外星天文学家眼中的地球会是什么样子？如果他们像我们一样在天空中寻找可居住的迹象，他们的观察将告诉他们关于地球的什么信息？这是一个有趣的思想实验。
但这个实验不仅有趣：它具有科学指导意义。在许多方面，研究我们的星球以及它是如何形成的，然后尽可能地推断这些结果会更容易。
一项新的研究表明，寻找地球上生命的证据可能取决于外星天文学家正在观察的季节。
太空科学中很少有事情能像发现潜在的宜居星球一样引起广泛的兴奋。头条新闻通过互联网传播开来，站点之间只有微小的变化。
到目前为止，我们只看到了可能支持生命的系外行星的一瞥和暗示。我们还有很长的路要走。
在我们可以说“是的。这颗遥远的星球是宜居的”之前，需要进行大量的科学和创新推理。
通过检查地球在不同季节的外观，一项新的研究可能是其中的一部分。
该研究是“作为系外行星的地球：II。地球随时间变化的热辐射及其生物指标的大气季节性”。它可在印前网站 arXiv.org 上找到，主要作者是 Jean-Noel Mettler。 Mettler 是苏黎世联邦理工学院物理系的博士生，研究系外行星和可居住性。
这项研究的历史根源可以追溯到[19] 1970 年代，当时航天器正在访问我们太阳系中的行星。先驱者 10 号和 11 号（木星和土星）以及航海者 1 号和 2 号（木星、土星、天王星和海王星）飞过地球的一些兄弟姐妹。
这是对其他行星进行更深入表征的开始。通过测量紫外线和红外线，科学家们了解了很多关于行星大气、地表和整体能量平衡的特性。
但是今天，我们生活在系外行星科学时代。我们正在将相同类型的观测扩展到光年之外的行星。
我们发现的行星种类繁多令人眼花缭乱，这本身就很有趣，但如果系外行星科学有一个圣杯，那就必须是宜居性。我们想知道那里是否还有其他东西。
随着我们技术的进步，天文学家正在获得更强大的仪器来研究遥远的行星。银河系其他地方的科技文明可能也会这样做。
该研究检查了地球的红外发射光谱、不同观测几何形状对这些光谱的影响，以及观测对更远距离观测者的影响。
研究人员还评估了季节性变化如何影响光谱。 “我们了解到，地球的热发射光谱存在显着的季节性变化，而 N2O、CH4、O3 和 CO2 等生物指标的光谱特征强度高度依赖于季节和观测几何形状。”
该研究着眼于四种不同的观测几何形状：一种以北极和南极为中心，一种在非洲赤道，另一种在太平洋赤道。
这些光谱是用美国宇航局 Aqua 卫星上的大气红外探测器观察到的。
研究人员发现，地球热辐射光谱没有单一的、具有代表性的样本。季节性变化使其成为不可能。
“相比之下，”该论文指出，“地球的热发射光谱存在显着的季节性变化，生物特征吸收特征的强度强烈依赖于季节和观察几何形状。”
研究人员还发现，通过观察几何形状，热量排放差异很大。陆地上的读数随时间的变化比海洋上的变化大得多。非洲的赤道和北极观点以陆地为中心，并显示出更大的可变性。
“具体而言，北半球极点视图 (NP) 和非洲中心赤道视图 (EqA) 在地球峰值波长 10.2 µm 处的年变化率分别为 33% 和 22%，”该论文总结道。
但是海洋的热稳定性意味着更少的变化。 “另一方面，由于海洋的大热惯性，对具有高海洋分数的几何形状的观测，例如南半球极点 (SP) 和太平洋中央赤道视图 (EqP)，显示出较小的年度变化。”
这项研究的总体结论是，像地球这样有生命的、充满活力的行星不能用单一的热发射光谱来表征。地球上发生了什么如此之多，以至于这项研究甚至没有深入研究云及其影响。
“未来的工作需要研究云的比例、云的季节性及其热力学相位特性如何影响大气季节性的检测和结果，”作者写道。
作者说，在观察遥远的行星时，有些变化很小，很难解开。脏数据可以掩盖它们。
“即使对于地球，尤其是赤道视图，磁盘集成数据中吸收特征的通量和强度变化也很小，通常约为 10%。在未来的系外行星观测中将这些变化与噪声区分开来将是一个挑战。”
作者承认，地球的复杂性使其成为此类观测的困难目标。
“这种复杂性使得行星环境的远程表征非常具有挑战性，”他们解释说。
“使用地球作为我们的试验台，我们了解到行星及其特性不能用单一的热发射光谱来描述，而是需要多周期测量，最好是在反射光和热发射中进行测量。”
我们对系外行星的大多数探测都是基于这些行星在其恒星前的几次凌日。这有其局限性。
詹姆斯韦伯太空望远镜旨在研究一些更有活力的系外行星的光谱，因此我们正在接近需要更好地了解我们所看到的东西的那一天。
该研究测试了一种在中红外而不是反射光中观察系外行星的新方法。即使存在季节性变化和观测几何，“……我们发现我们的结果对昼夜或季节性影响相对不敏感，就像反射光测量的情况一样。”
梅特勒和他的合作者相信他们的方法可以为反射光下的系外行星观测提供独特的数据。
“因此，我们得出结论，观察具有热发射的系外行星可以提供独特且互补的信息，以表征其他恒星周围的类地行星。”
