Composition of Terrestrial Exoplanet Atmospheres from Meteorite Outgassing Experiments
类地系外行星可能在吸积过程中和吸积之后通过释气形成初始大气，尽管目前还没有关于如何将行星的整体组成与其早期大气特性联系起来的第一原理理解。对这种联系的重要见解可以通过分析陨石来获得，陨石是行星构建模块的代表性样本。我们进行实验室放气实验，使用质谱仪测量陨石样品加热到1200 $^{\circ}$ C时释放的挥发物的丰度。我们发现，从三个碳质球粒陨石样品的释气一致地产生H $_2$ O-丰富（平均~ 66%）的气氛，但有显着量的CO（~ 18%）和CO $_2$（~ 15%），以及较少量的H $_2$和H $_2$ S（高达1%）。这些结果提供了实验上的初始化学成分的理论模型中的类地行星大气，提供丰富的主要气体物种作为温度的函数。
2021-04-16 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
Predicted diversity in water content of terrestrial exoplanets orbiting M dwarfs
围绕M矮星的系外行星调查发现了越来越多的具有类似地球日射的系外行星。预计其中一些行星是岩石行星，具有有利于表面液态水的温和气候的潜力。然而，各种模型预测，在M矮星周围的经典宜居带中轨道运行的类地行星没有水或水太多，这表明M矮星周围的宜居行星可能很罕见。在这里，我们提出了一个更新的行星人口合成模型的结果，其中包括水富集在原始大气中的影响，所造成的大气氢氧化的岩石材料从传入的星子和岩浆海洋。我们发现，这种原始大气中的水生产被发现显着影响陆地岩石水行星的出现，产生不同的水含量。我们估计，5-10%的行星与大小$<1.3 R_\oplus$轨道早中期M矮星有适当的海水量的可居住性。这样的发生率将足以通过正在进行的和不久的将来的M-矮行星调查任务来检测潜在的宜居行星。
2022-09-29 astro-ph.EP
Thin H$_2$-dominated Atmospheres as Signposts of Magmatic Outgassing on Tidally-Heated Terrestrial Exoplanets
本研究提出潮汐加热的偏心类地行星可通过火山脱气维持薄H$_2$主导大气，并建立内部-大气模型结合JWST观测以识别此类行星及其内部状态。
2025-10-08 astro-ph.EP
Photochemistry in Terrestrial Exoplanet Atmospheres II: H2S and SO2 Photochemistry in Anoxic Atmospheres
硫气体是地球上火山和生物排放物的常见成分，预计将成为类地系外行星大气的重要输入气体。我们研究了大气成分和含硫化合物的类地系外行星的光谱（即，H2S和SO2）从其表面释放。本文采用一维光化学模型和辐射转移模型，研究了大气中硫从还原到氧化的化学过程。最重要的发现是，基于H2，N2和CO2大气模型，H2S和SO2在几乎所有类型的类地系外行星大气中的化学寿命都很短。这意味着直接检测表面硫排放是不可能的，因为它们的表面排放率需要非常高（>1000倍地球火山硫排放），这些气体才能达到可检测的水平。我们还发现，从地表排放的硫化合物导致大气中元素硫和硫酸的光化学形成，如果饱和，这些元素硫和硫酸会冷凝形成气溶胶。对于类太阳恒星或M星的宜居带中的类地系外行星，类地硫排放率导致在宽范围的颗粒直径（0.1-1微米）的以H2为主的还原性大气中由元素硫组成的光学厚雾，这在我们的模拟中被假定为自由参数。在由N2和CO2组成的氧化大气中，如果地表硫排放量比地球火山硫排放量高2个数量级，则会形成由元素硫气溶胶（S8）或硫酸气溶胶（H2SO 4）组成的光学厚霾。虽然不太可能通过H2S和SO2的光谱特征直接探测到它们，但可以通过用下一代空间望远镜观察反射光中与气溶胶有关的特征来推断它们的排放。
2013-02-26 astro-ph.EP
Obliquity and Eccentricity Constraints For Terrestrial Exoplanets
近年来的系外行星发现表明，类地行星异常常见。这些行星中的许多都处于紧凑的系统中，导致复杂的轨道动力学。确定这些行星表面状况的关键一步是了解大气层顶部入射的纬度相关通量作为轨道相位的函数。影响通量随时间变化的两个主要性质是行星的轨道密度和轨道偏心率。我们推导出的标准，通量变化，由于双折射是等价的通量变化，由于轨道偏心率。这种等效性计算的最大和平均通量的情况下，后者包括昼夜周期的影响。我们将这些计算应用于四个已知的多行星系统（GJ 163，K2-3，开普勒-186和Proxima Centauri），在那里我们使用轨道动力学考虑约束类地行星的偏心率，并模拟入射通量的影响。我们讨论了这些模拟气候模型的影响，类地行星和轮廓可检测的签名的行星的相似性。
2021-08-10 astro-ph.EP
Photochemistry in Terrestrial Exoplanet Atmospheres I: Photochemistry Model and Benchmark Cases
我们提出了一个全面的光化学模型，探索地球系外行星大气的化学成分。光化学模型是从头开始设计的，有能力处理所有类型的类地行星大气，从氧化到还原，这使得代码适用于广泛的预期类地系外行星成分的应用。一维化学传输模式处理多达800个化学反应，光化学过程，干和湿沉积，表面排放和热逃逸的O，H，C，N和S轴承物种，以及元素硫和硫酸气溶胶的形成和沉积。我们通过计算当前地球和火星的大气成分来验证该模型，并与地球和火星大气中主要痕量气体的观测结果一致。我们模拟了几个合理的类地系外行星的大气场景，并选择了三个基准情况下，从还原到氧化的大气。最有趣的发现是，在缺氧的大气中，原子氢总是比羟基自由基更丰富的活性自由基。原子氢是否是感兴趣分子的最重要的去除路径还取决于相关的反应速率。我们还发现火山碳化合物（即，CH4和CO2）在化学上是长寿命的，并且在还原性和氧化性气氛中往往很好地混合，并且它们到表面的干沉积速度控制大气氧化状态。此外，我们重新审视了光化学产生的氧气是否会导致检测含氧光合作用的误报，并发现在1巴富含二氧化碳的大气中，如果没有还原气体的表面排放，氧气和臭氧可能会达到以前被认为是生命的独特特征的水平。
2012-10-25 astro-ph.EP
New models of reflection spectra for terrestrial exoplanets: Present and prebiotic Earth orbiting around stars of different spectral types
