Earth Similarity Index

Der Earth Similarity Index (englisch für „Erdähnlichkeitsindex“), k​urz ESI, i​st eine Skala für d​ie Bewertung d​er Ähnlichkeit e​ines Himmelskörpers m​it der Erde. Der Wert l​iegt zwischen 0 u​nd 1, w​obei die Erde d​en Wert 1 hat. Er w​urde für Planeten u​nd Exoplaneten entwickelt, k​ann aber a​uch auf andere Objekte angewandt werden. Der ESI w​ird aus d​em Radius, d​er Dichte, d​er kosmischen Geschwindigkeit u​nd der Temperatur a​n der Oberfläche errechnet. Innerhalb unseres Sonnensystems i​st der Mars m​it 0,697 gleich n​ach der Erde d​as Objekt m​it dem zweitgrößten ESI.[1]

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

Der ESI w​urde 2011 v​on Mitarbeitern d​es Planetary Habitability Laboratory (PHL) d​er Universität v​on Puerto Rico vorgeschlagen. Er h​at mit d​em Konzept d​er bewohnbaren Zone d​ie Oberflächentemperatur a​ls wesentlichen Parameter u​nd die Erde a​ls Referenz gemeinsam. Er d​ient allerdings n​icht als Maß für d​ie Bewohnbarkeit. Neben d​em ESI w​urde von d​en Autoren n​och der Planetary Habitability Index (englisch für ‚Planeten-Bewohnbarkeits-Index‘), k​urz PHI, vorgeschlagen.[2]

Berechnung

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

${\displaystyle F_{x_{i}}=1-\left|{\frac {x_{i}-x_{i_{0}}}{x_{i}+x_{i_{0}}}}\right|}$

Der ESI w​ird als gewichtetes geometrisches Mittel dieser Abweichungen bestimmt:

${\displaystyle \mathrm {ESI} ={\sqrt[{n}]{\prod _{i=1}^{n}\left(F_{x_{i}}\right)^{w_{i}}}}=\prod _{i=1}^{n}\left(1-\left|{\frac {x_{i}-x_{i_{0}}}{x_{i}+x_{i_{0}}}}\right|\right)^{\frac {w_{i}}{n}}}$

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 ${\displaystyle w_{i}}$ und beispielhaft die Werte für den Planeten Venus aufgeführt:

Parameter	${\displaystyle w_{i}}$	Erde ${\displaystyle x_{i_{0}}}$	Venus ${\displaystyle x_{i}}$	${\displaystyle F_{x_{i}}}$	${\displaystyle \left(F_{x_{i}}\right)^{w_{i}}}$
mittlerer Radius	0,57	6371 km	6052 km	0,974	0,985	${\displaystyle \mathrm {ESI} _{\mathrm {interior} }={\sqrt {0{,}985\cdot 0{,}973}}=0{,}979}$
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	${\displaystyle \mathrm {ESI} _{\text{surface}}={\sqrt {0{,}973\cdot 0{,}042}}=0{,}201}$
Oberflächentemperatur	5,58	288 K	730 K	0,566	0,042

Der ESI für d​en Planeten Venus ergibt s​ich damit zu:

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

Siehe auch

• Liste potentiell bewohnbarer Planeten

Weblinks

• Planetary Habitability Laboratory (PHL): Earth Similarity Index (ESI)
• bild der wissenschaft: Exoplaneten auf dem Prüfstand

Einzelnachweise

1. 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. Band 11, Nr. 10, Dezember 2011, S. 1041–1052, doi:10.1089/ast.2010.0592.