地球相似指數

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。

計算公式

性質	參考值	權重
平均半徑	1.0	0.57
堆密度	1.0	1.07
逃逸速度	1.0	0.70
表面溫度	288 K	5.58

地球相似指數由下列公式計算：

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 $x_{i}$ 是行星的某個性質（如表面溫度）， $x_{i_{0}}$ 是地球上對應性質的參考值（如288K）， $w_{i}$ 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。

高相似指數行星

藝術家構想中的系外行星開普勒-22b。該行星因為與地球相似的大小和溫度而被認為具有高地球相似指數，但是其密度當前還未知。

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（英語：KOI-3456.02）	0.93	未證實^[2]
開普勒395c	0.91	未證實^[2]
KOI-5737.01（英語：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（英語：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

非行星的相似指數

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：

天體	分類	全局ESI
KOI-433.02m	太陽系外衛星（未證實）	0.93
月球	天然衛星	0.56
木衛一	天然衛星	0.36
木衛四	天然衛星	0.34
木衛三	天然衛星	0.29
穀神星	矮行星/小行星	0.27
木衛二	天然衛星	0.26
灶神星	小行星	0.256
土衛六	天然衛星	0.24
智神星	小行星	0.222
天衛三	天然衛星	0.10
土衛二	天然衛星	0.094
冥王星	矮行星	0.075
海衛一	天然衛星	0.074

參考文獻

^ Earth Similarity Index (ESI). Planetary Habitability Laboratory. [2012-11-08]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於2017-12-01）.
^ Updates on Kepler-22 b during the First Kepler Science Conference - Planetary Habitability Laboratory @ UPR Arecibo. upr.edu. [2013-04-12]. （原始內容存檔於2011-12-08）.
^ pg 143. Multivariate and other worksheets for R (or S-Plus): a miscellany （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） P.M.E.Altham, Statistical Laboratory, University of Cambridge. January 10, 2013

外部連結

HEC: Data of Potential Habitable Exoplanets and Exomoon s. 2012-07-20 [2012-07-25]. （原始內容存檔於2014-03-09）（英語）.

參見

[esi-1] Earth Similarity Index (ESI). Planetary Habitability Laboratory. [2012-11-08]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於2011-12-08）.

[4] 143. Multivariate and other worksheets for R (or S-Plus): a miscellany （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） P.M.E.Altham, Statistical Laboratory, University of Cambridge. January 10, 2013

[1]

[2]

[3]

[4]