紫外探测能力对下一代空间望远镜识别有生命系外行星的重要性
地球与行星天体物理
2018-01-10 v1
摘要
当今地球上可被远程探测到的最强生命特征是大气中以光合作用产生的氧气（O2）。然而，近期对地球地球化学代理记录的研究表明，在除最近约 5 亿年外的所有时期，大气 O2 对远程观测者而言都是不可探测的——因而可能构成生命的假阴性。在地球中期历史（20 亿至 7 亿年前，Ga）的漫长时期内，O2 很可能以低浓度存在，pO2 估计约为现今水平的 0.1%–1%。尽管 O2 在这些低丰度下光谱影响微弱，但与 O2 光化学平衡的 O3 会在紫外 Hartley-Huggins 带（约 0.25 μm）产生显著光谱特征，并在近 9.7 μm 的中红外带产生较弱影响。因此，以地球历史为具启示性的例子，很可能存在一类系外行星，其常规生物标志仅能在紫外波段被识别。在本文中，我们强调在未来基于空间的直接成像望远镜（如 HabEx 或 LUVOIR）设计中具备紫外能力以探测处于中等含氧状态的行星上 O3 的重要性。我们还讨论了针对“假阳性”——即由非生物过程产生的 O3——的缓解策略。更一般地，这一具体例子凸显了研究地球历史以理解潜在系外行星生物标志的广泛意义。
引用
@article{arxiv.1801.02744,
title = {The Importance of UV Capabilities for Identifying Inhabited Exoplanets with Next Generation Space Telescopes},
author = {Edward Schwieterman and Christopher Reinhard and Stephanie Olson and Timothy Lyons},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.02744},
year = {2018}
}
备注
White paper submitted in response to the NAS Astrobiology Science Strategy for the Search for Life in the Universe (2018)