地球相似指数

地球相似指数（Earth Similarity Index，缩写作ESI）是一个标定其他行星和地球相似程度的指数，范围在0和1之间，地球自身的相似指数以1表示。地球相似指数是针对行星而设计，但也可以用于大型天然卫星和其他天体。地球相似指数可以经由行星半径、密度、脱离速度和表面温度代入公式计算得知^[1]。

该指数在0.8到1之间的行星代表拥有岩石组成的表面、可以在气候温和条件下保有类似地球大气的行星。根据这个标准，太阳系中没有任何与地球类似的行星或卫星：除了地球自身相似指数为1之外，排名第二的金星的地球相似指数为0.78。但最近发现有多个太阳系外行星在此范围内，如开普勒438b是已证实的系外行星中地球相似指数最高的，达0.88。若开普勒候选星KOI-4878.01得到证实，其相似指数高达0.98。^[2]

值得一提的是，地球相似指数并不是衡量行星适居性的指标，该指标由行星适居指数来表征。

计算公式

性质	参考值	权重
平均半径	1.0	0.57
堆密度	1.0	1.07
逃逸速度	1.0	0.70
表面温度	288 K	5.58

地球相似指数由下列公式计算：

ESI=\prod _{i=1}^{n}\left(1-\left|{\frac {x_{i}-x_{i_{0}}}{x_{i}+x_{i_{0}}}}\right|\right)^{\frac {w_{i}}{n}}

其中 $x_{i}$ 是行星的某个性质（如表面温度）， $x_{i_{0}}$ 是地球上对应性质的参考值（如288K）， $w_{i}$ 是该性质的权重，n是行星性质的总数量。权重用于调整不同性质的敏感程度。右表中列出了这些性质及对应的参考值和权重。

地球相似指数可以分为两部分：地球内部相似指数和地球表面相似指数。其中平均半径和堆密度用于衡量内部相似指数，而表面温度和逃逸速度用于衡量表面相似指数。两者综合起来的全局相似指数则用于整体测量。

高相似指数行星

艺术家构想中的系外行星开普勒-22b。该行星因为与地球相似的大小和温度而被认为具有高地球相似指数，但是其密度当前还未知。

著名的地球相似天体都是系外行星。然后由于许多系外行星探测方法对于地球相似指数的参数无法量化，该排名也仅作参考。例如使用较成功的凌日法可以高精度地测得半径，但是对于质量和密度则常常只能估计。又如径向速度法能够更精确地测得质量，但是测得精准的半径则较困难。因此通过多种方法来测定可以提高地球相似指数的精度，但多数场合下这是无法做到的。

以下行星具有高ESI指数：

行星	全局ESI	状态/注释/参考
KOI-4878.01	0.98	未证实^[2]
KOI-3456.02（英语：KOI-3456.02）	0.93	未证实^[2]
开普勒395c	0.91	未证实^[2]
KOI-5737.01（英语：KOI-5737.01）	0.90	未证实^[2]
KOI-7179.01（页面存档备份，存于互联网档案馆）	0.89	未证实^[2]
KOI-5806.01（英语：KOI-5806.01）	0.88	未证实^[2]
KOI-7235.01（页面存档备份，存于互联网档案馆）	0.88	未证实^[2]
开普勒438b	0.88
KOI-5499.01 （页面存档备份，存于互联网档案馆）	0.86	未证实^[2]
开普勒296e	0.85
KOI-2194.03	0.85	未证实^[2]
格利泽667C c	0.84
KOI-2626.01	0.84	未证实^[2]
KOI-2626.01	0.84	未证实^[2]
开普勒452b	0.83
开普勒62e	0.83
格利泽832c	0.81
开普勒283c	0.79
开普勒296f	0.78
鲸鱼座τe	0.78	未证实^[2]
格利泽180c	0.77	未证实^[2]
格利泽667C f	0.77
格利泽581g	0.76	未证实^[2]
格利泽163c	0.75
HD 40307 g	0.74
开普勒61b	0.73
格利泽422b	0.73	未证实^[2]
开普勒-22b	0.71	^[3]
开普勒-298d	0.68
开普勒62f	0.67
开普勒-174d	0.61
格利泽667C e	0.60
格利泽682b	0.59	未证实^[2]
格利泽581d	0.53

非行星的相似指数

地球相似指数还能使用在其他非行星天体上，如天然卫星、矮行星及小行星。但至少对于我们已知的太阳系里这部分天体来说，因为它们的平均密度和温度较低，使得它们的全局地球相似指数也处于一个较低的水平。^[4]

以下非行星天体拥有较高的全局地球相似指数，其中只有土卫六有显著的大气：

天体	分类	全局ESI
KOI-433.02m	太阳系外卫星（未证实）	0.93
月球	天然卫星	0.56
木卫一	天然卫星	0.36
木卫四	天然卫星	0.34
木卫三	天然卫星	0.29
谷神星	矮行星/小行星	0.27
木卫二	天然卫星	0.26
灶神星	小行星	0.256
土卫六	天然卫星	0.24
智神星	小行星	0.222
天卫三	天然卫星	0.10
土卫二	天然卫星	0.094
冥王星	矮行星	0.075
海卫一	天然卫星	0.074

参考文献

^ Earth Similarity Index (ESI). Planetary Habitability Laboratory. [2012-11-08]. （原始内容存档于2014-02-03）.
^ ^2.00 ^2.01 ^2.02 ^2.03 ^2.04 ^2.05 ^2.06 ^2.07 ^2.08 ^2.09 ^2.10 ^2.11 ^2.12 ^2.13 ^2.14 ^2.15 ^2.16 HEC: Data of Potentially Habitable Worlds - Planetary Habitability Laboratory @ UPR Arecibo. upr.edu. [2013-04-05]. （原始内容存档于2017-12-01）.
^ Updates on Kepler-22 b during the First Kepler Science Conference - Planetary Habitability Laboratory @ UPR Arecibo. upr.edu. [2013-04-12]. （原始内容存档于2011-12-08）.
^ pg 143. Multivariate and other worksheets for R (or S-Plus): a miscellany （页面存档备份，存于互联网档案馆） P.M.E.Altham, Statistical Laboratory, University of Cambridge. January 10, 2013

外部链接

HEC: Data of Potential Habitable Exoplanets and Exomoon s. 2012-07-20 [2012-07-25]. （原始内容存档于2014-03-09）（英语）.

参见

[esi-1] Earth Similarity Index (ESI). Planetary Habitability Laboratory. [2012-11-08]. （原始内容存档于2014-02-03）.

[upr.edu-2] 2.00 ^2.01 ^2.02 ^2.03 ^2.04 ^2.05 ^2.06 ^2.07 ^2.08 ^2.09 ^2.10 ^2.11 ^2.12 ^2.13 ^2.14 ^2.15 ^2.16 HEC: Data of Potentially Habitable Worlds - Planetary Habitability Laboratory @ UPR Arecibo. upr.edu. [2013-04-05]. （原始内容存档于2017-12-01）.

[3] Updates on Kepler-22 b during the First Kepler Science Conference - Planetary Habitability Laboratory @ UPR Arecibo. upr.edu. [2013-04-12]. （原始内容存档于2011-12-08）.

[4] 143. Multivariate and other worksheets for R (or S-Plus): a miscellany （页面存档备份，存于互联网档案馆） P.M.E.Altham, Statistical Laboratory, University of Cambridge. January 10, 2013

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[2]

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[4]