为了从未来观测到的光谱中识别出可居住的系外行星，我们提出了新的反射光谱模型和几何模型，用于在光谱型F，G，K和M恒星的可宜居带内运行的现代和前生物（3.9 Ga）类地系外行星。我们计算出行星的各种大气和表面成分。作为潜在生物特征和温室因子的分子被纳入我们的模型大气中。固体和液体物质的各种组合，如海洋，海岸，由树木，草，沙子或岩石组成的土地，决定了行星的表面覆盖度。还提供了一组九颗潜在宜居行星的几何反射光谱和模型反射光谱，包括Proxima Centauri b，TRAPPIST-1d，Kepler-1649 c和Teegarden的Star-b。我们采用的不透明度数据来自使用开源软件包外传输，并采用不同的大气温度-压力的配置文件，这取决于类地系外行星的属性。通过数值求解多次散射辐射转移方程，建立了模型反射光谱。我们通过与其他研究者发表的模型进行比较，验证了我们的模型在一些特定情况下的反射光谱。我们证明，前生物类地系外行星和目前的类地系外行星，其大气中的温室气体量增加，在光学散射更多的星光。我们还提出了现代和前生物类地系外行星与多云和无云的大气的透射光谱。
2023-03-01 astro-ph.EP
Atmospheric Circulation of Terrestrial Exoplanets
对其他恒星周围行星的研究始于对气态巨星的研究，但现在正在扩展到超级地球和类地行星的发现和表征。基于这一观测潮，我们探讨了类地系外行星大气环流的基本动力学原理，并讨论了类地系外行星大气环流与水文循环和全球尺度气候反馈的相互作用。类地系外行星占据了广泛的物理和动力学条件，其中只有一小部分尚未被详细探索。我们的方法是列出控制类地行星上大气环流的基本动力学原理--广义的--并展示它们如何为理解这些世界的大气行为提供基础。我们首先调查基本的大气动力学，包括地转的作用，斜压不稳定性，并在强旋转制度（“外热带”）和哈德利环流的作用，波调整的热结构，并在缓慢旋转制度（“热带”）的赤道超旋转的趋势。然后，我们调查水文循环的关键要素，包括控制降水，湿度和云量的因素。接下来，我们总结了环流影响全球平均气候的关键机制，从而影响行星的可居住性。特别是，我们讨论了失控的温室效应，过渡到雪球状态，大气崩溃，以及大气环流和CO2风化率之间的联系。最后，我们总结了未来这一新兴领域的关键问题和挑战。
2013-06-11 astro-ph.EP
Assessing the Interior Structure of Terrestrial Exoplanets with Implications for Habitability
天体物理观测揭示了系外行星的半径和质量的巨大差异。重要的是要描述系外行星的内部，以了解行星的多样性，并进一步确定地球的独特性。评估内部结构具有挑战性，因为数据很少，不确定性很大。因此，对于给定的系外行星，一系列内部结构模型可以满足现有数据。通常，内部模型的目的是约束径向结构和组成的核心和地幔，以及额外的冰，海洋和气体层，如果合适的。约束这些层的参数也可以告诉我们内部动力学。然而，它仍然具有挑战性的约束内部动态使用内部结构模型，因为结构模型是相对不敏感的热状态的行星。然而，阐明内部动力学仍然是外行星学的一个关键目标，因为它在确定表面条件和可居住性方面发挥着重要作用。到目前为止，可以排除类似地球的可居住性，因为超级地球非常接近它们的恒星，因此具有高地面温度，促进了当地的岩浆海洋。
2017-10-16 astro-ph.EP
Atmospheric Dynamics of a Near Tidally Locked Earth-Size Planet
地球大小的行星处于或接近潮汐锁定状态的发现和表征对于理解类地行星的演化至关重要，金星是一个明显的类比。系外行星科学处于描述数百个陆地行星大气特征的起点，从而提供了远大于太阳系内有限的陆地行星大气清单的统计样本。然而，用于表征系外行星大气的基于模型的方法依赖于太阳系数据，导致我们有限的库存既是基础又是关键的大气实验室。目前的类地系外行星人口统计数据严重偏向于短周期行星，其中许多行星预计将被潮汐锁定，也可能是失控的温室候选者，类似于金星。在这里，我们描述了陆地系外行星人口的增加和气候模拟潮汐锁定的研究。这些系外行星的研究被放置在金星的背景下，金星是一个地球大小的异步转子的本地例子，接近潮汐锁定极限。我们描述了最近关于金星大气动力学的经验教训，以及这些经验教训如何与我们兄弟星球的进化有关。我们讨论了这些经验教训的系外行星大气的影响，并概述了金星气候的全面表征，以实现全面和强大的解释陆地行星大气的必要性。
2022-04-20 astro-ph.EP
Reflected spectroscopy of small exoplanets II: characterization of terrestrial exoplanets
能够进行高对比度成像的太空望远镜被认为是寻找类太阳恒星周围的类地行星并确定其潜在可居住性的途径。因此，量化反射光谱的能力是至关重要的，通过直接成像的类地系外行星，现有的工作集中在现代地球的行星类似物。在这里，我们超越了地球的类似物，并使用贝叶斯检索算法ExoReL $^\Re$，以确定我们可以从它们的反射光谱中了解到什么。认识到类地系外行星的潜在多样性，我们的重点是区分大气场景没有任何先验知识的主导气体。我们发现，虽然光学波段（$0.4-1.0\ μ$ m）的中等分辨率光谱可能足以表征现代地球模拟，但它可能会导致对类似太古代地球或具有CO $_2$主导大气的行星的错误解释。包括近红外波段（$1.0-1.8\ μ$ m）的观测可以防止这种误差，确定大气的主要成分（N $_2$、O $_2$或CO $_2$），并量化痕量气体（H $_2$ O、O $_3$和CH $_4$）。这些结果对确定未来系外行星直接成像任务的科学要求、设计波段带宽和观测方案具有参考价值。
2022-04-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
Atmospheric Circulation and Thermal Phase-Curve Offset of Tidally and Non-Tidally Locked Terrestrial Exoplanets
利用一个理想化的大气环流模式，我们研究了类地类地行星在各种轨道构型下的大气环流。我们放松的共同假设的行星被潮汐锁定，并期待在大气动力学的作用，可以在所观察到的热相位曲线时，亚恒星点是不稳定的。在缓慢旋转的行星中，移动的强迫可以在对流层上层引起强烈的喷流，无论是逆行还是逆行，对周日强迫的速度和方向都很敏感。我们发现，与以前的浅水模型实验相一致，热相位曲线偏移是敏感的亚恒星点移动的速度在行星表面。对于一颗轨道周期已知的行星，结果表明，观测到的热点可能位于亚恒星点的东边或西边，这取决于行星是否被潮汐锁定。
2018-07-16 astro-ph.EP
Enhanced constraints on the interior composition and structure of terrestrial exoplanets
