מדד הדמיון לכדור הארץ

מדד הדמיון לכדור הארץ (באנגלית: ESI - Earth Similarity Index) הוא אפיון מוצע על מנת לבחון את מידת התאמת מאפייניהם של כוכב לכת, לווין טבעי או כוכב לכת חוץ-שמשי לאלה של כדור הארץ. המדד נועד לפשט את ההשוואה לאור ריבוי הגילויים כל כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש וביניהם גם דמויי ארץ. המספר של התוצאה נע בין 0 ל-1, כאשר 1 מייצג את כדור הארץ. אין למדד משמעות כמותית לגבי הסיכוי לקיום של חיים על פני אותו גוף.

הנוסחה

המדד הוצא לראשונה בשנת 2011 במאמר בכתב העת המדעי Astrobiology והפרמטרים שכלולים בו הם: רדיוס, צפיפות החומר, מהירות מילוט והטמפרטורה של פני השטח. לפיכך, למדד שני המרכיבים של הנוסחה מתייחסים לרדיוס ולצפיפות מחד, ולמהירות המילוט וטמפרטורת פני השטח מאידך. בכל הנוגע לכוכבי לכת חוץ-שמשיים, הנתונים לגבי טמפרטורת השטח נלקחים מההשפעה של עמעום הכוכב ושל מהירות הסיבוב סביבו, אך לא נלקחים בחשבון פרמטרים אחרים אשר עשויים להשפיע על מרכיב זה כמו למשל חוסר בקרינה, השפעות כבידה על גאות ושפל (Tidal heating), אלבדו והשפעות של אפקט החממה מאחר שרובם ככולם אינם ידועים.

דף אינטרנט שנערך על ידי אחד מחברי המאמר בכתב העת המדעי Astrobiology משנת 2011, הבל מנדז מאוניברסיטת פוארטו ריקו בארסיבו , מפרט את חישוביו על המדד עבור מערכות חוץ-שמשיות שונות בנוסחה הבאה:

${\mathsf {ESI}}=\prod _{i=1}^{n}\left(1-{\Big \vert }{\frac {x_{i}-x_{i0}}{x_{i}+x_{i0}}}{\Big \vert }\right)^{\frac {w_{i}}{n}}$,

כאשר $x_{i}$ ו-$x_{i0}$ הם התכונות של הגוף החוץ-שמשי ושל כדור הארץ, בהתאמה, ו-$w_{i}$ הוא המעריך המשוקלל של כל תכונה ואילו $n$ הוא המספר הכולל של המאפיינים. נוסחה זו היא בת השוואה לשוני בריי-קרטיס (Bray–Curtis dissimilarity) וגם נבנתה לפיה.

מדענים אף הציגו ב-2011 נוסחה שונה אשר העריכה את המדד לאפשרות של חיים על כוכבי לכת שונים והתוצאות היו שונות.

בטבלה הבאה מוצג המדד למספר גופים (כוכבי לכת חוץ שמשיים אשר עדיין לא אושרו מסומנים ב-כוכבית):

