天文學(xué)家已經(jīng)成功地記錄了穿過(guò)地球大氣層的陽(yáng)光，其方式類似于對(duì)遙遠(yuǎn)系外行星的研究。在月食的特殊時(shí)刻，11.8米大型雙筒望遠(yuǎn)鏡以獨(dú)特的細(xì)節(jié)觀測(cè)到了被地球大氣層過(guò)濾并被月球反射的光線。

除了氧和水，天文學(xué)家還首次用這種方法，在地球大氣中探測(cè)到了鈉、鈣和鉀的原子譜線。當(dāng)一顆系外行星經(jīng)過(guò)它的主恒星前面時(shí)，天文學(xué)家既能記錄到行星阻擋的星光變暗，也能記錄到穿過(guò)行星大氣層的星光。

雖然這只是一個(gè)很小的信號(hào)，但它包含了這顆行星的化學(xué)和物理特征印記，并為測(cè)量這顆行星的大氣成分提供了主要可能性。在天體物理學(xué)中，這項(xiàng)技術(shù)被稱為透射光譜學(xué)，是一項(xiàng)相對(duì)年輕的技術(shù)，自從許多系外行星凌日被從太空探測(cè)到以來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)蓬勃發(fā)展。研究的主要作者、波茨坦萊布尼茲天體物理研究所(AIP)的克勞斯·斯特拉斯邁爾(Klaus Strassmeier)說(shuō)：

雖然到目前為止，只適用于超大木星，即靠近其主星的超大類木星行星。但天文學(xué)家最感興趣的是類地行星，以及是否能在地外行星透射光譜中檢測(cè)到更復(fù)雜的分子特征，甚至可能暗示有生命存在。雖然還不能進(jìn)行任何類似地球的系外行星凌日，但從月球上看到的全食，只不過(guò)是我們自己地球的凌日，而且是間接可以觀察到的。太陽(yáng)光在到達(dá)月球之前穿過(guò)地球大氣層，然后反射回地球，稱為地光。

地球大氣層含有許多生物活動(dòng)的副產(chǎn)品，如氧氣和臭氧，以及與水蒸氣、甲烷和二氧化碳等有關(guān)的氣體。這些生物分子在光學(xué)和近紅外波長(zhǎng)呈現(xiàn)出吸引人的窄分子帶，可用于在其他行星的大氣中進(jìn)行探測(cè)。以地球作為宜居行星的原型，地球光觀測(cè)提供了驗(yàn)證生物起源和相關(guān)化學(xué)元素存在的可能性，使用技術(shù)與觀測(cè)具有超級(jí)木星所在恒星所使用的技術(shù)相同。

因此，對(duì)于未來(lái)使用新一代超大型望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行地外探測(cè)來(lái)說(shuō)，地光是一個(gè)理想的測(cè)試案例。例如2019年1月出現(xiàn)了月全食。月球在整個(gè)過(guò)程中變暗了2萬(wàn)倍，這就是為什么需要亞利桑那州11.8米大型雙筒望遠(yuǎn)鏡(LBT)的聚光能力來(lái)進(jìn)行觀測(cè)的原因。此外，波茨坦Echelle偏振和光譜儀器的高光譜分辨率，對(duì)于以前所未有的光譜分辨率將地球大氣預(yù)期微小譜線吸收與正常太陽(yáng)光譜區(qū)分開(kāi)來(lái)是必要的。

LBT天文臺(tái)主任克里斯蒂安·韋萊(Christian Veillet)說(shuō)：光譜儀器已經(jīng)通過(guò)觀測(cè)太陽(yáng)系外行星在太陽(yáng)前面的凌日，對(duì)系外行星的研究做出了重大貢獻(xiàn)。由于月全食非常適合LBT在亞利桑那州的位置，將地球視為系外行星，并在光譜儀的精細(xì)分辨率上增加了偏振測(cè)量，故而在地球大氣中檢測(cè)到鈉、鈣和鉀。

博科園｜研究/來(lái)自：波布坦萊布尼茲天體物理研究所

參考期刊《天文學(xué)》

Cite: arXiv:2002.08690

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