系外行星内部模型通常假设行星的元素丰度与其母星的元素丰度相同。主恒星丰度是行星丰度的良好代表，但仅适用于难熔元素。对于类地行星来说尤其如此，这可以从太阳与地球和其他内太阳系天体之间的整体化学成分的相对差异中得到证明。因此，行星主星的元素丰度必须被去挥发，以便正确地表示其类地行星的整体化学成分。此外，镍和轻元素与铁一起对类地行星的核心做出了重要贡献。因此，我们采用了扩展的化学网络的核心，由铁/镍比为18 $\pm$ 4（按数量）的约束。通过将这些约束应用于太阳，我们的模型再现了地幔和核心的组成，以及地球的核心质量分数。我们还将我们的建模应用于四颗具有精确测量元素丰度的系外行星宿主恒星：开普勒-10，开普勒-20，开普勒-21和开普勒-100。如果这些恒星在它们的宜居带中也有类地行星，我们发现绕开普勒-21运行的行星最像地球，而绕开普勒-10运行的行星最不像地球。为了评估岩石系外行星在内部组成和结构方面与地球的相似性，高精度的宿主恒星丰度至关重要。我们的模拟表明，丰度的不确定性应优于$\sim$ 0.04 dex，以便进行此类评估。
2018-12-03 astro-ph.EP
Earth$'$s polar night boundary layer as an analogue for dark side inversions on synchronously rotating terrestrial exoplanets
决定同步旋转行星的潜在可居住性的一个关键因素是暗侧表面和自由大气之间的大气边界层逆温的强度。在这里，我们分析了从南极和加拿大警报中心的极夜测量中获得的数据，这是地球上最接近同步旋转系外行星黑暗面条件的类似物，分别没有和有海洋影响。在地球上，这种逆温的强度很少超过30 K，这是因为由所谓的中尺度斜坡风等现象引起的湍流混合效应，这种斜坡风的水平尺度为10 s到100 s km，表明对近地表暗面逆温有类似的限制。我们讨论了反演强度对地形和全球尺度环流等因素的敏感性，并将其与Proxima Centauri b行星的模拟进行了比较。我们的研究结果表明，与地球数据的比较在系外行星研究的重要性，并强调需要进一步研究的系外行星大气塌陷问题，使用中尺度和涡分辨模型。
2020-03-13 astro-ph.EP
Magnetospheres of Terrestrial Exoplanets and Exomoons: Implications for Habitability and Detection
描述宜居系外行星和/或其卫星的特征至关重要。在这里，我们展示了我们的磁场拓扑建模的结果，它表明，地球的系外行星，系外卫星耦合磁层一起工作，以保护早期的大气层的系外行星和系外卫星。当系外月磁层位于系外行星的磁层空腔内时，系外月磁层就像一个保护性的磁泡，当月球位于向阳面时，它提供了一个额外的磁层顶来面对恒星风。此外，磁重联将为早期系外行星和系外卫星之间的大气交换创造一个关键途径。当系外卫星的磁层位于系外行星的磁层之外时，它就成为抵御强烈恒星风的第一道防线，减少了系外行星大气层对太空的损失。简要讨论了这种类型的系外卫星将如何改变磁化系外行星的无线电发射。
2020-12-21 astro-ph.EP physics.space-ph
Collisional formation of massive exomoons of super-terrestrial exoplanets
围绕类地或超类地系外行星运行的系外卫星尚未被发现;因此，它们的可能存在和性质仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们探索通过巨大的行星碰撞形成的系外卫星。我们利用光滑粒子流体动力学（SPH）碰撞模拟和调查一个大的相空间的地球/超地球行星碰撞。我们描述了这种碰撞的性质，发现一种罕见的情况下，其中一个exomoon形式通过一个放牧和捕获的情况下，除了一些放牧和合并或击中和运行的情况。然而，通常情况下，我们的碰撞形成巨大的环行星盘，为此，我们使用后续的N体模拟，以获得随后的系外卫星的下限质量估计。我们调查的质量，长期的潮汐稳定性，组成和起源的物质在光盘和exomoons。我们的巨型撞击模型通常会产生相对富含铁的卫星，这些卫星形成于行星的同步半径之外，因此会以稳定的轨道向外潮汐演化，而不是被摧毁。我们的研究结果表明，通过单一的巨大撞击，碰撞形成目前可探测到的绕超级类地行星运行的系外卫星是极其困难的。也许有可能通过多次撞击形成的较小的系外卫星的几次合并来形成大质量的、可探测的系外卫星，但需要更多的研究才能得出结论。鉴于目前的观测计划，搜索应主要集中在更大的行星类别。然而，我们的模型预测的大约四分之一的系外卫星大约是水星质量或更多，并且更有可能被检测到，因为未来仪器的检测能力提高了2倍，这为它们的发展提供了进一步的动力。
2020-01-28 astro-ph.EP
Terrestrial Exoplanet Internal Structure Constraints Enabled by Comprehensive Host Star Characterization Reveal that Terrestrial Planets in Mean-motion Resonances are Water Rich
本文通过自洽表征24颗宿主恒星并更新类地系外行星质量半径，发现共振类地行星核质量分数显著更低且富含水，并确认55 Cnc e和WASP-47 e为被剥离的迷你海王星核。
2025-08-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Impact of Planetary Rotation Rate on the Reflectance and Thermal Emission Spectrum of Terrestrial Exoplanets Around Sun-like Stars
需要建立强有力的大气和辐射转移模型，以正确解释类地系外行星的反射光和热发射光谱。这将有助于打破众多大气，行星和恒星因素之间的观测简并性，这些因素驱动行星气候。在这里，我们使用ROCKE-3D大气环流模型模拟了太阳周围类似地球的世界的气候，这些世界的旋转周期越来越慢，从类似地球到完全与太阳同步。然后，我们提供这些结果作为输入的光谱行星模型（SPM），它采用智能辐射转移模型来模拟行星的光谱，因为它将被观察到从未来的太空望远镜。我们发现，行星自转速率减慢的主要可观察影响是云分布、高度和不透明度的改变，这些变化随后通过改变生物相关气体物种的吸收带深度（例如，H2O、O2和O3）。我们还确定了一个潜在的诊断功能的同步旋转的世界中红外H2O吸收/发射谱线。
2020-04-01 astro-ph.EP
Interior convection regime, host star luminosity, and predicted atmospheric CO2 abundance in terrestrial exoplanets
本研究通过耦合地质与大气模型模拟两种地幔对流状态下类地行星的演化，发现两类行星宜居气候占比相近，但可通过探测25颗行星的CO₂丰度（>0.1 bar）以高置信度推断主导对流状态，为未来空间望远镜任务设计提供参考。
2024-12-10 astro-ph.EP
The atmospheric circulation and climate of terrestrial planets orbiting Sun-like and M-dwarf stars over a broad range of planetary parameters
