Kepler-452b 表面宜居性的定量估计

Kepler-452b 目前是类太阳恒星宜居带中地球大小行星的最佳例子，这类行星的探测数量预计在未来会增加。在这些行星据信很薄的大气中搜索生物标志物是一个具有挑战性的目标，需要仔细选择目标。在假设 Kepler-452b 以岩石为主的性质下，我们将其作为测试案例来计算依赖于温度的宜居性指数 $h_{050}$，该指数旨在最大化生物标志物产生活动的潜在存在 (Silva et al. 2016)。使用为类地系外行星设计的气候模型 (Vladilo et al. 2015)，计算了广泛气候因子范围内的表面温度。在根据实验结果 (Jenkins et al. 2015) 固定行星数据后，我们在模型有效范围内改变了表面重力、CO$_2$ 丰度、表面压力、轨道偏心率、自转周期、轴倾角和海洋分数。对于大多数参数选择，我们发现仅在 CO$_2$ 分压 $p_\mathrm{CO_2} \lesssim 0.04$ bar 时存在 $h_{050}>0.2$ 的宜居解。在此 CO$_2$ 丰度极限值下，如果总压力 $p \lesssim 2$ bar，该行星仍然宜居。在所有情况下，当偏心率 $e \gtrsim 0.3$ 时宜居性下降。自转周期和倾角的变化通过其对赤道-极点温度差而非全球平均温度的影响来影响宜居性。我们计算了在广泛输入参数范围内由宿主星光度演化导致的 $h_{050}$ 变化。只有少数参数组合产生宜居性加权寿命 $\gtrsim 2$ Gyr，这足够长以发展在当前仍可探测的大气生物标志物。