TRAPPIST-1系统的行星内部可能会受到太阳耀斑的影响

在最近发表在天体物理学杂志快报上的一项研究中，由德国科隆大学领导的一个国际研究小组研究了 TRAPPIST-1 恒星爆发的太阳耀斑如何影响其轨道系外行星的内部加热。

这项研究有可能帮助我们更好地了解太阳耀斑如何影响行星演化。TRAPPIST-1 系统是一个系外行星系统，距离地球约 39 光年，至少有七颗潜在的岩石系外行星绕着一颗质量比太阳小 12 倍的恒星运行。由于母星比我们自己的太阳小得多，因此 TRAPPIST-1 系统内的行星轨道也比我们自己的太阳系小得多。那么，这项研究如何帮助我们更好地了解TRAPPIST-1 系统中行星的潜在宜居性?

“如果我们以地球为起点，地质活动塑造了地球的整个表面，而地质活动最终是由行星冷却驱动的，”空间与宜居性中心的地球物理学家 Dan Bower 博士说。伯尔尼大学，以及该研究的合著者。

“地球内部含有放射性元素，这些元素会产生热量并使地质过程能够持续超过 4.5 Gyr。但是，如果所有行星都需要放射性元素来驱动地质过程，从而可能建立适合生命进化的宜居表面环境，就会出现问题。尽管其他一些过程可以在行星内部产生热量，但它们通常是短暂的或需要特殊的环境，这将推进地质活动(和宜居环境?)可能很少见的假设。”

让这项研究引人入胜的是，TRAPPIST-1 被称为 M 型恒星，它比我们的太阳小得多，发出的太阳辐射也少得多。

“M 星(红矮星)是我们恒星附近最常见的恒星类型，自从发现 TRAPPIST-1 被七颗地球大小的行星环绕后，TRAPPIST-1 就引起了极大的关注，”Bower 博士解释说。

“在我们的研究中，我们调查了来自 TRAPPIST-1 的恒星耀斑如何影响轨道行星的内部热收支，并发现特别是对于离恒星最近的行星，由于耀斑的欧姆耗散导致的内部加热非常重要，并且可以推动地质活动. 此外，该过程是长期存在的，并且可以在地质时间尺度上持续存在，有可能使地表环境向宜居性演化，或经历一系列宜居状态。此前，恒星耀斑对宜居性的影响大多被认为是破坏性的，例如通过剥离包裹行星的保护性大气层。我们的结果提出了不同的观点，展示了耀斑实际上如何促进可居住的近地表环境的建立。

欧姆耗散，也称为欧姆损耗，定义为“当电流流过电阻时，由于转化为热量而导致的电能损失”。从本质上讲，这是科学家用来计算行星损失热量的方法，也称为行星冷却，所有陆地行星体——甚至地球——都会遇到这种情况。

该研究的发现表明，发生在 TRAPPIST-1 行星上的行星冷却足以驱动地质活动，这将导致大气层变厚。研究人员的模型还预测，行星磁场的存在可以增强这些加热效果。

最近，美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜对 TRAPPIST-1 系统进行了首次观测，发现其系统中的一颗行星像我们太阳系中的气体行星一样拥有氢大气层的可能性很低。这可能表明至少有一颗 TRAPPIST-1 的行星可能拥有更像地球、火星和金星的类地大气。由于 TRAPPIST-1 在天体生物学领域具有潜力，这项研究计划进行哪些后续研究?

“有两条明显的途径可以追求，”鲍尔博士解释说。“首先，我们的恒星邻域以 M 星为主，因此观测活动可以评估除 TRAPPIST-1 之外更多 M 星的耀斑性质。其次，通过观测和模型增强对 TRAPPIST 行星系统的表征将提高我们对行星的理解这将使我们能够根据行星是否具有铁核以及它们是否具有类似地球的大型硅酸盐地幔来完善我们的模型。”

“我们计划进行更精细的物理模拟，以更好地了解内在磁场的影响，”科隆大学海森堡初级研究组组长、该研究的主要作者亚历山大·格雷弗博士说。“长期目标是将我们的模型与大气形成和侵蚀模型结合起来。”

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