高分辨率光谱学研究岩石系外行星大气的仪器展望
地球与行星天体物理
2025-05-05 v1 天体物理仪器与方法
摘要
研究系外行星的大气层是了解太阳系外遥远世界最有前景的途径之一。系外行星大气的成分可以为其地质学和潜在宜居性提供关键见解。例如，某些分子（如水蒸气、氧气或甲烷）的存在已被提出作为生命可能性的指示。从观测角度来看，在过去十五年中，表征系外行星大气方面取得了显著进展。本文回顾了地面高分辨率光谱仪器的最新发展，这些仪器使得对遥远大气进行详细分析成为可能。高分辨率透射光谱学是最有效的方法之一，已用于研究类木星的大气，并正朝着更小的亚海王星系外行星推进。利用这项技术已探测到众多分子，包括 CO、H2O、TiO、HCN、CH4、NH3、C2H2、OH。我们探讨了未来地面仪器面临的诱人可能性，特别是在类地系外行星大气中探测包括分子氧（O2）在内的生物相关分子方面。通过详细的 O2 探测曝光时间计算，我们发现在相同曝光时间下，300,000 的光谱分辨率比 100,000 能达到更高的显著性。在具有挑战性的雾霾和云层场景下，所需的曝光时间及因此所需的凌星次数减少了 4 倍。
引用
@article{arxiv.2505.01102,
title = {Instrumentation prospects for rocky exoplanet atmospheres studies with high resolution spectroscopy},
author = {Surangkhana Rukdee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.01102},
year = {2025}
}
备注
Published in Scientific Reports