寻找绕类太阳恒星运行的类地行星，并在其大气中识别氧气、水等潜在生命迹象，是天文学的重要研究方向之一。不过，这类行星在可见光下通常比其母恒星暗约100亿倍，直接探测因此面临极高难度。

现有空间望远镜通常依靠内部日冕仪抑制恒星光。研究指出，包括詹姆斯·韦伯空间望远镜以及即将发射的南希·格雷斯·罗曼空间望远镜在内的设备，受限于对比度能力，难以达到探测适居类地行星所需的水平。地面望远镜则同时受到大气湍流导致的成像模糊以及仪器对比度等因素制约。

在此背景下，一项研究提出并评估了一种混合观测站概念：将位于太空的“星罩”（starshade）与大型地面望远镜协同使用。星罩用于在地球大气层上方阻挡恒星光并形成深阴影，而地面望远镜依靠大口径带来的角分辨率与灵敏度，承担对类地系外行星的直接探测与表征。

研究团队在论文中分析了该混合方案与极大望远镜（ELT）、三十米望远镜（TMT）以及巨型麦哲伦望远镜（GMT）等设施结合时的性能表现。研究结果显示，该方法有望实现直接观测类地系外行星所需的成像对比度。

论文同时将地球大气影响列为实现该概念的关键挑战之一。研究对大气造成的图像模糊问题进行了分析，并强调ELT自适应光学在获得清晰观测中的作用。作为概念验证，研究展示了在中等天气条件下，从金星到土星范围内的太阳系目标可被探测，并具备对氧气和水等关键生物标志物的探测能力。

上述研究成果已发表于《自然天文学》，论文题为《利用地面望远镜和共享轨道星罩观测类地系外行星》，并被选为该期杂志三月封面文章。研究称，该工作为将NASA NIAC HOEE概念进一步发展为太空任务提供了基础；该概念利用地面望远镜口径优势（约为NASA适居世界天文台的六倍），并在观测速度方面具备更高效率，从而为在地球上开展适居系外行星观测提供新的路径。

文章信息显示，相关内容来自Science X Dialog栏目。作者Ahmed为美国宇航局喷气推进实验室（NASA/加州理工学院）的科学家和技术专家，并于2023年获得加州理工学院博士学位。