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美国宇航局正在建造一架新的太空望远镜来寻找附近行星上的生命。它会在古代地球上看到什么？
一项新研究分析了美国宇航局的宜居世界观测站如何能够自信地发现遥远古代地球大气中的生物特征。
来源:Space.com: NASA，太空探索和天文新闻美国宇航局的宜居世界天文台是该机构的下一个旗舰太空望远镜，旨在完成以前仪器无法做到的事情：直接对附近恒星周围的类地行星进行成像，并分析从其大气层反射的光以寻找生命迹象。
该任务距离发射还有数年时间。但现在所做的设计选择将决定它实际可以检测到的内容。 arXiv 预印本服务器上发布的一篇新论文解决了这些选择中最重要的一个：光谱分辨率。
该研究的作者对宜居世界天文台 (HWO) 需要如何精细地分割来自遥远地球的光线才能自信地发现其大气中的生物特征进行了仔细分析。这个问题比你想象的更重要。
光谱分辨率是指望远镜区分相邻颜色光的能力。更高的分辨率意味着更详细的大气指纹，但也意味着更长的曝光时间、更多的探测器噪声和更棘手的工程。推得太高就会破坏任务的观测计划。如果推得太低，你就无法区分有人居住的星球和贫瘠的星球。
为了估计需要什么类型的光谱分辨率来检测地球处于婴儿期的生物特征，该团队模拟了 HWO 在整个地质时期观察地球时会看到的情况。
地球的大气层在其历史上发生了巨大的变化。在植物和蓝细菌出现之前，太古代地球几乎没有氧气。元古代地球有一些，但不多。我们所知道的显生宙地球一旦复杂生命诞生，就含有大约 20% 的氧气。每一种都会留下不同的光谱特征，HWO 需要识别所有这三种特征。
宇宙有非生物方式来制造这些气体中的任何一种。 HWO 的工作并不是自己宣布胜利：而是找到值得跟进的候选人。
现在我们只需要构建它。