지구 유사도 지수 문서 원본 보기

{{위키데이터 속성 추적}}
[[파일:Terrestrial planet sizes.jpg|섬네일|510x510px|크기와 온도는 다르지만, 지구형 행성은 보통 지구 유사도 지수가 높다. 왼쪽부터 [[수성]](0.596), [[금성]](0.444), [[지구]](1.000), [[화성]](0.697)이다.<ref name="UPR-Catalog">{{웹 인용|url = http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog/data|title = HEC: Data of Potential Habitable Worlds|확인날짜 = 2019-12-16|archive-date = 2017-12-01|archive-url = https://web.archive.org/web/20171201032102/http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog/data|url-status = dead}}</ref>]]
'''지구 유사도 지수'''({{llang|en|Earth Similarity Index}}, '''ESI''')는 [[행성]]이 [[지구]]와 얼마나 닮았는가를 나타내는 수치로, 0부터 1까지로 정의되며 1에 가까울수록 지구와 유사함을 나타낸다. 지구 유사도 지수는 커다란 자료 속에서 행성들을 쉽게 분류하기 위해 고안되었으며, 수치가 높다고 [[행성 거주가능성]]이 무조건 높은 것은 아니다.

==공식화==
2011년 처음 제안된 지구 유사도 지수는 브레이-커티스 비유사도를 사용한다. 어떤 성질 <math>x</math>에 대한 지구 유사도 지수는 다음과 같이 나타낼 수 있다.<ref name="Schulze-Makuch et al.">{{저널 인용|author=Schulze-Makuch, D. |author2=Méndez, A. |author3=Fairén, A. G. |author4=von Paris, P. |author5=Turse, C. |author6=Boyer, G. |author7= Davila, A. F. |author8=Resendes de Sousa António, M. |author9=Catling, D. |author10=Irwin, L. N. |last-author-amp=yes |date=2011 |doi=10.1089/ast.2010.0592 |bibcode=2011AsBio..11.1041S |title=A Two-Tiered Approach to Assess the Habitability of Exoplanets. |journal=Astrobiology |volume=11 |issue=10 |pages=1041–1052 |pmid=22017274}}</ref>
:<math>\mathsf{ESI}_x=\left(1-\Big\vert\frac{x - x_{0}}{x + x_{0}}\Big\vert\right)^{w}</math>
여기서 <math>x</math>는 행성의 값, <math>x_0</math>는 지구의 값이며, <math>w</math>는 무게 지수이다.

행성의 내부 구조 유사도 <math>\mathsf{ESI}_I</math>는 [[반지름]](<math>r</math>)과 [[밀도]](<math>{\rho}</math>)로, 표면 유사도 <math>\mathsf{ESI}_S</math>는 [[탈출 속도]](<math>v_0</math>), 표면 온도(<math>T_s</math>)를 사용하여 구해진다.
:<math>\mathsf{ESI}_I=(\mathsf{ESI}_r\cdot\mathsf{ESI}_{\rho})^{\frac{1}{2}}</math>
:<math>\mathsf{ESI}_S=(\mathsf{ESI}_{v_0}\cdot\mathsf{ESI}_{T_s})^{\frac{1}{2}}</math>
최종적으로, 지구 유사도 지수는 다음으로 정의된다.
:<math>\mathsf{ESI}=(\mathsf{ESI}_{I}\cdot\mathsf{ESI}_{S})^{\frac{1}{2}}</math>

[[외계 행성]]의 경우에는 보통 [[시선속도법]]이나 [[통과법]]으로 발견되는데, 이러한 경우에는 행성의 [[공전 주기]]만 직접 알아낼 수 있고, 나머지 물리량은 추정에 불과하다. 예를 들어, 행성의 표면 온도는 [[조석 가열]], [[반사율]], [[온실 효과]] 등에 의해 변화하지만, 현재 외계 행성에서 이 값을 알아낼 수 없기 때문에, [[행성 평형 온도]]를 대신 사용한다.<ref name="Schulze-Makuch et al." />

[[푸에르토리코 대학교]]에서 진행한 연구에서는, 외계 행성의 지구 유사도 지수를 다음 식으로 일반화하여 계산하였다.<ref name=esi>{{웹 인용|title=Earth Similarity Index (ESI)|url=http://phl.upr.edu/projects/earth-similarity-index-esi|publisher=Planetary Habitability Laboratory}}</ref>
:<math>\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}</math>
여기서 <math>n</math>은 사용된 성질의 개수이며, <math>w_i</math>는 이론으로 유도할 수 없고 측정으로만 알아낼 수 있는 자유매개변수이다.