最近发现的温带类地行星绕附近的恒星和承诺的特点，其大气激发了需要了解的多样性可能的行星参数如何影响气候的类地行星。在这项工作中，我们调查的大气环流和气候的类太阳和M-矮星的类地系外行星的轨道上广泛的可能的行星参数，包括行星自转周期，表面压力，入射恒星通量，表面重力，行星半径和云粒子大小。我们这样做使用的大气环流模式（GCM），其中包括非灰色辐射转移和云的影响。从这套模拟的结果一般表现出定性相似的依赖关系的环流和气候的行星参数作为理想化的GCM，与定量的差异，由于包括额外的模型物理。值得注意的是，我们发现有效云粒子大小是一个关键的未知参数，可以极大地影响类地系外行星的气候。我们证实了低和高白昼侧云覆盖率的同步旋转的类地行星旋转周期增加之间的过渡。我们确定，这种云的过渡是由于涡驱动的收敛附近的亚恒星点，不应该是参数化依赖。最后，我们计算全相位光变曲线从我们的模拟行星绕M-矮星，发现改变入射恒星通量和旋转周期影响可观察到的属性的类地系外行星。我们的GCM结果可以指导对未来太空望远镜观测到的广泛可能的类地系外行星的行星气候的预期。
2019-02-08 astro-ph.EP
Optical Transmission Spectroscopy of the Terrestrial Exoplanet LHS 3844b from 13 Ground-Based Transit Observations
对光谱可及的类地系外行星的大气研究为这些世界和太阳系类地行星之间的比较行星学奠定了基础。LHS 3844 b是一颗高辐射的类地系外行星（R=1.303+/-0.022R_Earth），绕着一颗距离地球15秒差距的中M矮星运行。基于近红外斯皮策相位曲线的工作排除了这颗行星上表面压力>/=10巴的大气。我们提出了13个凌日观测LHS 3844 b采取的麦哲伦粘土望远镜和LDSS 3C多目标光谱仪覆盖620-1020 nm。我们使用高斯过程回归分别分析了13个数据集，并提出了白色和光谱光曲线。在组合白光曲线中，当合并到10分钟时，我们实现了65 ppm的RMS精度。（Rp/Rs）^2的平均白光曲线值为0.4170+/-0.0046%。为了构建透射光谱，我们将白光曲线分成20个分光光度带，每个带跨度为20 nm，并计算每个带的（Rp/Rs）^2的平均值。我们比较了两套大气模型的透射谱。我们不赞成一个清晰的，太阳组成的大气（mu=2.34）与表面压力>/=0.1巴至5.2西格玛的信心。我们不赞成表面压力>/=0.1 bar至低置信度（2.9-sigma）的透明H2O蒸汽气氛（mu=18）。我们观察到的透射光谱倾向于一条平线。对于表面压力>/=1 bar的太阳成分大气，我们排除了云顶压力为0.1 bar（5.3-sigma）的云，但我们无法解决低压下的高空云。我们的研究结果进一步证明LHS 3…
2020-08-12 astro-ph.EP
Ground-based Optical Transmission Spectroscopy of the Nearby Terrestrial Exoplanet LTT 1445Ab
附近的M矮星系统目前为地球系外行星大气的光谱研究提供了最有利的机会。LTT~1445系统是一个由三颗M矮星组成的等级系统，有两颗已知的行星围绕着主星LTT~ 1445 A。利用Magellan II/LDSS 3C对LTT~ 1445 Ab（$R=1.3$ R $_\oplus$，$M=2.9$ M $_\oplus$）进行了低分辨率观测。我们使用LTT~ 1445 BC对的组合通量作为比较星，这标志着第一次使用M矮星从另一个M矮星的时间序列观测中去除大地变化。我们在LTT~ 1445 B和C的辐射中都发现了H $α$，在LTT~ 1445 C的一个数据集中也发现了耀斑。这些受污染的数据将从分析中删除。我们建立了LTT~（1445）Ab在620- 1020 nm的宽带渡越光曲线。在3分钟的时间段内，我们实现了49 ppm的组合宽带光变曲线的均方根。我们构建了一个透射光谱与20个分光光度箱，每个跨度20纳米，并将其与模型的清晰，1 $\times$太阳能组成的气氛。我们排除了表面压力为10 bar（$3.2 σ$置信度）和表面压力为1 bar（$3.1 σ$置信度）的大气情况。即将进行的LTT~ 1445 Ab的二次日食观测将进一步探索高平均分子量大气，雾或多云大气，或根本没有大气的情况。
2023-02-25 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
New Frontiers for Terrestrial-sized to Neptune-sized Exoplanets In the Era of Extremely Large Telescopes
调查显示，类地到海王星大小的行星（1 $< R <$ 4 R $_{\rm{Earth}}$）是我们银河系中最常见的行星类型。探测和描述这些围绕附近恒星的小行星是理解系外行星多样性的关键，并将最终解决宇宙中生命无处不在的问题。以下基本问题将推动未来十年及以后的研究：（1）作为恒星质量的函数，类地行星到海王星大小的行星在其宿主恒星的几个天文单位内有多常见？(2)行星的组成如何取决于行星的质量、轨道半径和宿主恒星的性质？(3)最近的世界的能量收支、大气动力学和气候是什么？解决这些问题需要：a）衍射限制的空间分辨率; b）稳定性和可实现的对比度由自适应光学提供;和c）超大望远镜（ELT）的聚光能力，以及多波长观测和全面的美国ELT计划实现的全天覆盖。在这里，我们提供了一个挑战的概述，并成功的承诺，在检测和全面表征周围的小世界非常接近太阳的恒星与ELTs。本白皮书扩展和补充了国家科学院关于系外行星科学战略和天体生物学战略的报告中发表的发现和建议中的材料，以寻找宇宙中的生命。
2019-03-18 astro-ph.EP
Clouds can enhance direct imaging detection of O2 and O3 on terrestrial exoplanets
本研究利用 PSG 模拟并结合 CARMA 云模型，评估云层对 HWO 直接成像探测类地系外行星 O2 与 O3 的影响，发现低云在多种情景下通常提升其 SNR。
2025-05-12 astro-ph.EP
New Worlds: Evaluating terrestrial planets as astrophysical objects
类地系外行星即将加入天文学可访问对象的行列。解释它们的可观测特征，并为仪器设计和使用提供信息，将取决于在广泛的配置和气候强迫下成功模拟这些行星的能力。一个分层的方法，解决基本行为以及更复杂，具体的情况是至关重要的，这方面的努力，并在这里提出。扩展以地球为中心的知识和持续的跨学科工作将是至关重要的，但最终必须鼓励对类地系外行星的天体物理学研究发展成为自己的领域。
2009-02-16 astro-ph.EP
