云南网讯（记者 贺凯）5月10日，记者从中国科学院云南天文台获悉，云南天文科学家描绘出了低质量系外行星大气逃逸新图像。该项研究由中国科学院云南天文台发起，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的视角。这项研究揭示了影响这些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去理解这些逃逸过程。成果以“Characterization of the regimes of hydrodynamic escape from low-mass exoplanets”为题于2024年5月9日发表在国际著名天文期刊《自然.天文》上。
科学示意图
据悉，系外行星指的是太阳系以外的行星，对它们的研究是天文学研究的热点之一。围绕着恒星公转的行星的大气层可能会因为多种原因离开行星进入太空。在其中，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。相对于目前太阳系行星中以粒子行为的逃逸方式，流体逃逸过程要猛烈得多。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动力学逃逸的形式失去整个大气，可能变得和火星一样荒凉。现在，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的观测，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。流体大气逃逸不仅改变了行星的质量，还影响了行星的气候和宜居环境。
李焱研究员进行科研汇报
这项最新研究发现，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。在该项研究以前，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的，而且得到的结论往往并不明确。该研究的作者提出仅仅使用恒星和行星的基本物理参数，比如质量、半径和轨道距离等就可以对低质量行星流体逃逸的机制做出分类。
郭建衡研究员介绍成果
据中国科学院云南天文台研究员介绍，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高的温度就可以驱动大气逃逸。研究发现使用经典的金斯参数，一个行星内能和势能的比值，就可以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。通过这个改进的金斯参数，研究者就能够很容易地准确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。此外，研究还发现，具有高引力势和低恒星辐射的行星更可能经历一种慢速的流体大气逃逸，否则行星则以快速的流体逃逸为主。
中国科学院云南天文台研究团队表示，这项研究的结果不仅可以帮助研究员串联一个行星的大气层如何随时间演化，而且对于探查低质量行星的演化和起源也有着潜在的应用价值。随着人类对宇宙中其他潜在宜居世界的探索不断深入，这些发现将帮助研究员更好地理解这些遥远世界的环境和演变历程。