类前生物地球大气中的非生物臭氧和氧气

在太阳系外行星上寻找生命将利用大气生物特征的光谱识别。被认为最稳健的可远程探测潜在生物特征是同时检测到氧气（O_2）或臭氧（O_3）与甲烷（CH_4），且其水平表明来自行星表面的通量超过了非生物过程所能产生的量。在此，我们使用了一个依赖于高度的光化学模型，并增强了下边界条件，以仔细探索具有各种火山气体通量和恒星能量分布的无生命行星上的非生物 O_2 和 O_3 生成。在这些世界中的一部分，我们预测由于这些气体的快速化学生成，O_2 和 O_3 会有有限的积累。这导致在紫外 - 可见光波段可检测到非生物 O_3 和 CH_4 特征，但无法检测到非生物 O_2 特征。因此，如果没有适当的背景信息，通过紫外 - 可见光任务同时检测 O_3 和 CH_4 并不是强有力的生物特征。通过分析相关行星的恒星和大气背景——特别是氧化还原状态和氧原子存量——可以区分 O_2 和 O_3 的生物来源与非生物来源。具体而言，了解恒星的光谱特性并获得宽波长范围的行星光谱，应能更稳健地识别生命的虚假阳性信号。这突显了宽光谱覆盖对于未来系外行星表征任务的重要性。具体而言，区分真阳性和假阳性可能需要延伸至红外波长的光谱观测，并提供有关行星大气化学的背景信息。