生物标记物的综合语境分析

在一篇著名的论文中，Sagan 等 (1993) 分析了由 Galileo 探测器拍摄的地球光谱，以搜寻生命的迹象。他们得出结论，大量 O2 与微量 CH4 的同时存在强烈暗示着生物学过程。一种广泛分布且无可能矿物起源的红色吸收色素的检测支持了生物光合作用的假设。在可能截然不同的行星上搜寻生命迹象意味着我们需要收集尽可能多的信息，以理解所观测到的大气在物理和化学上是如何运作的。地球-太阳强度比在热红外波段（10 micrometer）约为 10^{-7}，在可见光波段（0.5 micrometer）约为 10^{-10}。为 Darwin 和 Terrestrial Planet Finder Interferometer (TPF-I) 任务建议的干涉测量系统工作于中红外波段（5 - 20 micrometer），而为 Terrestrial Planet Finder Coronagraph (TPF-C) 建议的日冕仪工作于可见光波段（0.5 - 1 micrometer）。因此，对于前者，探测和分析的正是行星发出的热辐射；而对于后者，测量的是反射的恒星辐射通量。行星光谱可能包含对宜居性至关重要的大气物种特征，如 CO2 和 H2O，或是生物活动的产物（O2、O3、CH4 和 N2O）。这两个光谱区域均包含大气生物指示物。这些光谱特征的存在与否将表明与类地行星大气的异同，本章对此进行了详细讨论，并将其置于行星物理特征的语境中加以分析。