這些模型將成為天文學(xué)家的光譜模板，可用于即將到來(lái)的強(qiáng)大望遠(yuǎn)鏡的新時(shí)代，以及在遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)系中尋找類(lèi)似地球的行星。

“這些新一代的天基和地基望遠(yuǎn)鏡與我們的模型相結(jié)合，將使我們能夠識(shí)別距地球約50至100光年的行星，例如地球，”卡爾·天文學(xué)副教授兼卡爾·卡爾特尼格(Lisa Kaltenegger)說(shuō)薩根研究所。

為了進(jìn)行研究和模型開(kāi)發(fā)，卡爾滕格格，博士生杰克·馬登(Jack Madden)和林子凡(Zifan Lin)撰寫(xiě)了《地球通過(guò)地質(zhì)時(shí)間的高分辨率透射譜》，并發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。

她說(shuō)：“以我們自己的地球?yàn)殛P(guān)鍵，我們對(duì)五個(gè)不同的地球紀(jì)元進(jìn)行了建模，從而為我們?nèi)绾伪碚鳚撛诘南低獾厍?從年輕的益生元地球到現(xiàn)代世界)提供了模板。”“這些模型還使我們能夠探索一個(gè)遙遠(yuǎn)的觀察者可以在地球演化的哪一點(diǎn)上識(shí)別出宇宙'淡藍(lán)點(diǎn)'以及其他類(lèi)似世界上的生物。”

Kaltenegger和她的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了與39億年前的地球相匹配的大氣模型，這是一種益生元地球，當(dāng)時(shí)二氧化碳將年輕的星球密集地掩蓋了。第二個(gè)回歸模型從化學(xué)角度描述了一個(gè)無(wú)氧的星球，一個(gè)缺氧的地球，可以追溯到35億年前。其他三個(gè)模型揭示了大氣中氧氣的濃度從0.2%上升到現(xiàn)代水平的21%。

卡爾滕格格說(shuō)：“自45億年前地球形成以來(lái)，我們的地球和我們呼吸的空氣發(fā)生了巨大變化，并且，本文首次探討了天文學(xué)家如何試圖尋找像我們這樣的世界，從而發(fā)現(xiàn)年輕到類(lèi)似現(xiàn)代地球的方法。以我們自己的地球歷史為模板的運(yùn)輸中的行星。”

卡爾滕格格說(shuō)，在地球的歷史上，氧氣上升及其豐度的時(shí)間表尚不清楚。但是，如果天文學(xué)家能找到系地球上當(dāng)前氧含量接近1%的系外行星，那么這些科學(xué)家將開(kāi)始發(fā)現(xiàn)新興的生物學(xué)，臭氧和甲烷，并將其與地球模板的年齡相匹配。

卡爾滕格格說(shuō)：“我們的透射光譜顯示了大氣特征，這將向遙遠(yuǎn)的觀察者表明地球早在約20億年前就已經(jīng)有了生物圈。”

使用即將于2021年3月發(fā)射的NASA詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡或計(jì)劃于2025年首次亮相的智利安托法加斯塔超大型望遠(yuǎn)鏡等即將出現(xiàn)的望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家可以觀察系外行星在其恒星前的飛行，從而揭示了行星的大氣層。

卡爾滕格格說(shuō)：“一旦系外行星通過(guò)并遮擋了它的部分主恒星，我們就可以破譯它的大氣光譜特征。”“以地球的地質(zhì)歷史為關(guān)鍵，我們可以更容易地在遙遠(yuǎn)的系外行星上發(fā)現(xiàn)生命的化學(xué)跡象。”