低质量系外行星大气逃逸驱动机制被揭示

  本报昆明5月12日电（记者张勇、徐鑫雨）太阳系外是否存在像地球一样可以居住的行星？行星大气是决定行星是否宜居的重要因素。近日，一项由中国科学院云南天文台发起的新研究，为理解低质量系外行星剧烈大气逃逸过程——流体大气逃逸提供了新视角。这项研究揭示了流体大气逃逸的不同驱动机制，并提出了一种新的更准确的分类方法。研究成果于5月9日发表在国际学术期刊《自然·天文学》上。

  行星的大气会因多种原因离开行星进入太空。其中，上层大气以整体的行为猛烈剥离行星的方式被称为流体大气逃逸。流体大气逃逸在太阳系行星的早期可能发生，如果地球在那时以流体大气逃逸的形式失去整个大气，就可能变得和火星一样荒凉。如今这种猛烈的逃逸方式在地球等行星中已不复存在。然而，通过空间和地面望远镜观测发现，流体大气逃逸在一些离宿主恒星很近的系外行星上一直存在，不仅改变了行星的质量，还影响了行星的气候和宜居环境。

  研究发现，低质量系外行星的流体大气逃逸可以由行星内能、恒星潮汐力做功或恒星的极端紫外辐射加热单独或共同驱动。借助论文作者、中国科学院云南天文台郭建恒研究员主导的研究成果，仅使用恒星和行星的基本物理参数，如质量、半径和轨道距离等就可以对低质量行星流体大气逃逸机制作出分类。

  郭建恒说，在那些低质量和大半径的行星上，如果行星有足够的内能或者足够高的温度，便可驱动大气逃逸。研究发现使用经典的金斯参数，即行星内能和势能的比值，就可以对上述逃逸是否发生作出判断。对于内能无法驱动大气逃逸的行星，该研究通过引入恒星的潮汐力，定义了一个改进的金斯参数。通过这个改进的金斯参数，研究者就能更准确地区分恒星潮汐力和极端紫外辐射在驱动大气逃逸上的角色。

  中国科学院院士韩占文表示：“该成果巧妙地使用了恒星行星系统的基本物理参数，对行星大气的逃逸机制作出了清晰的分类，为下一步研究行星可宜居性和行星大气演化过程提供了理论依据。”