A Readily Implemented Atmosphere Sustainability Constraint for Terrestrial Exoplanets Orbiting Magnetically Active Stars
随着4,300多颗已确认的系外行星的出现，系外行星研究的下一个里程碑是确定这些新发现的世界中哪些可能存在生命。日冕物质抛射（CME）是由磁性活跃、引发超级耀斑的矮星产生的，对类地系外行星的可居住性构成直接威胁，因为它们可以剥夺它们的大气层。在这里，我们开发了一个易于实施的大气可持续性约束的陆地系外行星轨道活动的矮星，依赖于磁层压缩所造成的CME的影响。我们的约束集中在我们自己的日光层，适用于一个给定的系外行星，CME系统的理解，需要作为关键输入观测到的热辐射能量的耀斑发出的主恒星。将我们的约束应用于六颗著名的系外行星（开普勒-438 b，近半人马座b和Trappist-1d，-1e，-1f和-1g），在它们的恒星宿主的宜居带内或附近，表明只有开普勒-438 b可能具有大气可持续性对抗恒星CME。这似乎与最近的一些研究一致，然而，这些研究可能需要更苛刻的计算资源和观测输入。我们的物理直观的约束可以很容易地和enchanted应用，或一般化，大规模的系外行星调查，以检测行星，可以筛选的大气层，也许，可能的生物特征，在更高的优先级，由目前和未来的仪器。
2021-02-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Upper atmosphere dynamics and drivers of volatiles loss from terrestrial-type (exo)planets
Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院）；University of Bern（伯尔尼大学）；NASA Goddard Institute for Space Studies（美国宇航局戈达德太空研究所）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université de Toulouse/CNRS/CNES（天体物理与行星学研究 institute，图卢兹大学/CNRS/CNES）；Center for Space Research and Technology, Academy of Athens（雅典科学院空间研究与技术中心）；INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania（意大利国家天体物理研究所卡塔尼亚天文台）；Florida Institute of Technology（佛罗里达理工学院）；International Space Science Institute（国际空间科学研究所）；Swedish Institute of Space Physics（瑞典空间物理研究所）；Res
研究类地行星上层大气中挥发物损失的动力学及外星系行星中挥发物损失的驱动因素。
2026-02-17 astro-ph.EP
A dynamical study on the habitability of terrestrial exoplanets I: Tidally evolved planet-satellite pairs
本文研究了类地月系统在4.5 Gyr潮汐演化后，在不同卫星质量和初始行星质量的情况下，系统的质量和自转周期，并讨论了它们与行星适居性的关系。我们发现了三种可能的结果：i）系统仍在进化，ii）系统是双同步的，或者iii）卫星与行星相撞。情况i）和ii）之间的转变是突然的，并且发生在卫星质量（$m_s \sim 0.02m_p$）略大于月球质量时。我们认为情况ii）和iii）比情况i）更不适合居住。利用巨型撞击和卫星吸积模型的结果，我们发现，模拟我们自己的旋转周期$12 < P_p < 48$ h和当前行星的行星度$\varepsilon_p < 40^\circ$或$\varepsilon_p > 140^\circ$的系统只代表14%的可能结果。Elser等人（2011）得出结论，一颗类地行星拥有一颗重卫星的概率为13%。综合这些结果，我们可以得出结论，最终形成一个像我们这样的系统的概率大约是2%。
2012-10-05 astro-ph.EP
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
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
There's more to life in reflected light: Simulating the detectability of a range of molecules for high-contrast, high-resolution observations of non-transiting terrestrial exoplanets
本文利用升级版ELT可探测性流程，模拟了非凌日类地系外行星大气中宜居性标志物、生物标志物及假阳性判别分子的可探测性，并表明ELT反射光观测有望在数小时内表征邻近类地行星大气、搜寻生命迹象。
2025-03-11 astro-ph.EP
Climates of Terrestrial Exoplanets and Biosignatures
Université de Genève（日内瓦大学）；University of Bern（伯尔尼大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
PlanetS通过开发气候模型、大气检索技术和关键仪器，推动了系外行星气候研究和生物标记物探测的跨学科进展。
2026-01-29 astro-ph.EP
Atmospheric carbon depletion as a tracer of water oceans and biomass on temperate terrestrial exoplanets
针对传统系外行星宜居性观测困难的问题，提出以大气碳匮乏作为示踪液态水与生物量的新特征，并设计了基于JWST的三步凌星观测策略，适用于现有及下一代望远镜。
2024-01-05 astro-ph.EP
Buildup of Abiotic Oxygen and Ozone in Moist Atmospheres of Temperate Terrestrial Exoplanets and its Impact on the Spectral Fingerprint in Transit Observations
