Earth Similarity Index

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Größenvergleich erdähnlicher Planeten unseres Sonnensystems und ihr ESI: Merkur (0,596), Venus (0,444), Erde (1,000), und Mars (0,697)[1]

Der Earth Similarity Index (englisch für Erdähnlichkeits-Index), kurz ESI, ist eine Skala für die Bewertung der Ähnlichkeit eines Himmelskörpers mit der Erde. Der Wert liegt zwischen 0 und 1, wobei die Erde den Wert 1 hat. Er wurde für Planeten und Exoplaneten entwickelt, kann aber auch auf andere Objekte angewandt werden. Der ESI wird aus dem Radius, der Dichte, der kosmischen Geschwindigkeit und der Temperatur an der Oberfläche errechnet. Innerhalb unseres Sonnensystems ist der Mars mit 0,697 gleich nach der Erde das Objekt mit dem zweitgrößten ESI.[1] Gliese 581 g ist unter den Exoplaneten mit 0,889 derzeit derjenige mit dem höchsten ESI, allerdings gehört dieser noch zu den bisher nicht bestätigten (Stand Ende 2013).

Der ESI wurde 2011 von Mitarbeitern des Planetary Habitability Laboratory (PHL) der Universität von Puerto Rico vorgeschlagen. Er hat mit dem Konzept der bewohnbaren Zone die Oberflächentemperatur als wesentlichen Parameter und die Erde als Referenz gemeinsam. Er dient allerdings nicht als Maß für die Bewohnbarkeit. Neben dem ESI wurde von den Autoren noch der Planetary Habitability Index (englisch für Planeten-Bewohnbarkeits-Index), kurz PHI, vorgeschlagen.[2]

Berechnung[Bearbeiten]

Man betrachtet  n Parameter und vergleicht jeweils den Wert der Erde  x_{i_0} mit dem entsprechenden Wert des betrachteten Objekts  x_i . Dazu wird eine Art symmetrische relative Abweichung so invertiert, dass identische Werte 1 und die größtmögliche Abweichung 0 ergeben:

 F_{x_i} = 1 - \left| \frac{x_i - x_{i_0}}{x_i + x_{i_0}} \right|

Der ESI wird als gewichtetes geometrisches Mittel dieser Abweichungen bestimmt:

 \mathrm{ESI} = \sqrt[n]{\prod_{i=1}^n \left(F_{x_i}\right)^{w_i} }
             = \prod_{i=1}^n \left(1 - \left| \frac{x_i - x_{i_0}}{x_i + x_{i_0}} \right| \right)^\frac{w_i}{n}

Der ESI wird auch in zwei Teilaspekten verwendet: der interior ESI (englisch für innerer ESI) wird nur mit den beiden Parametern Radius und Dichte berechnet; der surface ESI (englisch für Oberflächen-ESI) entsprechend aus den beiden anderen Parametern. In der folgenden Tabelle sind die für den ESI festgelegten Gewichtungen  w_i und beispielhaft die Werte für den Planeten Venus aufgeführt:

Parameter  w_i Erde  x_{i_0} Venus  x_i  F_{x_i}  \left(F_{x_i}\right)^{w_i}
mittlerer Radius 0,57 6371 km 6052 km 0,974 0,985  \mathrm{ESI}_\mathrm{interior} = \sqrt{ 0,985 \cdot 0,973 } = 0,979
Rohdichte 1,07 5,515 g/cm3 5,243 g/cm3 0,975 0,973
Kosmische Geschwindigkeiten 0,70 11,186 km/s 10,360 km/s 0,962 0,973  \mathrm{ESI}_\mathrm{surface}  = \sqrt{ 0,973 \cdot 0,042 } = 0,201
Oberflächentemperatur 5,58 288 K 730 K 0,566 0,042

Der ESI für den Planeten Venus ergibt sind damit zu:

 \mathrm{ESI} = \sqrt{ \mathrm{ESI}_\mathrm{interior} \cdot \mathrm{ESI}_\mathrm{surface} } 
                      = \sqrt{ 0,979 \cdot 0,201 } = 0,444

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b data_solar_ESI.txt referenziert in Earth Similarity Index (ESI)
  2.  Dirk Schulze-Makuch u. a.: A Two-Tiered Approach to Assessing the Habitability of Exoplanets. In: Astrobiology. 11, Nr. 10, 2011, S. 1041–1052, doi:10.1089/ast.2010.0592.