==목록==
[[파일:Relative sizes of all of the habitable-zone planets discovered to date alongside Earth.jpg|섬네일|[[케플러-69c]], [[케플러-62e]] (0.83), [[케플러-62f]] (0.69), [[지구]](1.00)의 크기 비교. 지구를 제외한 행성들은 상상도이다.]]
지구 유사도 지수의 개념이 등장한 이후, [[태양계]] 천체와 [[외계 행성]] 일부에 대한 지구 유사도 지수가 지속적으로 계산되었고,<ref name="Schulze-Makuch et al." /><ref name=esi /> 현재도 새로운 행성의 등장으로 계속 변화가 이루어지고 있다.

밑 표에서 이름에 *이 붙은 행성은 행성의 존재나 성질이 확실하지 않음을 나타낸다.
{| class="wikitable sortable" style="text-align:center;"
!행성||ESI || 참조
|-
| 지구 || {{ESIScore |esi=1.00}} || 
|-
|[[KOI-4878.01]]* || {{ESIScore |esi=0.98}} || 확인되지 않았으나, 표면 온도와 기압이 292 K, 10 [[기압]]으로 추정됨.
|-
|[[TRAPPIST-1e]] || {{ESIScore |esi=0.95}} || [[조석 고정]]되었으리라 추정됨. 표면 온도와 기압은 285 K, 6 [[기압]]으로, 현재까지 발견된 외계 행성 중 거주가능성 최상위에 속함.
|-
|[[티가든 b]] || {{ESIScore |esi=0.95}} || 
|-
|[[글리제 581 g]]* || {{ESIScore |esi=0.92}} || 확인되지 않음. [[조석 고정]]되었으며, 표면 온도와 기압은 284 K, 18 [[기압]]으로 추정.
|-
|[[루이텐 b]] || {{ESIScore |esi=0.91}} || [[조석 고정]]됨. 표면 온도와 기압은 294 K, 25 [[기압]]으로 추정.
|-
|[[TRAPPIST-1d]] || {{ESIScore |esi=0.91}} || TRAPPIST-1 행성계에서 가장 안쪽에 있는 거주 가능 행성.
|-
|[[케플러-438b]] || {{ESIScore |esi=0.88}} || 온도는 276 K이며, [[조석 고정]]되었으리라 추정됨. 거주가능성은 확실하지 않음.
|-
|[[센타우루스자리 프록시마 b]] || {{ESIScore |esi=0.87}} || 지구에서 가장 가까운 거주가능성이 높은 행성.
|-
|[[로스 128 b]] || {{ESIScore |esi=0.86}} || 모항성이 활동이 적고 조용함. 지구와 비슷한 대기가 있다면 거주 가능.
|-
|[[LHS 1723|LHS 1723 b]] || {{ESIScore |esi=0.86}} || 행성의 밀도나 대기권 정보가 부족함.
|-
|[[케플러-296 e]] || {{ESIScore |esi=0.85}} || 
|-
|[[글리제 667 Cc]] || {{ESIScore |esi=0.85}} || [[조석 고정]]되었으리라 추정됨. 온도는 277 K로 추정.
|-
|[[케플러-442b]] || {{ESIScore |esi=0.84}} || 거주가능 구역의 정중앙에 위치. 온도 233 K.
|-
|[[케플러-452b]] || {{ESIScore |esi=0.83}} || 표면 온도와 기압은 288 K, 16~56 [[기압]]으로 추정.
|- 
|[[케플러-62e]] || {{ESIScore |esi=0.83}} || 표면 온도와 기압은 288 K, 35 [[기압]]으로 추정.
|-  
|[[글리제 832 c]] || {{ESIScore |esi=0.81}} || [[조석 고정]]되었고, [[판 구조론|판 구조]]가 없음. 지구와 비슷한 대기를 가졌다면 거주 가능.
|-
|[[케플러-283c]] || {{ESIScore |esi=0.79}} || 표면 온도 238.5 K.
|-
|[[HD 85512 b]] || {{ESIScore |esi=0.77}} || [[온실 효과]]가 없는, 지구와 비슷한 대기가 있다고 가정했을 경우.
|-
|[[볼프 1061c]] || {{ESIScore |esi=0.76}} ||
|-
|[[글리제 667 Cf]]* || {{ESIScore |esi=0.76}} || 존재에 대한 논란이 있음.
|-
|[[케플러-440b]] || {{ESIScore |esi=0.75}} || 궤도가 타원형, 표면 온도 273 K
|-
|[[HD 40307 g]] || {{ESIScore |esi=0.74}} || 
|-
