光明日?qǐng)?bào)昆明5月12日電(記者張勇、徐鑫雨)太陽(yáng)系外是否存在像地球一樣可以居住的行星?行星大氣是決定行星是否宜居的重要因素。近日,一項(xiàng)由中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)發(fā)起的新研究,為理解低質(zhì)量系外行星劇烈大氣逃逸過(guò)程——流體大氣逃逸提供了新視角。這項(xiàng)研究揭示了流體大氣逃逸的不同驅(qū)動(dòng)機(jī)制,并提出了一種新的更準(zhǔn)確的分類方法。研究成果于5月9日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·天文學(xué)》上。
行星的大氣會(huì)因多種原因離開(kāi)行星進(jìn)入太空。其中,上層大氣以整體的行為猛烈剝離行星的方式被稱為流體大氣逃逸。流體大氣逃逸在太陽(yáng)系行星的早期可能發(fā)生,如果地球在那時(shí)以流體大氣逃逸的形式失去整個(gè)大氣,就可能變得和火星一樣荒涼。如今這種猛烈的逃逸方式在地球等行星中已不復(fù)存在。然而,通過(guò)空間和地面望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)發(fā)現(xiàn),流體大氣逃逸在一些離宿主恒星很近的系外行星上一直存在,不僅改變了行星的質(zhì)量,還影響了行星的氣候和宜居環(huán)境。
研究發(fā)現(xiàn),低質(zhì)量系外行星的流體大氣逃逸可以由行星內(nèi)能、恒星潮汐力做功或恒星的極端紫外輻射加熱單獨(dú)或共同驅(qū)動(dòng)。借助論文作者、中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)郭建恒研究員主導(dǎo)的研究成果,僅使用恒星和行星的基本物理參數(shù),如質(zhì)量、半徑和軌道距離等就可以對(duì)低質(zhì)量行星流體大氣逃逸機(jī)制作出分類。
郭建恒說(shuō),在那些低質(zhì)量和大半徑的行星上,如果行星有足夠的內(nèi)能或者足夠高的溫度,便可驅(qū)動(dòng)大氣逃逸。研究發(fā)現(xiàn)使用經(jīng)典的金斯參數(shù),即行星內(nèi)能和勢(shì)能的比值,就可以對(duì)上述逃逸是否發(fā)生作出判斷。對(duì)于內(nèi)能無(wú)法驅(qū)動(dòng)大氣逃逸的行星,該研究通過(guò)引入恒星的潮汐力,定義了一個(gè)改進(jìn)的金斯參數(shù)。通過(guò)這個(gè)改進(jìn)的金斯參數(shù),研究者就能更準(zhǔn)確地區(qū)分恒星潮汐力和極端紫外輻射在驅(qū)動(dòng)大氣逃逸上的角色。
中國(guó)科學(xué)院院士韓占文表示:“該成果巧妙地使用了恒星行星系統(tǒng)的基本物理參數(shù),對(duì)行星大氣的逃逸機(jī)制作出了清晰的分類,為下一步研究行星可宜居性和行星大氣演化過(guò)程提供了理論依據(jù)?!?/p>
(責(zé)任編輯:蔡文斌)