类太阳恒星宜居带行星上的氧假阳性信号

氧是一种很有前景的系外行星生物标志，因为利用星光进行光合作用具有进化优势，且若无生命存在，维持富氧大气的可能性似乎很低。针对晚型M矮星周围的行星，已提出非生物氧积累的可能情景，其延长的主序前阶段有利于非生物O$_2$积累。相比之下，若F、G和K型恒星周围的行星拥有大量非冷凝气体库存，则其非生物氧积累似乎不太可能。较大恒星周围氧生物标志的相对稳健性，推动了能够探测类太阳恒星周围行星氧信号的下一代望远镜的规划。然而，类地行星在广泛初始条件和演化情景下发展出富氧大气的总体趋势尚未被探究。在此，我们使用类地行星演化的热-地球化学-气候耦合模型，阐明了即使在存在大量非冷凝气体库存时，类太阳恒星周围也能积累显著非生物氧的三种情景。对于地球质量行星，我们发现若满足以下条件，非生物氧可积累至现代水平：(1)初始挥发性库存的CO$_2$:H$_2$O比值较高，(2)初始水库存超过约50个地球海洋，或(3)初始水库存极低。幸运的是，这三种非生物氧情景可通过观测其他大气成分或刻画行星表面而与生物源氧区分。这凸显了需要广泛能力的下一代望远镜，配备通过时间分辨测光约束表面水库存并搜寻 temporal biosignatures（时间生物标志）或 disequilibrium biosignatures（非平衡生物标志）以评估氧是否生物起源的能力。