逃离大气层:揭开系外行星的流体动力学之谜
新的研究增进了人们对系外行星大气逃逸的理解,重点关注其分类及其对宜居性的影响。
一项新研究加深了我们对低质量系外行星剧烈大气逃逸过程的理解,特别是被称为流体动力学逃逸的过程。它揭示了驱动流体动力学逃逸的各种机制,并提出了一种理解这些逃逸过程的新分类方法。这项研究于 5 月 9 日发表在《自然天文学》杂志上,由中国科学院云南天文台的郭建恒博士进行。
系外行星的流体动力学逃逸
系外行星,即太阳系外的行星,是天文学研究的热门课题。这些行星的大气层会因各种原因离开行星进入太空。其中一个原因是流体动力学逃逸,即高层大气整体离开行星。这一过程比我们太阳系行星中预测的粒子逃逸过程要激烈得多。
科学家推测,在我们太阳系的一些行星(如金星和地球)的早期阶段,曾发生过流体动力学大气逃逸。如果地球通过这一过程失去了整个大气层,它可能会变得像火星一样荒凉。然而,这种强烈的逃逸不再发生在像地球这样的行星上。
相比之下,太空和地面望远镜观测到,一些距离主星非常近的系外行星上仍然会发生流体动力学逃逸。这一过程不仅会改变行星的质量,还会影响行星的气候和宜居性。
在这项研究中,郭博士发现,富含氢的低质量系外行星的流体动力学大气逃逸可能仅仅由行星的内部能量、恒星潮汐力所做的功或恒星极紫外辐射的加热所驱动,也可能由行星内部能量、恒星潮汐力所做的功或恒星极紫外辐射的加热所共同驱动。
在这项研究之前,研究人员必须依靠复杂的模型来弄清楚哪种物理机制驱动行星上的流体动力学逃逸,而且结论往往很模糊。这项研究提出,恒星和行星的基本物理参数(例如质量、半径和轨道距离)足以对低质量行星的流体动力学逃逸机制进行分类。
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