变色行星可能为外星生命提供线索
迄今为止，大多数地球大小行星的卫冕冠军是一个名为Gliese 581 e的世界，它围绕着一颗共有四颗行星的恒星运行。它被称为最小的行星，因为它的质量仅为地球质量的1.9倍，是迄今为止已知的最轻的外星行星。其他行星的质量是地球质量的5到16倍。
一种将地球表面反射的光的颜色和强度变化与系外行星的闪烁进行比较的新方法可能有助于揭示海洋、大陆以及“可能”存在于外星世界的生命。
研究人员提出了一种配色方案，以显示我们这颗充满生命、浸泡在海洋中的独特行星在几光年外的观测者面前的样子。
东京大学天文学系学生、发表在5月4日出版的《天体物理杂志》上的一篇论文的主要作者藤井幸佳说，通过将一颗外星行星旋转时观察到的色调变化与这种独特的地球调色板进行比较，“我们发现了这颗行星的表面成分。”
这种方法可能会让天文学家很快在系外行星上寻找土壤、雪、海洋，甚至植物生命，否则几十年来，这些行星将过于微弱，无法直接可视化。
光线不足
对于今天最强大的望远镜来说，即使是附近的系外行星也不过是从其宿主恒星的强烈眩光中提取出来的点光源。如果在另一个太阳周围发现一颗类似地球的行星，天文学家将无法简单地观察它，分辨出蔚蓝的大海或葱郁的雨林。
问题是：缺乏被系外行星反射的光粒子或光子，这些光粒子或光光子会穿过数万亿英里到达我们的望远镜。
下一代拟议中的第二代地球探测仪器，如陆地行星探测器或新世界观察者，也将同样难以解决不仅仅是无行星闪烁的问题。藤井说，“很难从遥远的行星上获得足够的光子来探测”植被等表面特征。
然而，这些罕见的光线带有它们的信号，天文学家已经使用光谱学检测到巨型系外行星大气中的各种气体。这项新的研究表明，足够多的光可能会从地面反射出来，也具有观测价值。
藤井说：“我们无法直接识别表面的绿色、蓝色和红色斑点。”“但我们可以观察到地球可见表面的总颜色平均值”，并将其与地球的已知值进行比较，以了解世界地质甚至生物学。
窥视行星镜
研究人员使用卫星数据对“地球光”基线进行了建模，即地球上主要表面类型反射的阳光波长，包括海洋（覆盖地球71%）、植被（14%）、土壤（如沙漠）（9%）和冰雪（3%）。
这些类型在特定波长下反射不同数量的光；例如，雪反射了大约0.8微米的80%以上的光，而海洋则以低个位数的百分比反射光子。
随着地球（或类地系外行星）的旋转，这些表面类型的范围越来越小，以无法测量的方式改变了反射到太空的光的整体面貌。
通过这种方式，天文学家可以将系外行星表与地球行星表进行比较，从而粗略估计出外星海洋和稀树草原的拼凑情况（如果它们存在的话）。
普林斯顿大学天体物理学教授、该论文的合著者Ed Turner说，代表不同陆地形式的不同光照水平有点像汤中的香料和配料，所以“它吸收了汤的总光照或总味道，并将其转化为我们所知的东西，比如土壤，就像厨师知道的萨尔特或罗勒一样。”
正在进行的工作
在他们的模型中，研究人员假设了一对距离约30光年的地球，“以宇宙标准来看”，以及一台带两米镜子的太空望远镜，在两周内每天观测一小时。
藤井说：“我们假设附近有一颗行星，但为了积累足够数量的光子，仍然需要将数据叠加两周。”
这个模型依赖于许多过于简单化的东西。例如，具有光散射和地面特征遮蔽效应的云还不属于方程的一部分。华盛顿卡内基研究所的天体物理学家Alan Boss也指出，这篇论文忽略了“将行星的光与恒星的光分离的问题”，这可能是系外行星研究的最大障碍。
窥探蓝天和红边
但即使在初步阶段，这种颜色检测方法也显示出了很大的前景，特纳说他“对它的效果感到惊讶”
这项技术可以基于瑞利散射同时探测大气和海洋，瑞利散射是一种光散射效应，使我们的天空和海洋看起来呈蓝色，并类似地使类地系外行星发出的光着色。
与地球的颜色比较也可以揭示所谓的红色边缘。
地球上的植物已经进化成能够反射红外线范围内的阳光，而红外线的能量不足以进行光合作用，但会使植物升温；特纳说，在红外线下观察，普通的绿色植物呈现出明亮的红色。他补充道，这一特征将在从系外行星收集的珍贵光线中跳出来。
许多天文学家认为红色边缘是探测外星生命的最佳机会（假设这些植物的颜色与地球上的植物相似）。
Boss说：“寻找红色边缘的证据是支持外地球不仅可以居住，而且可以有人居住的极好方法。”
科罗拉多大学天文学教授韦伯斯特·卡什表示，颜色变化技术在未来几年“绝对有用”。
他指出，它可以和其他公认的方法配对，以嗅出所谓的外星生命生物标志物，例如通过光谱学检测类地系外行星大气中的氧气和其他关键气体。
Boss说，目前，开普勒飞船正在寻找大约10万颗恒星周围的宜居行星，将无法看到红边或探测表面特征，因为该仪器“没有颜色信息”，开普勒的所有光子都是一样的。
特纳说，尽管基于颜色的方法还需要进一步完善，但它可以用于美国国家航空航天局和欧空局正在探索的未来限制性行星探测卫星
特纳说：“我认为我们真的已经达到了能够研究其他恒星周围类地行星的临界点。”
就像马蹄铁和手榴弹一样，当扫描系外行星的光线以寻找生命迹象时，距离很重要。
特纳说：“如果我们碰巧发现一颗距离地球30光年远的行星，比如8光年，这将容易得多。”