评估太阳系与地外世界宜居性的术语与定量框架

在太阳系及更远范围搜寻地外生命是天体生物学、行星科学与天体物理学的关键科学驱动力。关键一步是识别和表征潜在生境，以指导搜寻并解释其结果。然而，目前缺乏一个广为接受、自洽、灵活且定量的宜居性术语与评估方法。基于 NExSS 定量宜居性科学工作组为期三年的研究，我们的论文填补了这一空白。我们回顾了以往的宜居性研究，但发现缺乏普遍有效的生命定义阻碍了普遍适用的宜居性定义。需要一种更细致的方法。我们引入了定量宜居性评估框架（QHF），该框架能够对两个模型的自洽性进行概率评估：首先是生境模型，描述生境中关键条件的概率分布；其次是生存力模型，描述给定一组环境条件下某种代谢具有生存力的概率。我们提供了该框架的开源实现及四个概念验证示例：比较两颗系外行星以确定观测目标优先级；解释两颗系外行星上的大气 O2 检测；火星的地下宜居性；木卫二的海洋宜居性。这些示例表明，我们的框架能够在广泛的问题范围内自洽地为天体生物学研究提供信息。所提出的框架是模块化的，因此未来的工作可以扩展可用于生境和代谢的模型的范围与复杂性。