|[[화성]] || {{ESIScore |esi=0.73}} || [[대기 탈출]]을 막기에 너무 작음. [[판 구조론|판 구조]]가 없음.
|-
|[[수성]] || {{ESIScore |esi=0.73}} || [[태양]]과 3:2 [[궤도 공명|자전-궤도 공명]]이 있음.
|-
|[[케플러-61b]] || {{ESIScore |esi=0.73}} || 
|-
|[[글리제 581 d]]* || {{ESIScore |esi=0.72}} || [[조석 고정]]됨.
|-
|[[케플러-22b]] || {{ESIScore |esi=0.71}} || 
|-
|[[케플러-443b]] || {{ESIScore |esi=0.71}} || 거주가능성이 89.9%이지만, 지구형 행성일 확률이 4.3%밖에 되지 않음.
|-
|[[글리제 422 b]]* || {{ESIScore |esi=0.71}} || 확인되지 않음
|-
|[[TRAPPIST-1 f]] || {{ESIScore |esi=0.70}} || 온도 230 K, 지구형 행성일 확률이 약간 존재.
|-
|[[글리제 3293 c]]* || {{ESIScore |esi=0.70}} || 확인되지 않음
|-
|[[케플러-62f]] || {{ESIScore |esi=0.69}} || 표면 온도와 기압은 288 K, 10 [[기압]]으로 추정.
|-
|[[티가든 c]] || {{ESIScore |esi=0.68}} || 
|-
|[[케플러-298d]] || {{ESIScore |esi=0.68}} || 
|-
|[[캅테인 b]] || {{ESIScore |esi=0.67}} || 오래 전부터 알려진 거주가능성이 있는 외계 행성.
|-
|[[케플러-186f]] || {{ESIScore |esi=0.64}} || 화성보다 추운 기후이지만, 거주가능성은 존재.
|-
|[[케플러-174d]] || {{ESIScore |esi=0.61}} || 
|-
|[[케플러-296f]] || {{ESIScore |esi=0.60}} || 
|-
|[[글리제 667 Ce]]* || {{ESIScore |esi=0.60}} || 존재에 대한 논란이 있음.
|-
|[[HD 69830 d]] || {{ESIScore |esi=0.60}} || 행성의 밀도나 대기권 정보가 부족.
|-
|[[TRAPPIST-1 g]] || {{ESIScore |esi=0.59}} || 행성계의 최외곽 행성으로, 온도가 너무 낮아 거주가능성이 낮음.
|-
|[[글리제 682 c]]* || {{ESIScore |esi=0.59}} || 확인되지 않음
|-
|[[게자리 55 c]] || {{ESIScore |esi=0.56}} || 행성의 밀도나 대기권 정보가 부족.
|-
|[[달]] || {{ESIScore |esi=0.56}} || [[대기 탈출]]을 막기에 너무 작음. [[판 구조론|판 구조]]가 없음.
|-
|[[게자리 55 f]] || {{ESIScore |esi=0.53}} || 행성의 밀도나 대기권 정보가 부족.
|-
|[[KOI-4427b]]* || {{ESIScore |esi=0.52}} || 확인되지 않음.
|-
|[[글리제 581b]] || {{ESIScore |esi=0.48}} || 거주가능 구역의 안쪽 끝에 위치.
|-
|[[금성]] || {{ESIScore |esi=0.44}} || 태양의 에너지 플럭스가 [[코마바야시-잉거솔 한계]]를 넘음. 태양에 대한 역행 운동.
|-
|[[케플러-20f]] || {{ESIScore |esi=0.44}} || 
|-
|[[글리제 1214 b]] || {{ESIScore |esi=0.42}} || [[바다 행성]]으로 추정, 온도 390~552 K.
|-
|[[케플러-11b]] || {{ESIScore |esi=0.30}} || 
|-
|[[케플러-20e]] || {{ESIScore |esi=0.29}} || 
|-
|[[제단자리 뮤 e]] || {{ESIScore |esi=0.27}} || 
|-
|[[글리제 581 c]] || {{ESIScore |esi=0.24}} || [[조석 고정]]되어 있음
|-
|[[케플러-20b]] || {{ESIScore |esi=0.24}} || 
|-
|[[해왕성]] || {{ESIScore |esi=0.18}} || 기체 행성, 푸른색.
|-
|[[글리제 581 e]] || {{ESIScore |esi=0.16}} || [[조석 고정]]되어 있음
|-
|[[목성]] || {{ESIScore |esi=0.12}} || 기체 행성
|-
|[[KOI-55c]]* || {{ESIScore |esi=0.03}} || 
|-
|}

