系外行星生物标志物：在其环境背景下理解氧气作为生物标志物

本文回顾了如何利用环境背景来解释在系外行星观测中氧气（O2）是否为生物标志物。本文建立在Schwieterman等人（2017）对当前生物标志物研究综述的基础上，并提供了一个深入的、跨学科的生物标志物识别与观测示例，为Catling等人（2017）描述的通用生物标志物评估框架的发展奠定基础。O2是一种潜在的强生物标志物，最初被认为在高丰度下是生命的明确指标。我们描述了生命与早期地球环境的协同演化，以及行星环境中源与汇的相互作用如何可能导致O2向大气释放被抑制了数十亿年，这是生物成因O2的一个假阴性案例。假阳性也可能存在，近期研究显示系外行星环境中存在潜在机制，可在没有生物圈存在的情况下产生相对较高丰度的大气O2。这些研究表明，在选择生物标志物搜索目标时，应考虑可能增强假阴性的行星特征。同样，我们解释在系外行星大气中观测到的O2的能力也关键取决于环境背景，以排除假阳性机制。我们描述了未来对O2及行星环境的光度、光谱和时间相关观测，这些观测可以增强我们对任何观测到的O2是生物标志物的信心，并有助于将其与潜在的假阳性区分开来。通过在行星背景下观测和理解O2，我们可以增强对生命远程探测的信心，并为其他提议的生物标志物提供一个生物标志物开发模型。