通过反射光光谱检测陆地以排除水世界 O$_2$ 生物标志物的误报

寻找地外星系中的生命正处于现代天文学的前沿，天文台如 Habitable Worlds Observatory (HWO) 正在设计用于识别生物标志物。分子氧气 O$_2$ 被视为生命的有力指征，但在缺乏表面 O$_2$ sink 的情况下，H$_2$O 光解和氢逃逸可导致无生命的完全(100%)海洋覆盖陆行星上积聚大量 O$_2$。这种称为水世界误报的情形可通过陆地检测来排除，因为暴露的陆地预cludes 极深的海洋(~50 地球海洋)，其海拔限制由岩石的压碎强度设定。陆地检测可能是因为合理的地质表面在可见光波段 exhibits increasing reflectance with wavelength，而液态水和冰/雪则分别具有平坦或递减的反射率。本文提出反射光反演，演示 HWO 能在盘平均光谱中检测到以地球为例的陆地。给定信噪比为 20 的信号，地球样态的陆地比例可在 0.3-1.1 $\mu$m 光谱覆盖范围内可靠检测(可见光分辨率 R~140，紫外线分辨率 R~7，假设地球样态大气和云层)。我们强调需要至少下至 0.3 $\mu$m 的紫外线光谱以破除 O$_3$-陆地的混淆。我们发现，可见光/紫外线的信噪比和分辨率要求表明，较大视口(~8 m)将是确保大多数 HWO 地球型居住区目标检测陆地所需观测时间可行的必要条件。这些结果强有力地 inform HWO 确认可能的氧生物标志物的最低要求。