我们研究了温带类地系外行星潮湿大气中通过水蒸气光解产生的氧气及其光化学副产物臭氧。行星中层大气中可用于光解的水蒸气的数量可能受到大气冷阱的限制，其形成在很大程度上取决于不可冷凝气体的数量。我们研究了这种影响，使用光化学模型耦合到一维辐射对流平衡模型在大气中的N2，CO2和H2O作为主要成分。我们发现，在大气中具有低的N2库存，水蒸气混合比在中间的大气中可以超过两个数量级的高相比，与地球一样的N2库存的大气。如果没有一个强大的表面下沉，不可凝结的氧气可以迅速积聚，使高层大气干燥。有了一个适度的表面下沉，地球可以接近一个稳定的状态，具有显着的氧气混合比，其中氧气的生产是由表面吸收平衡。我们使用一个辐射转移模型来研究过境观测中这些大气的光谱指纹。非生物氧和臭氧的光谱特征可以与地球作为系外行星的光谱相当。由于氧气对水蒸气分布的影响，中层大气水蒸气不太可能是氧气非生物来源的有用指标。这表明，大气中的氧气和臭氧不能用作二元生物指示剂，对它们的解释可能需要大气和行星模型。
2018-05-25 astro-ph.EP
Controls of Atmospheric Methane on Early Earth and Inhabited Earth-like Terrestrial Exoplanets
本研究通过大气光化学与海洋微生物模型，揭示羟基自由基产生及恒星辐照度（尤其200-210纳米波段）是控制类地宜居系外行星大气甲烷丰度的关键因素，并指出K型恒星宜居带外缘行星更利于甲烷积累，为生命信号探测提供支持。
2023-11-12 astro-ph.EP
Puzzling out the coexistence of terrestrial planets and giant exoplanets. The 2/1 resonant periodic orbits
到目前为止，已经发现了数百颗巨行星，在巨行星系统中寻找系外地球变得非常有趣。在这项工作中，我们的目标是解决一个巨大的行星内部的轨道上的地球伴侣可能长期共存的问题，并探讨非共振和共振配置的稳定区域的程度。我们的研究主要集中在限制性三体问题上，其中内部的类地行星（无质量天体）在恒星和外部大质量行星的引力作用下沿圆形或椭圆形轨道运动。利用去趋势快速李雅普诺夫指标作为混沌指标，通过改变外巨行星的偏心率和内类地行星的半长轴，构造了系统的动力学稳定性映射，并确定了系统稳定域的边界.在周期轨道族计算的指导下，相空间被精心选择的稳定周期轨道解开，从而支撑稳定域。我们提供了所有可能的稳定域共面对称的配置和显示，一个类地行星，无论是在平均运动共振或不，可以与一个巨大的行星共存，当后者移动的圆形或（甚至高度）偏心轨道。新的家庭的对称和非对称周期轨道的2/1共振。结果表明，即使两颗行星的轨道都是高度偏心的，一颗内类地行星也可以在共振对称轨道上与一颗巨大的偏心外行星长时间共存。对于22个已探测到的由高偏心率巨行星组成的单行星系统，我们讨论了类地行星存在的可能性。这项研究特别适合于研究已探测到的巨行星系统中的伴星，并有助于改进观测数据。
2018-04-27 astro-ph.EP
Outgassing Composition of the Murchison Meteorite: Implications for Volatile Depletion of Planetesimals and Interior-atmosphere Connections for Terrestrial Exoplanets
本研究通过对默奇森陨石开展不同压力下的加热实验与元素分析，探明其主要元素释气趋势，为未分异星子挥发性耗竭及类地系外行星早期释气成分提供了新见解。
2023-10-03 astro-ph.EP
Possible climates on terrestrial exoplanets
围绕其他恒星的类地行星上可能存在什么样的环境？尽管缺乏直接观测，但推测系外行星的气候可能还为时过早，例如优化未来的望远镜观测，或评估宜居世界的可能性。一级，气候主要取决于：1）大气成分和挥发物存量; 2）入射恒星通量; 3）行星自转的潮汐演化，这可以显著地锁定一颗具有永久夜晚的行星。大气成分和质量取决于难以模拟的复杂过程：挥发物的来源、大气逃逸、地球化学、光化学。我们讨论的物理限制，可以帮助我们推测可能的大气类型，这取决于行星的大小，其最终距离的恒星和恒星类型。假设大气层是已知的，可以使用类似于为模拟地球以及太阳系中其他地球大气层而开发的全球气候模型来探索可能的气候。我们在火星、土卫六和金星上的经验表明，可以通过结合"动力核心"、辐射转移求解器、次网格尺度湍流和对流的参数化、热地面模型和挥发性相变代码等组件来开发现实的气候模拟器。在此基础上，我们可以期望为系外行星建立可靠的气候预测器。然而，无论模型的准确性如何，预测特定星球上的实际气候状况仍然具有挑战性，因为气候系统受到强烈的正向不稳定反馈的影响（例如失控的冰川和失控的温室效应）。它们可以将具有非常相似的强迫和不稳定库存的行星驱动到完全不同的状态。
2013-11-18 astro-ph.EP
Impact of Space Weather on Climate and Habitability of Terrestrial Type Exoplanets
目前在探测类地系外行星方面取得的进展，为确定系外行星大气的特征以及在即将进行的地面和空间飞行任务中寻找生命的生物特征开辟了一条新的途径。为了具体说明我们在其他世界中所知道的有利于生命起源、发展和维持的条件，我们需要了解包括我们年轻的太阳在内的G-K-M矮星周围宜居带中系外行星的天体层、大气和表面环境的性质。全球环境是由来自行星宿主恒星的传播扰动形成的，其形式为恒星耀斑、日冕物质抛射、高能粒子和风，统称为天体层空间天气。它的特性将有助于理解系外行星生态系统如何与其宿主恒星相互作用，以及物理，化学和生物化学条件的规范，这些条件可以为行星气候和可居住性以及行星内部动力学在地质时间尺度上的演变创造有利和/或有害的条件。只有在太阳物理学、天体物理学、行星科学和地球科学的进展相结合的跨学科研究框架内，才能理解（天体）物理、化学和地质过程之间的关键联系。评估主星对气候和类地行星（系外行星）可居住性的影响将大大扩大目前对宜居带的定义，将其扩大到生源带，并为寻找生命特征提供新的观测战略。本文的主要目标是描述和讨论这一跨学科领域的现状和最新进展，并为新兴的系外行星科学和天体生物学领域的未来发展提供新的路线图。
2019-05-19 astro-ph.EP
How Land-Mass Distribution Influences the Atmospheric Dynamics of Tidally Locked Terrestrial Exoplanets
本文利用 WACCM6/CESM2 模拟 TRAPPIST-1e 在类地海陆分布与地形条件下的潮汐锁定大气，揭示地形破坏南北半球对称性、加速南半球急流并改变大气化学与臭氧分布，强调未来研究需关注昼侧陆地比例与地形。
2024-08-07 astro-ph.EP
Scaling Relations for Terrestrial Exoplanet Atmospheres from Baroclinic Criticality
