小系外行星的反射光谱学 II：类地系外行星的表征

具备高对比度成像能力的空间望远镜已被认为是寻找邻近类太阳恒星周围类地行星并表征其潜在宜居性的途径。因此，量化通过直接成像获得的反射光光谱对类地系外行星的表征能力至关重要，而已有工作聚焦于现代地球的类比行星。本文超越地球类比，使用贝叶斯反演算法ExoReL$^\Re$来确定我们能从类地系外行星的反射光谱中了解什么。认识到类地系外行星的潜在多样性，我们的重点是在无任何主导气体先验知识的情况下区分大气情形。我们发现，光学波段（$0.4-1.0\ \mu$m）的中等分辨率光谱可能足以表征现代地球类比行星，但对于类似太古宙地球或具有CO$_2$主导大气的行星，则可能导致错误解释。纳入近红外波段（$1.0-1.8\ \mu$m）的观测可避免此错误，确定主要成分（N$_2$、O$_2$或CO$_2$），并量化大气中的痕量气体（H$_2$O、O$_3$和CH$_4$）。这些结果有助于定义未来系外行星直接成像任务的科学需求并设计其波长带宽与观测方案。