星空有约丨行星大气会“逃跑”吗？
太阳系外是否存在像地球这样可以居住的行星？在回答这个问题之前，科学家首先要搞清楚，这个行星是否具有可宜居性，而大气是否长期存在颇为关键。若行星发生大气逃逸，会变得像火星这样荒凉，不适宜生命居住。因此研究不同物理机制驱动下的行星大气逃逸过程尤为重要。我国科研人员巧妙使用恒星行星系统的基本物理参数，对行星大气的逃逸机制做出清晰的判定和分类，推进了人们对行星大气逃逸的认识，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。这一研究成果5月9日发表在国际学术期刊《自然·天文学》上。
行星大气逃逸机制科学示意图。（中国科学院云南天文台供图）
论文作者、中国科学院云南天文台郭建恒研究员介绍，围绕着恒星公转的行星的大气可能会因为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离开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、恒星潮汐力拉拽或恒星的极端紫外辐射加热单独或共同驱动。在该项研究之前，研究人员需要依赖复杂的模型来判断一颗行星上的流体逃逸究竟是由哪种物理机制驱动，且得到的最终结论往往并不明确。借助郭建恒主导的这项研究成果，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对低质量行星流体大气逃逸机制做出分类。
郭建恒说，在那些低质量和大半径的行星上，若行星有足够的内能或较高温度，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，就可对上述逃逸是否发生做出判断；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。“通过它，我们就能对恒星潮汐力和极端紫外辐射在驱动大气逃逸上的角色进行区分。”
《自然·天文学》多位审稿人评价，研究者提出了一个简单新颖的方法来判断大气逃逸类别并将其系统化，对了解系外行星的星族统计具有重要意义。随着人类对宇宙中其他潜在宜居行星的探索不断深入，这项研究发现将帮助我们更好理解这些遥远世界的环境和演变历程。
策划：刘心惠
记者：严勇
编辑：朱舜
新华社国内部、新华社云南分社联合制作
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