamical deuterium fractionation in the early solar nebula: The origin of water on Earth and in asteroids and comets
太阳系中水的形成和演化以及地球上水的起源是天文学中最有趣的问题之一。关于地球上的水的起源，流行的假说是通过富含水的小太阳系天体输送的。本文研究了太阳星云早期历史中水的同位素和化学演化。将一个包含多氘物质和核自旋态的气粒化学模型与稳态太阳星云模型相结合。为了计算初始丰度，我们模拟了100万年的冷而暗的TMC 1-类星前核的演变。计算了100万年以上太阳星云的两个含时化学模型：（1）层流模型和（2）二维湍流混合模型。我们发现，径向向外增加的H2O D/H比是浅的化学动力学星云模型相比，层流模型。这与通过快速气相过程更有效地去分馏HDO有关，因为2D混合模型允许水冰向内运输并热蒸发或向上运输并光解吸。层流模型显示地球水的D/H比在r ~<2.5 AU，而对于二维化学动力学模型，该区域较大，r ~<9 AU。类似地，奥尔特族彗星的水的D/H比约为2.5-10 x 10-4，在层流和2D模型中分别在约2-6 AU和约2-20 AU内实现。我们发现，关于水的同位素组成和彗星的起源，混合模型似乎优于层流模型。
2014-01-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evolution of Earth-like extended exospheres orbiting solar-like stars
最近对地球外逸层的观测显示，存在着一种扩展的类氢成分，其范围可能超过40个行星半径。在类似地球的系外行星周围探测到类似的扩展系外球体，可以揭示可居住性方面的关键事实。这些稀薄的氢包层的存在非常依赖于行星环境，由来自主恒星的电离辐射和等离子体风主导。辐射和快速风粒子覆盖了行星大气的最上层，尤其是对围绕活跃的年轻恒星运行的行星而言。在这些行星的外逸层中产生的离子的生存受到磁化恒星风的作用，特别是对于非磁化的天体。为了解决这些恒星行星的相互作用，我们已经进行了数值2.5D的理想MHD模拟使用PLUTO代码来研究动态演化的稀薄，富含氢，地球一样的扩展外太空的非磁化行星，在不同的恒星演化阶段：从一个非常年轻的，太阳一样的恒星的0.1 Gyr的5.0 Gyr的恒星。对于每一个恒星行星配置，我们表明，扩展类地氢外逸层的形态是强烈依赖于入射恒星风和产生的离子存在于这些气体包层，表明类地外逸层的电离成分是迅速席卷年轻恒星的恒星风，导致大弓激波形成后恒星年龄。
2023-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric Mass Flux as a Function of Ionospheric Emission on Unmagnetized Earth
University of Colorado（科罗拉多大学）；National Solar Observatory（国家太阳观测台）；Geologic Hazards Science Center, United States Geologic Survey（美国地质调查局地质灾害科学中心）；Finnish Meteorological Institute（芬兰气象研究所）；Laboratory for Atmosphere and Space Physics（大气与空间物理实验室）
研究通过模拟非磁化地球与日风的等离子体相互作用，发现太阳离子沉积速率可能与行星离子逃逸速率相当，表明地球磁场可能并非维持大气的必要条件。
2025-12-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Remarkable migration of the solar system from the innermost Galactic disk; a wander, a wobble, and a climate catastrophe on the Earth
银河系动力学的最新知识表明，当恒星遇到在盘形成过程中自然产生的瞬时螺旋臂时，它们会在盘上径向移动。我们认为，太阳系的大运动从最里面的磁盘在其一生中推断，从太阳的组成与太阳的双胞胎在银河系的化学演化框架内的比较。在太阳的诞生地和形成时间暗示的金属丰富的环境是支持测量的硅同位素比在前太阳碳化硅颗粒。我们对类银河系中的盘状恒星的动力学演化进行了数值模拟，以确定太阳系的寿命轨迹。我们发现，一个太阳系出生在银河系的膨胀附近可以旅行到目前的轨迹的径向迁移的影响所引起的几个主要遇到的螺旋臂。我们发现的常见特征是，由于恒星进出旋臂的摆动，恒星在同一旋臂内重复通过。我们预测，这些事件在地球的地质历史中被证明是雪球地球，它们的发生时间在我们的预测之内。特别是，在通过旋臂的过程中，恒星的垂直振荡运动偶尔会导致分裂成两个离散的通过事件，间隔为几十亿年，这意味着两个相关的雪球地球事件发生在快速连续（约7.2和6.5亿年前）。
2020-10-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Nature of Planetary Matter and Magnetic Field Generation in the Solar System
了解组成太阳系的物质的性质对于了解产生地球地磁场和其他行星和卫星的磁场的机制至关重要。太阳系中物质的共性，如地球内部的物质，以及共同的核反应堆的工作条件，形成了作者的概念，推广到行星磁场产生的天然行星核裂变反应堆的基础。
2009-03-26 astro-ph.EP physics.gen-ph