类地行星的宏观湍流大气环流介导了它们的赤道到极点的热传输。对于快速旋转的类地行星来说，中纬度的斜压不稳定性会导致湍流涡旋，从而将热量输送到极地。在这项工作中，我们推导出一个缩放理论的赤道到极点的温度对比度和散装直减率的地球系外行星大气。该理论建立在Jansen & Ferrari（2013）的工作基础上，并通过斜压涡动热通量和辐射加热/冷却之间的平衡来确定大气对斜压不稳定性（斜压“临界性”）的不稳定程度。我们比较我们的标度理论的大气环流模型（GCM）模拟，发现赤道到极点的温度对比度和散装直减率的理论预测大致同意GCM实验与不同的旋转速率和表面压力在整个斜压不稳定制度。我们的理论研究结果表明，斜压不稳定性是一个强有力的控制热传输的大气中的类地系外行星，和我们的缩放可以用来估计赤道到极点的温度对比度和散装直减率的类地系外行星。这些比例可以通过未来太空望远镜对类地系外行星的光谱检索和全相位光变曲线进行测试。
2019-08-07 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Delivery of water and volatiles to the terrestrial planets and the Moon
通过模拟行星影响下的微行星盘的演化，已经表明从木星轨道以外输送到地球的水的质量可以与陆地海洋的质量相媲美。相当一部分的水可能已经被输送到地球的胚胎，当它的质量小于地球的当前质量。当地球胚胎的质量增长到目前地球质量的一半时，输送到胚胎的水的质量可能是从木星和土星的补给区输送到地球的水总量的近30%。陆地海洋的水可能是由几个来源的水混合而成的结果，这些水具有较高和较低的D/H比。从木星轨道外输送到金星的水的质量几乎与地球相同，如果归一化为行星的单位质量。输送到火星的水的单位质量是地球的两到三倍。从木星轨道以外输送到月球的水的质量可能比地球少20倍。
2020-03-22 astro-ph.EP
Earth as a Transiting Exoplanet: A Validation of Transmission Spectroscopy and Atmospheric Retrieval Methodologies for Terrestrial Exoplanets
本研究利用地球高信噪比透射光谱验证类地系外行星大气反演模型，证实高分辨率下模型吻合度高且可探测多种气体，同时验证一维模型可满足JWST对M型矮星类地行星的观测需求。
2023-08-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
CO$_2$ ocean bistability on terrestrial exoplanets
二氧化碳在大气层和岩石行星内部之间的循环可以稳定全球气候，并使行星的地面温度在地质时期高于冰点。然而，全球碳收支的变化和行星子系统之间不稳定的反馈循环可能会使岩石系外行星的气候不稳定，走向太阳系中未知的制度。在这里，我们进行晴朗的天空大气辐射转移和表面风化模拟，以探测气候平衡的稳定性岩石，海洋轴承系外行星在星座相关的行星系在外部地区的星周宜居带。我们的模拟表明，行星轨道G-和F-型恒星（但不是M-型恒星）可能会显示出类似地球的气候状态与有效的碳封存和替代稳定的气候平衡，CO $_2$冷凝在表面，形成一个毯子的笼形水合物或液体CO $_2$之间的双稳态。随着星座的增加和风化作用的减弱，后一种状态在凉爽的地表CO $_2$ -冷凝和炎热的非冷凝气候之间振荡。CO $_2$的气候可能出现在行星历史的早期，并保持稳定数十亿年。与气候稳定的行星种群相比，二氧化碳冷凝气候在$p$ CO $_2$与星座中遵循相反的趋势，这表明这些不同气候类别之间存在观测歧视的可能性。
2022-10-01 astro-ph.EP
Terrestrial Exoplanet Simulator (TES): an error optimal planetary systems integrator that permits close encounters
我们提出TES，一个新的n体积分代码的准确和快速的传播的行星系的存在下，密切接触。TES建立在经典的Encke方法的基础上，只将扰动集成到开普勒轨迹中，以减少模拟的误差和运行时间。整个过程中使用可变步长，以便精确处理近距离接触。一套数值的改进，一起使TES最佳的能量误差。与使用ias15的直接集成相比，在所有考虑的测试问题中发现了更低的运行时间。工商业污水附加费是免费提供的。
2021-01-31 astro-ph.EP astro-ph.IM
Theoretical Spectra of Terrestrial Exoplanet Surfaces
我们调查光谱的无空气的岩石系外行星的理论框架，自洽地对待反射和热辐射。我们发现，太阳系外行星上的硅酸盐表面可以通过在7 - 13 μm和15 - 25 μm的热发射带中突出的Si-O特征进行光谱检测。由于硅酸盐特征的亮度温度的变化可以高达20 K的无空气地球模拟，和硅酸盐特征是足够宽的大气特征与相对高分辨率的光谱区分。因此，表面特征提供了一种明确识别岩石系外行星的方法。此外，还可以通过该行星在近红外宽波段的反射光谱来识别特定的岩石表面类型。观测的一个关键参数是K带和J带几何曲率（A_g（K）-A_g（J））之差：A_g（K）-A_g（J）> 0.2，表明地球表面一半以上的区域有丰富的镁铁质矿物，如橄榄石和辉石，即来自岩浆洋或高温熔岩的原生地壳; A_g（K）-A_g（J）< -0.09表明该行星的一半以上的表面被水冰或水合硅酸盐覆盖或部分覆盖，这意味着其表面上存在或过去存在水。此外，表面水冰可以通过低于J-波段几何冰度的H-波段几何冰度来具体区分。通过透射光谱对大气物种进行分子识别，可以将地表特征与可能的大气特征区分开来。因此，我们提出，系外行星的中红外光谱可以检测岩石表面，近红外光谱可以识别超镁铁表面，水合表面和水冰。
2012-04-06 astro-ph.EP
The Delivery of Water During Terrestrial Planet Formation
在类地行星区域形成的行星积木可能非常干燥，但地球上的水相对丰富。我们回顾了各种机制提出的起源水的类地行星。已经提出了各种就地机制，这些机制允许将水并入类地行星区域的局部星子或从局部来源进入行星本身，尽管所有这些机制都有困难。彗星也被提议作为水源，尽管可能存在符合同位素限制的问题，并且输送效率非常低，以至于可能难以以这种方式输送甚至一个地球海洋的水。最有希望的供水途径是雪线以外的物质的吸积，类似于碳质的方解石，随着行星的生长，这些物质分散到类地行星区域。详细讨论了两种主要情况。第一种是经典的场景，在这种场景中，巨行星大致从它们的最终位置开始，类地行星区域的星子和胚胎盘一直延伸到外部小行星带区域。第二种是“大钉”情景，即巨行星早期向内和向外的迁移将雪线以外的物质注入小行星带和类地行星区域，在那里它们可以被不断生长的行星吸积。在这两种情况下，都有足够的水被输送到类地行星。虽然Grand Tack方案提供了更好的适应大多数约束条件，即火星的小质量，但在这里讨论的名义情况下，行星可能形成得太快。这种差异可能会减少作为一个更广泛的初始条件进行了探讨。最后，我们讨论了几个最近的模型，可能有重要的影响，水输送到类地行星。
2018-02-10 astro-ph.EP
