包含红巨星支演化的主序星周围超级地球行星的宜居性：基于集成系统方法的模型

在先前发表于《天体生物学》的研究中，我们重点关注了围绕类太阳恒星运行的 10 M_E 超级地球行星的宜居性演化。该研究基于与集成系统方法相一致的行星宜居性概念，该方法在考虑多种气候学、生物地球化学和地球动力学过程的情况下描述了光合生物量的产生。在本研究中，我们通过考虑零龄主序质量在 0.5 至 2.0 M_sun 之间的恒星，并特别侧重于 0.8、0.9、1.2 和 1.5 M_sun 的模型，对先前的工作进行了显著扩充。我们的宜居性模型再次考虑了这些恒星主序阶段及其红巨星支演化期间的地球动力学过程。针对不同类型的恒星，我们识别了由行星表面生物生产力限制所决定的所谓维持光合宜居带（pHZ）。我们获得了与生命存在基本可能性相一致的多组解。考虑到相对高质量的恒星比低质量恒星早得多地离开主序，我们发现质量约大于 1.5 M_sun 的恒星的超级地球行星的生物圈寿命总是受恒星光度增加的限制。然而，对于质量低于 0.9 M_sun 的恒星，超级地球的寿命仅由地球动力学时间尺度决定。对于中心恒星质量在 0.9 至 1.5 M_sun 之间的情况，在我们的模型框架下生命存在的可能性取决于超级地球行星的相对大陆面积。