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地球相似指數(Earth Similarity Index,縮寫作ESI)是一個標定其他行星和地球相似程度的指數,範圍在0和1之間,地球自身的相似指數以1表示。地球相似指數是針對行星而設計,但也可以用於大型天然衛星和其他天體。地球相似指數可以經由行星半徑、密度、脫離速度和表面溫度代入公式計算得知[1]。
該指數在0.8到1之間的行星代表擁有岩石組成的表面、可以在氣候溫和條件下保有類似地球大氣的行星。根據這個標準,太陽系中沒有任何與地球類似的行星或衛星:除了地球自身相似指數為1之外,排名第二的金星的地球相似指數為0.78。但最近發現有多個太陽系外行星在此範圍內,如開普勒438b是已證實的系外行星中地球相似指數最高的,達0.88。若開普勒候選星KOI-4878.01得到證實,其相似指數高達0.98。[2]
值得一提的是,地球相似指數並不是衡量行星適居性的指標,該指標由行星適居指數來表徵。
地球相似指數由下列公式計算:
其中是行星的某個性質(如表面溫度),是地球上對應性質的參考值(如288K),是該性質的權重,n是行星性質的總數量。權重用於調整不同性質的敏感程度。右表中列出了這些性質及對應的參考值和權重。
地球相似指數可以分為兩部分:地球內部相似指數和地球表面相似指數。其中平均半徑和堆密度用于衡量內部相似指數,而表面溫度和逃逸速度用于衡量表面相似指數。兩者綜合起來的全局相似指數則用於整體測量。
著名的地球相似天體都是系外行星。然後由於許多系外行星探測方法對於地球相似指數的參數無法量化,該排名也僅作參考。例如使用較成功的凌日法可以高精度地測得半徑,但是對於質量和密度則常常只能估計。又如徑向速度法能夠更精確地測得質量,但是測得精準的半徑則較困難。因此通過多種方法來測定可以提高地球相似指數的精度,但多數場合下這是無法做到的。
以下行星具有高ESI指數:
行星 | 全局ESI | 狀態/註釋/參考 |
---|---|---|
KOI-4878.01 | 0.98 | 未證實[2] |
KOI-3456.02 | 0.93 | 未證實[2] |
開普勒395c | 0.91 | 未證實[2] |
KOI-5737.01 | 0.90 | 未證實[2] |
KOI-7179.01(頁面存檔備份,存於互聯網檔案館) | 0.89 | 未證實[2] |
KOI-5806.01 | 0.88 | 未證實[2] |
KOI-7235.01(頁面存檔備份,存於互聯網檔案館) | 0.88 | 未證實[2] |
開普勒438b | 0.88 | |
KOI-5499.01 (頁面存檔備份,存於互聯網檔案館) | 0.86 | 未證實[2] |
開普勒296e | 0.85 | |
KOI-2194.03 | 0.85 | 未證實[2] |
格利澤667C c | 0.84 | |
KOI-2626.01 | 0.84 | 未證實[2] |
KOI-2626.01 | 0.84 | 未證實[2] |
開普勒452b | 0.83 | |
開普勒62e | 0.83 | |
格利澤832c | 0.81 | |
開普勒283c | 0.79 | |
開普勒296f | 0.78 | |
鯨魚座τe | 0.78 | 未證實[2] |
格利澤180c | 0.77 | 未證實[2] |
格利澤667C f | 0.77 | |
格利澤581g | 0.76 | 未證實[2] |
格利澤163c | 0.75 | |
HD 40307 g | 0.74 | |
開普勒61b | 0.73 | |
格利澤422b | 0.73 | 未證實[2] |
開普勒-22b | 0.71 | [3] |
開普勒-298d | 0.68 | |
開普勒62f | 0.67 | |
開普勒-174d | 0.61 | |
格利澤667C e | 0.60 | |
格利澤682b | 0.59 | 未證實[2] |
格利澤581d | 0.53 |
地球相似指數還能使用在其他非行星天體上,如天然衛星、矮行星及小行星。但至少對於我們已知的太陽系裏這部分天體來說,因為它們的平均密度和溫度較低,使得它們的全局地球相似指數也處於一個較低的水平。[4]
以下非行星天體擁有較高的全局地球相似指數,其中只有土衛六有顯著的大氣: