地球作为系外行星代理：光谱测光光变曲线的解构与重构
地球与行星天体物理
2021-02-24 v1 天体物理仪器与方法
摘要
类地行星的点源光谱测光（“单点”）光变曲线包含关于这些世界空间特征的惊人数量的信息。对这些光变曲线进行空间分辨对于评估随时间变化的表面特征以及大气的存在至关重要，而大气的存在反过来对地球生命至关重要，并对确定系外行星的宜居性具有重要意义。鉴于地球是唯一被确认承载生命的天体，通过分析时间分辨光谱图像将其视为系外行星代理，为搜寻宜居系外行星提供了基准。深空气候观测站（DSCOVR）上的地球多色成像相机（EPIC）提供了这样的机会，每年以十个波长、高时间频率观测约5000幅全日面受阳光照射的地球图像。我们将这些光谱图像进行盘积分以创建单点光变曲线，并将其分解为主成分（PCs）。利用机器学习技术将主成分与六个预先选择的空间特征相关联，我们发现单点光变曲线的第一和第四主成分（贡献了约83.23%的光变曲线变率）分别包含低云和高云的信息。与第二主成分中包含的与陆地和海洋反射率对比相关的表面信息不同，单个陆地子类型不易区分（总光变曲线变化小于0.1%）。我们通过系统地改变空间特征来构建地球模型，以推导其与主成分之间的因果关系。该模型可作为分析类地系外行星的基线，并指导未来观测的波长选择与采样策略。
引用
@article{arxiv.2012.10556,
title = {Earth as a Proxy Exoplanet: Deconstructing and Reconstructing Spectrophotometric Light Curves},
author = {Lixiang Gu and Siteng Fan and Jiazheng Li and Stuart Bartlett and Vijay Natraj and Jonathan H. Jiang and David Crisp and Yongyun Hu and Giovanna Tinetti and Yuk L. Yung},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.10556},
year = {2021}
}
备注
Accepted by AJ, 10 pages, 2 tables, 13 figures