系外行星搜寻正从一项寻找奇异新世界的科学，演变成一项试图更好地了解这些行星并对其进行特征描述的科学。天体生物学家尤其对可能支持生命的行星感兴趣。
一个重要的特征是液态水的存在，这对于地球上的生命至关重要。因此，天体生物学家一直专注于在恒星周围可能存在液态水的区域寻找其他“地球”，即所谓的宜居带。他们已经发现了数十个候选行星，随着观测设备的日益强大，还将发现更多。
然而，由于观测时间宝贵且有限，天文学家无法详细研究所有这些行星。这就提出了如何确定最有潜力的系外行星进行进一步研究的问题。
氧气信号
来自佐治亚大学（亚特兰大）的 Cassandra Hall 及其同事说道：“生命需要能量才能与其环境保持非平衡状态。”他们指出，“地球上几乎所有的生物质，其能量来源都是产氧光合作用。”
因此，Hall 及其同事认为，将搜寻范围限制在能够支持这种光合作用的行星上是有道理的。他们计算得出，这一新标准极大地缩小了恒星周围可能存在有趣行星的范围。他们进一步确定了一些条件适合进行类似地球的光合作用的候选行星，并表示这应该是我们在宇宙中其他地方寻找生命的焦点。
光合作用将星光储存为化学能。在地球上，它是太阳驱动的一种反应，将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。植物利用这种葡萄糖为生命过程提供能量。
光合作用不仅取决于温度，还取决于可用光的强度和光谱。它还需要水。
因此，Hall 及其同事模拟了其他行星的条件，以确定它们是否能支持光合作用，同时考虑了诸如距离母星的远近、母星产生的光谱以及任何大气气体是否可能阻挡所需光线等因素。
所有这些使得光合作用宜居带比传统的宜居带窄得多——只有少数行星符合标准。
这对天文学家迄今为止发现的行星范围具有重要意义。红矮星孕育了许多位于宜居带内的系外行星，几乎可以肯定是因为用目前搜寻行星的技术更容易在这类恒星周围发现行星。
这是因为它们的质量较低，行星通常会近距离快速绕行，这使得它们更容易被发现。然而，近距离绕恒星运行的行星更有可能被潮汐锁定，因此始终朝向恒星的同一侧。
这引发了关于这些天体是否能孕育生命的激烈辩论，因为液态水只会存在于沿着晨昏线的一个狭窄地带。Hall 及其同事认为，就光合作用宜居带而言，这场辩论已无意义，因为它通常比潮汐锁定区域离恒星更远。
红矮星问题
因此，至少根据这一标准，红矮星周围的大多数行星都可以被排除在进一步研究的候选名单之外。特别是，它排除了围绕一颗名为 Trappist 1 的近距离恒星的宜居带内的四颗行星。这些行星是离地球最近的行星之一，因此引起了广泛关注。但鉴于它们也处于潮汐锁定状态，这种关注可能会减弱。
尽管如此，Hall 及其同事确定了五颗行星，它们一直位于光合作用宜居带内。它们是 Kepler-452 b、Kepler-1638 b、Kepler-1544 b 以及 Kepler-62 e 和 Kepler-62 f。
例如，Kepler 452 b 的半径比地球大约 50%，绕一颗类似太阳的恒星运行，周期为 385 天。在没有任何温室效应的情况下，其表面的平均温度应该是 -8 摄氏度。因此，任何微小的温室效应都将允许液态水的存在。
这使其牢牢地处于宜居带，并且现在也处于光合作用宜居带。
Hall 及其同事认为，Kepler 452 b 及其类似行星是最吸引人的未来研究目标。他们总结道：“我们建议，在我们确定的候选行星上，应该认真开始在宇宙其他地方寻找生命的迹象。”
参考：系外行星宜居性的新定义：介绍光合作用宜居带：arxiv.org/abs/2301.13836
