Índice de similitud terrestre

El Índice de Similitud con la Tierra ( ESI , por sus siglas en inglés) es una propuesta para caracterizar la similitud entre un objeto de masa planetaria o un satélite natural y la Tierra . Fue diseñado como una escala de cero a uno, donde la Tierra tiene un valor de uno; esto tiene como objetivo simplificar las comparaciones entre planetas a partir de grandes bases de datos.

La escala no tiene un significado cuantitativo para la habitabilidad .

El ESI, propuesto en 2011 por Schulze-Makuch et al. en la revista Astrobiology , incorpora el radio , la densidad , la velocidad de escape y la temperatura superficial de un planeta en el índice. ^{[ 1 ]} Así, los autores describen el índice como compuesto por dos componentes: (1) asociado al interior, que se relaciona con el radio medio y la densidad aparente, y (2) asociado a la superficie, que se relaciona con la velocidad de escape y la temperatura superficial. Kashyap Jagadeesh et al. (2017) publicaron un artículo sobre la derivación de la formulación del ESI. ^{[ 2 ]} El ESI también fue referenciado en un artículo publicado en la Revista Cubana de Física . ^{[ 3 ]}

Para los exoplanetas , en casi todos los casos solo se conoce con cierto grado de certeza el período orbital del planeta junto con el oscurecimiento proporcional de la estrella debido al tránsito del planeta o la variación de la velocidad radial de la estrella en respuesta al planeta, por lo que cualquier otra propiedad no determinada directamente por esas mediciones es especulativa. Por ejemplo, si bien la temperatura superficial está influenciada por una variedad de factores que incluyen la irradiancia , el calentamiento por mareas , el albedo , la insolación y el calentamiento por efecto invernadero , como estos factores no se conocen para ningún exoplaneta, los valores de ESI citados utilizan la temperatura de equilibrio planetario como sustituto. ^{[ 1 ]}

Una página web mantenida por uno de los autores del artículo de Astrobiología de 2011 , Abel Méndez de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo , enumera sus cálculos del índice para varios sistemas exoplanetarios. ^{[ 4 ]} El ESI de Méndez se calcula como

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

dónde${\displaystyle x_{i}}$y${\displaystyle x_{i0}}$son propiedades del cuerpo extraterrestre y de la Tierra respectivamente,${\displaystyle w_{i}}$es el exponente ponderado de cada propiedad, y${\displaystyle n}$es el número total de propiedades. Es comparable al índice de similitud de Bray-Curtis y se construye a partir de él . ^{[ 4 ] [ 5 ]} El peso asignado a cada propiedad,${\displaystyle w_{i}}$Son parámetros libres que se pueden elegir para enfatizar ciertas características sobre otras o para obtener umbrales o clasificaciones de índices deseados. La página web también clasifica lo que describe como la habitabilidad de planetas y lunas según tres criterios: la ubicación en la zona habitable, el ESI y una especulación sobre la capacidad de sustentar organismos en la base de la cadena alimentaria, un índice diferente recopilado en la página web identificado como la "Escala de Habitabilidad Primaria Global". ^{[ 6 ]}

El artículo de Astrobiología de 2011 y los valores ESI que contenía recibieron atención de la prensa en el momento de su publicación. Como resultado, se informó que Marte tenía el segundo ESI más alto del Sistema Solar, con un valor de 0,70. ^{[ 7 ]} Se informó que varios exoplanetas mencionados en ese artículo tenían valores superiores a este.

Otros valores ESI que han sido reportados por terceros incluyen las siguientes fuentes: ^{[ 7 ] [ 4 ]}

Aunque el ESI no caracteriza la habitabilidad , dado que el punto de referencia es la Tierra, algunas de sus funciones coinciden con las utilizadas por las medidas de habitabilidad. Al igual que con la definición de la zona habitable , el ESI utiliza la temperatura superficial como función principal (y el punto de referencia terrestre). Un artículo de 2016 utiliza el ESI como esquema de selección de objetivos y obtiene resultados que muestran que el ESI tiene poca relación con la habitabilidad de un exoplaneta, ya que no toma en cuenta la actividad de la estrella , el acoplamiento de marea planetario ni el campo magnético del planeta (es decir, su capacidad de autoprotección), que se encuentran entre las claves para las condiciones de superficie habitables. ^{[ 8 ]}

Se ha observado que el ESI no logra diferenciar entre la similitud con la Tierra y la similitud con Venus , donde los planetas con un ESI más bajo tienen una mayor probabilidad de ser habitables. ^{[ 9 ]}

La clasificación de exoplanetas es compleja, ya que muchos métodos de detección dejan varias características sin determinar. Por ejemplo, con el método de tránsito , la medición del radio puede ser muy precisa, pero la masa y la densidad suelen estimarse. Lo mismo ocurre con los métodos de velocidad radial , que proporcionan mediciones precisas de la masa, pero son menos eficaces para medir el radio. Por lo tanto, los planetas observados mediante diferentes métodos pueden compararse con la Tierra con mayor precisión.

El índice se puede calcular para objetos distintos de los planetas, incluidos satélites naturales , planetas enanos y asteroides . La menor densidad y temperatura promedio de estos objetos les confiere valores de índice más bajos. Solo se sabe que Titán (una luna de Saturno) conserva una atmósfera significativa a pesar de su menor tamaño y densidad. Si bien Ío (una luna de Júpiter) tiene una temperatura promedio baja, la temperatura superficial de la luna varía enormemente debido a la actividad geológica. ^{[ 10 ]}

• Lista de satélites naturales

• PHL @ UPR Arecibo - Catálogo de exoplanetas habitables
• Calculadora del Índice de Similitud con la Tierra