暗淡蓝点是否独特？用于识别类地系外行星的优化测光波段

下一代地基和天基望远镜将对附近恒星周围的宜居行星进行成像。越来越多的文献描述了如何利用光谱学表征此类行星，但行星颜色的效用较少被考虑。本文研究是否可以利用紫外-可见光到近红外宽带测光（350-1000 nm）识别可能的类地系外行星。具体而言，我们计算了用于识别系外地球（exo-Earth）并将其与包括太阳系天体和模型系外行星在内的非宜居行星区分的最优测光波段。一些假想系外行星——特别是具有厚大气层的冰冷陆地世界——的颜色与地球相似，因为光谱蓝区的瑞利散射。然而，地球反射光谱中的细微特征似乎是独特的。特别是，地球的反射光谱呈“U形”，不同于我们所有假想的非宜居行星。这种形状部分生物起源，因为富含 O2 的氧化性空气对太阳光透明，允许显著的瑞利散射，而臭氧吸收可见光，形成“U”的底部。这种独特性是否具有实用价值取决于观测噪声。如果观测受光子限制或天体物理源（黄道光或不完美的星光抑制）主导，那么使用宽带可见光测光识别地球孪生行星相对于获取详细光谱几乎没有实际优势。然而，如果观测受暗电流主导，则优化测光可极大协助初步表征。我们还计算了识别太古宙地球系外行星的最优测光波段，发现太古宙地球比现代地球孪生行星更难明确识别。