Assessing the Impact of Varying HSO Cross Sections on Photochemical Models: Implications for the Spectral Characterization of Terrestrial Exoplanets
Institute of Astrophysics and Space Sciences, Universidade do Porto（波尔图大学天体物理与空间科学研究所）；Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto（波尔图大学理学院物理与天文系）；Bard College（巴德学院）；Department of Earth and Planetary Sciences, University of California, Riverside（加州大学河滨分校地球与行星科学系）；Blue Marble Space Institute of Science（蓝大理石空间科学研究所）；University of Arizona, Lunar and Planetary Laboratory/Department of Planetary Sciences（亚利桑那大学月球与行星实验室/行星科学系）
研究评估光化学模型对HSO不同紫外-可见截面规定的敏感性，通过模拟HSO2数据推导更新截面规定，发现其增强了G型和K型恒星周围行星光谱中气溶胶散射和吸收特征。
2026-07-07 astro-ph.EP
Detailed chemical compositions of planet-hosting stars: II. Exploration of the interiors of terrestrial-type exoplanets
发现和描述系外行星的一个主要目标是确定与我们的地球相似（或不同）的陆地型世界。最近的研究结果强调了将挥发分去除（即挥发物的消耗）应用于行星宿主恒星的化学成分以限制陆地型系外行星的整体成分和内部的重要性。在这项工作中，我们采用这样的方法选择的样本13行星托管类日恒星，其中高精度的光球丰度已被确定在该系列的第一篇论文。与由此产生的脱挥发分恒星组成（即模型行星的整体组成）以及其他限制，包括质量和半径，我们模拟详细的矿物学和内部结构的假设，可居住区的类地行星（“外地球”）围绕这些恒星。模型输出结果显示，这些地外行星中的大多数预计将具有与地球大致相似的成分和内部结构，这与从污染的白矮星分析中独立得出的结论一致。例外的是开普勒-10和开普勒-37系外地球，我们预测它们被强烈氧化，因此会形成比地球小得多的金属核心。研究我们的去挥发模型在其极端以及不同的行星质量和半径（在地球政权）揭示了潜在的扰动在内部的类地行星。通过考虑（i）高精度恒星丰度，（ii）去挥发，（iii）行星质量和半径，这项工作代表了探索陆地型系外行星详细矿物学和内部结构的重要步骤，这反过来又是我们理解行星动力学和长期演化的基础。
2022-04-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric dynamics of terrestrial exoplanets over a wide range of orbital and atmospheric parameters
最近发现的类地系外行星和超级地球的轨道和物理参数范围很广，这表明这些行星将跨越各种气候状态。对温暖的超级地球大气层的表征已经开始，并将在未来十年内扩展到更小和更遥远的行星。这些世界的可居住性可能会受到其三维大气环流制度的强烈影响，因为控制宜居带内外边缘的全球气候反馈，包括向雪球状状态的过渡和失控温室反馈，取决于赤道到极点的温差，相对湿度的模式以及动力学的其他方面。在这里，我们使用一个理想化的湿大气环流模式，包括水文循环，研究的动力学原理，这些行星上的大气动力学。我们展示了行星自转速率、恒星通量、大气质量、表面重力、光学厚度和行星半径是如何影响这些行星上的大气环流和温度分布的。我们的模拟表明，赤道到极点的温度差异，纬向热传输率，风的结构和强度，以及水文循环与这些参数的强烈变化，这意味着地球对全球气候反馈的敏感性将显着依赖于大气环流。我们阐明了可能的气候制度和诊断的机制控制大气急流的形成，哈德利和费雷尔细胞，和纬度的温度差异。最后，我们讨论了理解大气环流如何影响全球气候的影响。
2015-05-14 astro-ph.EP
Thermal phase curves of nontransiting terrestrial exoplanets 1. Characterizing atmospheres
虽然凌日光谱是研究系外行星大气的组成、热性质和动力学的一种强大方法，但只有少数凌日的类地系外行星足够接近，可以进行重要的凌日光谱。热相位曲线（行星的视红外辐射随轨道相位的变化）已经在凌日和非凌日两种构型的热彗星上观测到，并且可以在热的类地系外行星上观测到。我们研究了潮汐锁定的类地行星的热辐射的波长和相位的变化作为大气压力的增加，并解决这些多波段的相位曲线的可观测性和使用它们来检测大气成分的能力。我们使用了一个三维气候模式（GCM）来模拟一个类地行星在围绕M3矮星的8天轨道上的CO2大气及其作为其轨道相位的函数的表观红外辐射。我们估计的信号，光子噪声比在2.5和20微米之间的窄带为10 pc的目标观察6和1.5米的望远镜（分别为JWST和ECHO的大小）。我们发现，大气吸收带产生的签名，我们称之为变化谱。没有大气层的行星产生很大的变化，可以很容易地从密集的吸收大气层中区分出来。光子噪声限制附近系统的分光光度法可以使我们能够检测和表征的大气层的非过境类地行星已知的径向速度调查。这类观测的两个明显障碍是在至少一个轨道期间所需的光度灵敏度（1 E-5）和恒星的内在变化。然而，克服这些障碍将使获得一个数量级以上的目标比过境光谱。
2011-05-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Tidally Heated Terrestrial Exoplanets: Viscoelastic Response Models
太阳系外行星系统的潮汐摩擦，在短的日心周期内，由允许持久的非零偏心率的轨道驱动，可以产生远远超过我们自己的太阳系中观察到的条件的内部加热。长期的扰动或热地球和热木星之间的概念2：1共振可以作为一个基线来考虑对流体的热演化受到强粘弹性潮汐加热。我们比较结果首先从简单的模型使用一个固定的品质因数和爱数，然后为三种不同的粘弹性流变学：麦克斯韦体，标准滞弹性固体，和Burgers体。SAS和Burgers模型被证明是通过引入新的平衡和多个响应峰值的可能性来改变极端潮汐加热的潜力。我们发现，潮汐加热往往超过放射性核素加热的周期低于10-30天，超过日照只有低于1-2天。极端的情况下产生足够的潮汐热量，开始全球规模的部分熔融，潮汐限制机制，如平流冷却类地行星的分析进行了讨论。为了探索长期的行为，我们映射对流热损失和潮汐热输入的偏心率的函数之间的平衡点。对于所讨论的周期和幅度，我们表明，潮汐加热，如果显着的，一般是有害的宜居带的宽度。
2009-12-10 astro-ph.EP
