地球作为凌星系外行星：月食观测揭示的地球大气成分与厚度

在探测类地系外行星的过程中，一个重要目标将是识别大气中的气态生物标志。观测穿过地球大气层的光（如同观测系外行星那样）将是未来比较的第一步。我们完成了月食期间地球的观测，这是一种类似于凌星行星的独特情况。我们旨在展示在光学波段（掩星星光中光子丰富）能探测到哪些大气物种。我们介绍了2008年8月16日月食的观测结果，使用上普罗旺斯天文台的SOPHIE光谱仪。将光谱仪光纤置于月食半影区，月球辐照度是未被吸收的直射太阳光与穿过地球边缘的太阳光的混合。这种混合本质上再现了系外行星凌星期间记录的情况。我们报告在透射光谱中清晰探测到几种地球大气成分，例如臭氧、分子氧、中性钠，以及通过瑞利散射特征探测到的分子氮和氧。此外，我们提出了一种方法，可以从半影月食观测中推导出大气厚度随波长的变化。我们定量评估了对于分子氧和臭氧等重要物种，大气变得透明的高度，这两种物种被认为与生命的存在密切相关。这里呈现的分子探测是一个令人鼓舞的初步尝试，对于更好地为未来极大望远镜和凌星类地行星的探测做准备是必要的。像SOPHIE这样的仪器在从地面表征凌星类地行星大气并搜寻生物标志特征时将是必不可少的。