===행성이 아닌 천체들의 지구 유사도===
[[파일:Io, Earth & Moon size comparison.jpg|섬네일|지구, 달, [[이오 (위성)|이오]]를 나타낸 그림. 태양계의 위성과 왜행성 일부는 크기가 작음에도 불구하고 온도와 밀도 면에서 지구와 유사한 경우가 있다.]]
지구 유사도 지수는 행성 이외에 [[위성]], [[왜행성]], [[소행성]]에 대해서도 계산할 수 있다. 보통 밀도와 온도가 낮기 때문에 지구 유사도 지수는 낮게 측정된다. 현재까지 [[타이탄 (위성)|타이탄]]만이 큰 대기를 가진 위성이고, [[이오 (위성)|이오]]는 평균 온도는 낮으나 활발한 지질 활동으로 변화 폭이 크다.<ref>{{저널 인용 |title=New estimates for Io eruption temperatures: Implications for the interior |journal=Icarus |last=Keszthelyi |first=L. |display-authors=etal |pages=491–502 |volume=192 |issue=2 |date=2007 |doi=10.1016/j.icarus.2007.07.008 |bibcode=2007Icar..192..491K |url=https://zenodo.org/record/1259031 |확인날짜=2019-12-16 |보존url=https://web.archive.org/web/20191216172819/https://zenodo.org/record/1259031 |보존날짜=2019-12-16 |url-status=dead }}</ref>

==행성 거주가능성과의 관계==
지구 유사도 지수와 [[행성 거주가능성]]과는 직접적인 관계가 없지만, 일부분에서는 거주가능성과 간접적인 연관이 있기도 하다. [[생명체 거주가능 영역]]의 정의와 연관하여, 지구 유사도 지수에서도 표면 온도가 변수로 사용되기 때문이다. 하지만, 생명체 존재에 필수적이라 여겨지는 [[섬광성|모항성의 활동 여부]], [[조석 고정]], [[자기장]] 존재 등을 전혀 고려하지 않았기 때문에, 일반화에는 무리가 있다.<ref name="Armstrong">{{저널 인용|title=The host stars of Kepler's habitable exoplanets: superflares, rotation and activity |author=Armstrong, D. J. |author2=Pugh, C. E. |author3=Broomhall, A.-M. |author4=Brown, D. J. A. |author5=Lund, M. N. |author6=Osborn, H. P. |author7=Pollacco, D. L. |journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society |volume=5 |issue=3 |year=2016 |doi=10.1093/mnras/stv2419 |bibcode=2016MNRAS.455.3110A |arxiv=1511.05306 |pages=3110–3125}}</ref>

현재까지 지구 유사도 지수에서 [[지구]]와 [[금성]]의 유사성을 분간하지 못하는 문제와, 수치가 낮음에도 거주가능성이 더 높은 문제도 지속적으로 제기되고 있다.<ref name="Tasker">{{뉴스 인용|title=No, that new exoplanet is not the best candidate to support life|url=https://theconversation.com/no-that-new-exoplanet-is-not-the-best-candidate-to-support-life-28996|author=Elizabeth Tasker|date=July 9, 2014|publisher=The Conversation|accessdate=November 5, 2018|보존url=https://web.archive.org/web/20191112014232/https://theconversation.com/no-that-new-exoplanet-is-not-the-best-candidate-to-support-life-28996|보존날짜=2019-11-12|url-status=dead}}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[위성 목록]]
== 각주 ==
{{각주|30em}}

== 외부 링크 ==
* [http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog/data HEC: Data of Potential Habitable Exoplanets and Exomoons] {{웹아카이브|url=https://web.archive.org/web/20171201032102/http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog/data}}
* [https://web.archive.org/web/20191216172846/https://www.fxsolver.com/browse/formulas/Earth%2BSimilarity%2BIndex Earth Similarity Index calculator]

{{외계 행성}}

[[분류:행성과학]]
[[분류:외계 행성]]