新研究問題Exoplanet Proxima b保留類似地球大氣層的能力

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

Proxima b 于2016年由瑪麗女王大學天文學家Guillem Anglada-Escudé博士領導的研究小組發(fā)現(xiàn)。

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

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沒有在Proxima Centauri前面穿過，因此這個星球無法了解它的大氣層。

相反，天文學家必須依靠模型來了解這個星球是否適合居住。

一種這樣的計算機模型考慮了如果地球軌道運行的Proxima Centauri與Proxima b在同一軌道上會發(fā)生什么。

該研究表明，地球的大氣層不會在暴力的紅矮星附近存活。

美國宇航局戈達德太空飛行中心的太空科學家凱瑟琳加西亞 - 塞奇說：“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。”

該團隊的模型使用地球的大氣層，磁場和重力作為Proxima b的代理。

根據(jù)美國宇航局錢德拉X射線天文臺的觀測結果，科學家還計算了母星平均產(chǎn)生的輻射量。

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

“問題是，失去了多少氣氛，這個過程發(fā)生的速度有多快?如果我們估計時間，我們可以計算出大氣完全逃逸所需的時間 - 并將其與地球的生命周期進行比較，“共同作者，馬薩諸塞州洛厄爾大學的空間科學家Ofer Cohen博士說。

計算機模型顯示，Proxima Centauri的強大輻射使地球般的大氣層比地球上的大氣層快10,000倍。

“這是一個基于主星的平均活動的簡單計算，”Garcia-Sage博士說。

“它不會考慮恒星大氣中的極端加熱或對行星磁場的強烈恒星干擾等變化 - 我們期望的東西會提供更多的電離輻射和大氣逃逸。”

為了理解這個過程如何變化，研究人員研究了另外兩個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。他們發(fā)現(xiàn)，當熱氣體受到更多恒星輻射的加熱時，大氣逃逸會增加。

他們還考慮了大氣逃逸發(fā)生的區(qū)域的大小，稱為極頂。

行星對磁極的磁效應最敏感。當極點處的磁場線閉合時，極帽被限制并且?guī)щ娏Ｗ尤匀槐焕г谛行歉浇Ａ硪环矫?，當磁場線打開時發(fā)生更大的逃逸，提供到空間的單向路徑。

“這項研究著眼于可居住性的一個未被充分認識的方面，即在恒星物理學背景下的大氣損失，”Goddard太空科學家Shawn Domagal-Goldman博士說，他沒有參與這項研究。

“行星有許多不同的交互系統(tǒng)，確保我們在模型中包含這些交互非常重要。”

該研究表明，在最高的熱層溫度和完全開放的磁場中，Proxima b可能會在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。

當作者假設最低溫度和閉合磁場時，那么多的質量都會超過20億年。

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

“這質疑了這些紅矮星周圍的行星的可居住性。”