新研究問(wèn)題Exoplanet Proxima b保留類似地球大氣層的能力

根據(jù)美國(guó)宇航局科學(xué)家的最新研究，Proxima b可能無(wú)法控制其大氣層，使表面暴露在有害輻射下。

Proxima b 于2016年由瑪麗女王大學(xué)天文學(xué)家Guillem Anglada-Escudé博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)。

這顆行星繞著半人馬座(Proxima Centauri)運(yùn)行，這顆紅矮星距離半人馬座只有4.23光年遠(yuǎn)。

它略大于地球，位于其主星的可居住區(qū)域內(nèi)，理論上可以在地表上存在液態(tài)水。

由于Proxima b沒(méi)有在Proxima Centauri前面穿過(guò)，因此這個(gè)星球無(wú)法了解它的大氣層。

相反，天文學(xué)家必須依靠模型來(lái)了解這個(gè)星球是否適合居住。

一種這樣的計(jì)算機(jī)模型考慮了如果地球軌道運(yùn)行的Proxima Centauri與Proxima b在同一軌道上會(huì)發(fā)生什么。

該研究表明，地球的大氣層不會(huì)在暴力的紅矮星附近存活。

美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的太空科學(xué)家凱瑟琳加西亞 - 塞奇說(shuō)：“我們決定采取迄今為止我們所知道的唯一可居住的行星 - 地球 - 并把它放在Proxima b的地方。”

該團(tuán)隊(duì)的模型使用地球的大氣層，磁場(chǎng)和重力作為Proxima b的代理。

根據(jù)美國(guó)宇航局錢德拉X射線天文臺(tái)的觀測(cè)結(jié)果，科學(xué)家還計(jì)算了母星平均產(chǎn)生的輻射量。

利用這些數(shù)據(jù)，該模型模擬了主星的強(qiáng)烈輻射和頻繁的眩光如何影響行星的大氣層。

“問(wèn)題是，失去了多少氣氛，這個(gè)過(guò)程發(fā)生的速度有多快?如果我們估計(jì)時(shí)間，我們可以計(jì)算出大氣完全逃逸所需的時(shí)間 - 并將其與地球的生命周期進(jìn)行比較，“共同作者，馬薩諸塞州洛厄爾大學(xué)的空間科學(xué)家Ofer Cohen博士說(shuō)。

計(jì)算機(jī)模型顯示，Proxima Centauri的強(qiáng)大輻射使地球般的大氣層比地球上的大氣層快10,000倍。

“這是一個(gè)基于主星的平均活動(dòng)的簡(jiǎn)單計(jì)算，”Garcia-Sage博士說(shuō)。

“它不會(huì)考慮恒星大氣中的極端加熱或?qū)π行谴艌?chǎng)的強(qiáng)烈恒星干擾等變化 - 我們期望的東西會(huì)提供更多的電離輻射和大氣逃逸。”

為了理解這個(gè)過(guò)程如何變化，研究人員研究了另外兩個(gè)加劇大氣損失的因素。

首先，他們考慮了中性大氣的溫度，稱為熱力學(xué)。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熱氣體受到更多恒星輻射的加熱時(shí)，大氣逃逸會(huì)增加。

他們還考慮了大氣逃逸發(fā)生的區(qū)域的大小，稱為極頂。

行星對(duì)磁極的磁效應(yīng)最敏感。當(dāng)極點(diǎn)處的磁場(chǎng)線閉合時(shí)，極帽被限制并且?guī)щ娏Ｗ尤匀槐焕г谛行歉浇?。另一方面，?dāng)磁場(chǎng)線打開(kāi)時(shí)發(fā)生更大的逃逸，提供到空間的單向路徑。

“這項(xiàng)研究著眼于可居住性的一個(gè)未被充分認(rèn)識(shí)的方面，即在恒星物理學(xué)背景下的大氣損失，”Goddard太空科學(xué)家Shawn Domagal-Goldman博士說(shuō)，他沒(méi)有參與這項(xiàng)研究。

“行星有許多不同的交互系統(tǒng)，確保我們?cè)谀Ｐ椭邪@些交互非常重要。”

該研究表明，在最高的熱層溫度和完全開(kāi)放的磁場(chǎng)中，Proxima b可能會(huì)在1億年內(nèi)失去與地球大氣層相同的數(shù)量 - 這只是迄今為止Proxima b 40億年的一小部分。

當(dāng)作者假設(shè)最低溫度和閉合磁場(chǎng)時(shí)，那么多的質(zhì)量都會(huì)超過(guò)20億年。

哈佛 - 史密森天體物理學(xué)中心的天體物理學(xué)家杰里米德雷克博士說(shuō)：“如果一顆系外行星堅(jiān)持其大氣層，事情會(huì)變得有趣，但Proxima b的大氣損失率非常高，以至于居住性難以置信。”

“這質(zhì)疑了這些紅矮星周圍的行星的可居住性。”