גרם השמיים	ESI	הערות
כדור הארץ	1
KOI-4878.01*	0.98	לא מאושר, אך הלחץ על פני השטח עשוי להיות 10 אטמוספיריות בטמפרטורה של 292K. כוכב מסוג G4V, דומה לשמש.
כוכב טיגרדן b	0.95
TRAPPIST-1e	0.95	כנראה ישנה נעילת גאות מול הכוכב TRAPPIST-1, הלחץ על פני השטח עשוי להיות 6 אטמוספירות ב-285K
גליזה 581g*	0.92	לא מאושר ונעול מול הכוכב גליזה 581. הלחץ על פני השטח עשוי 18 אטמוספירות ב-284K
כוכב לויטן b	0.91	נעול מול הכוכב, הלחץ על פני השטח עשוי 25 אטמוספירות ב-294K
TRAPPIST-1 d	0.89	כוכב הלכת הכי פנימי באזור הישיב של TRAPPIST-1.
קפלר-438b	0.88	טמפרטורה של 276K, כנראה נעול גאות.
פרוקסימה קנטאורי b	0.87	כוכב הלכת החוץ-שמשי שעשויים להיות בו חיים הכי קרוב למערכת השמש.
רוס 128 b	0.86	הכוכב רוס 128 הוא ננס אדום וייתכנו חיים אם קיימת לו אטמוספירה דומה לזו של כדור הארץ
LHS 1723 b	0.86	אין מידע לגבי צפיפות ולגבי האטמוספירה.
קפלר-296e	0.85
גליזה 667 Cc	0.85	כנראה נעול גאות מול הכוכב, הטמפרטורה היא 277.4K.
קפלר-442b	0.84	במרכז של אזור ישיב, הטמפרטורה היא 233K
קפלר-452b	0.83	הלחץ על פני השטח עשוי להיות 16–56 אטמוספירות בטמפרטורה של 288K
קפלר-62e	0.83	הלחץ על פני השטח עשוי להיות 35 אטמוספירות בטמפרטורה של 288K
גליזה 832c	0.81	נעול גאות ואין טקטוניקת הלוחות. ייתכנו חיים אם קיימת לו אטמוספירה דומה לזו של כדור הארץ
קפלר-283c	0.79	הטמפרטורה היא 238.5K
HD 85512 b	0.77
וולף 1061c	0.76
גליזה 667 Cf*	0.76
קפלר-440b	0.75	בעל מסלול הקפה אליפטי. טמפרטורה 273K
HD 40307 g	0.74
מאדים	0.73	העדר טקטוניקת לוחות, קטן מדי לכדי התאדות מים לאטמוספירה
כוכב חמה	0.73	תהודה מסלולית של 3:2 סביב השמש
קפלר-61b	0.73
גליזה 581d*	0.72	נעילת גאות מול הכוכב
קפלר-22b	0.71
קפלר-443b	0.71	89.9% סיכוי לקיומם של חיים, אולם רק 4.3% הוא סלעי
גליזה 422 b*	0.71
TRAPPIST-1f	0.70	טמפרטורה 230K
גליזה 3293 c*	0.70
קפלר-62f	0.69	הלחץ על פני השטח עשוי להיות 10 אטמוספירות
כוכב טיגרדן c	0.68
קפלר-298d	0.68
כוכב קפטיין b	0.67	כוכב הלכת החוץ שמשי הכי ותיק שידוע כי ייתכנו עליו חיים
קפלר-186f	0.64	ייתכן ויותר קר ממאדים, אך ייתכנו עליו חיים
קפלר-174d	0.61
קפלר-296f	0.60
גליזה 667 Ce*	0.60
HD 69830 d	0.60	אין מידע על הצפיפות ועל האטמוספירה
TRAPPIST-1g	0.59	כוכב הלכת הגדול במערכת של TRAPPIST-1, קר מדי לקיום חיים
גליזה 682 c*	0.59
55 בסרטן c	0.56	אין מידע על הצפיפות ועל האטמוספירה
הירח	0.56	העדר טקטוניקת לוחות, קטן מדי לכדי התאדות מים לאטמוספירה
55 בסרטן f	0.53	אין מידע על הצפיפות ועל האטמוספירה
KOI-4427b*	0.52
גליזה 581b	0.48	נמצא בקצה הפנימי של האזור הישיב
נוגה	0.44
קפלר-20f	0.44
גליזה 1214b	0.42	כנראה כוכב לכת אוקיינוס, טמפרטורה 390-552K
קפלר-11b	0.30
קפלר-20e	0.29
Mu Arae e	0.27
גליזה 581c	0.24	נעול גאות מול הכוכב
קפלר-20b	0.24
נפטון	0.18
גליזה 581e	0.16	נעול גאות מול הכוכב
צדק	0.12	ענק גזים
קפלר-70c*	0.03

קישורים חיצוניים

• אנחנו לא לבד? 5 הכוכבים התאומים של כדור הארץ, באתר ynet, 23 בנובמבר 2015