地球類似度指数

地球類似度指数( ESI )は、惑星質量の物体または自然衛星が地球にどの程度類似しているかを特徴付ける提案です。この指数は 0 から 1 までのスケールで設計されており、地球の値は 1 です。これは、大規模なデータベースからの惑星の比較を簡素化することを目的としています。

この尺度は居住可能性に関して定量的な意味を持たない。

2011年にSchulze-MakuchらがAstrobiology誌で提案したESIは、惑星の半径、密度、脱出速度、表面温度を指標に組み込んでいます。^[1]したがって、著者らは、この指標が2つの要素、すなわち(1)平均半径と嵩密度に関連する内部に関連する要素と、(2)脱出速度と表面温度に関連する表面に関連する要素で構成されると説明しています。ESIの定式化導出に関する論文は、Kashyap Jagadeeshら(2017)によって公開されています。^{[2] ESIは、} Revista Cubana de Físicaに掲載された論文でも言及されています。^[3]

太陽系外惑星については、ほとんどの場合、惑星の公転周期と、惑星の通過による恒星の比例減光、または惑星に対する恒星の視線速度の変化のみがある程度の確実性を持ってわかっており、そのため、それらの測定によって直接決定されない他のすべての特性は推測の域を出ない。たとえば、表面温度は放射照度、潮汐加熱、アルベド、日射量、温室効果による温暖化など、さまざまな要因の影響を受けるが、これらの要因はどの太陽系外惑星でもわかっていないため、引用されている ESI 値は惑星の平衡温度を代用として使用している。^[1]

2011年の宇宙生物学論文の著者の一人であるプエルトリコ大学アレシボ校のアベル・メンデスが管理するウェブページには、さまざまな太陽系外惑星系の指数の計算結果が掲載されている。^[4]メンデスのESIは次のように計算される 。

${\displaystyle {\mathsf {ESI}}=\prod _{i=1}^{n}\left(1-{\Big \vert}{\frac {x_{i}-x_{i0}}{x_{i}+x_{i0}}}{\Big \vert}\right)^{\frac {w_{i}}{n}}}$、

ここで、 と はそれぞれ地球外天体と地球の特性、は各特性の加重指数、 は特性の総数です。これはブレイ・カーティス類似度指数と比較可能であり、この指数から構築されています。^{[4] [5]}各特性に割り当てられる重み は、特定の特性を他の特性よりも強調するため、または望ましい指数しきい値またはランキングを得るために選択できる自由なパラメータです。このウェブページでは、惑星と衛星の居住可能性を、居住可能領域内の位置、ESI、および食物連鎖の底辺に位置する生物を維持する能力に関する推測という3つの基準に従ってランク付けしています。これは、ウェブページで「地球一次居住可能性スケール」としてまとめられている別の指数です。^[6]${\displaystyle x_{i}}$${\displaystyle x_{i0}}$${\displaystyle w_{i}}$${\displaystyle n}$${\displaystyle w_{i}}$

2011年のアストロバイオロジーの記事と、その中で発見されたESI値は、記事の発表時にマスコミの注目を集めました。その結果、火星は太陽系で2番目に高いESI値0.70を持つと報告されました。^[7]その記事に挙げられている 多くの太陽系外惑星は、これを超える値を持つと報告されました。

第三者によって報告されたその他のESI値には以下の情報源が含まれる: ^{[7] [4]}

ESIは居住可能性を特徴付けるものではないが、基準点が地球であることを考えると、その機能の一部は居住可能性の尺度で使用される機能と一致する。居住可能領域の定義と同様に、ESIは表面温度を主な機能（および地球の基準点）として使用する。2016年の論文では、ESIをターゲット選択スキームとして使用し、居住可能な表面条件の鍵となる恒星の活動、惑星の潮汐ロック、惑星の磁場（つまり、自己防衛能力）を考慮していないため、ESIは太陽系外惑星の居住可能性とほとんど関係がないことを示す結果が得られた。^[8]

ESIは地球との類似性と金星との類似性を区別できず、ESIが低い惑星の方が居住可能性が高くなることが指摘されている。 ^[9]

太陽系外惑星の分類は、太陽系外惑星検出方法の多くでいくつかの特徴が不明のままであるため困難です。たとえば、トランジット法では、半径の測定は非常に正確ですが、質量と密度は推定されることが多いです。視線速度法でも同様で、質量の正確な測定は可能ですが、半径の測定はあまり成功していません。したがって、さまざまな方法で観測された惑星は、地球と最も正確に比較できます。

この指数は、天然衛星、準惑星、小惑星など、惑星以外の天体についても計算できる。これらの天体は平均密度と温度が低いため、指数も低くなる。土星の衛星タイタンだけが、サイズと密度が全体的に小さいにもかかわらず、かなりの大気を保持していることが知られている。木星の衛星イオは平均温度が低いが、月の表面温度は地質活動により大きく変化する。^[10]

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• PHL @ UPR アレシボ - 居住可能な太陽系外惑星カタログ