海洋行星上遥感生命探测的假阴性：来自早期地球的启示

地球的海-气化学在其漫长历史中经历了剧烈的演化变迁，这对大气生物标志物的出现与长期稳定性具有潜在重要影响。尽管大量工作集中于完善我们对遥感生命探测假阳性的理解，但假阴性的可能性——即广泛分布于行星表面且活跃、但最终在行星大气成分中无法探测或难以探测的隐蔽生物圈——却甚少受到关注。在此，我们总结来自地球化学代用记录与地球系统模型的最新进展，这些进展为地球最易探测的潜在生物标志物气体——氧气（O2）、臭氧（O3）和甲烷（CH4）——的长期演化提供了见解。我们认为，经典的 O2-CH4 非平衡生物标志物在地球约45亿年历史中或许一直难以遥感探测，且总体而言，除最近约5亿年外，大气 O2/O3 水平一直是地球生物圈存在的糟糕代用指标。我们进一步指出，在地球过去约25亿年历史的大部分时间里，探测大气 CH4 都存在问题。更广泛地说，我们强调生物标志物气体的海洋内部再循环往往会使宜居硅酸盐行星上的表面生物圈变得隐蔽，这意味着最有利于发展和维持广泛生物圈的行星往往难以通过常规大气生物标志物来表征。