TRAPPIST-1系统中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围绕一颗质量比我们自己的太阳小12倍的恒星运行。由于母星比我们自己的太阳小得多，那么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系统中行星的潜在可居住性呢？

“如果我们以地球为起点，地质活动已经塑造了地球的整个表面，地质活动最终是由行星冷却驱动的，”伯尔尼大学空间与宜居中心的地球物理学家Dan Bower博士说。

“地球内部有放射性元素，产生热量并使地质过程持续超过4.5吉尔。然而，问题就出现了，如果所有行星都需要放射性元素来驱动地质过程，从而建立允许生命进化的宜居表面环境。虽然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情况，这将推进地质活动（和宜居环境？）可能很少的假设。

这项研究的有趣之处在于，TRAPPIST-1被称为M型恒星，它比我们的太阳小得多，发出的太阳辐射要少得多。

“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以来，它引起了极大的关注，”鲍尔博士解释说。

“在我们的研究中，我们研究了TRAPPIST-1的恒星耀斑如何影响轨道行星的内部热量预算，并发现特别是对于最靠近恒星的行星，由于耀斑的欧姆耗散引起的内部加热是显着的，并且可以驱动地质活动。此外，该过程是长期的，可以在地质时间尺度上持续存在，有可能使地表环境朝着可居住的方向发展，或经历一系列可居住的状态。以前，恒星耀斑对可居住性的影响大多被认为是破坏性的，例如剥离笼罩行星的保护大气层。我们的研究结果提出了一个不同的视角，显示了耀斑如何真正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，被定义为“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的热量，也称为行星冷却，所有类地行星体 - 甚至地球 - 都会遇到。

该研究的结果表明，TRAPPIST-1行星上发生的行星冷却足以推动地质活动，这将导致更厚的大气层。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结果。

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拥有像我们太阳系中的气体行星一样的氢大气层的可能性很低。这可能表明，TRAPPIST-1的行星中至少有一颗可能拥有更像地球、火星和金星的地球大气层。由于TRAPPIST-1在天体生物学领域具有潜力，本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，我们的恒星邻里以M星为主，因此观测活动可以评估除TRAPPIST-1之外的更多M星的耀斑性质。其次，通过观测和模型加强对TRAPPIST行星系统的表征将提高我们对行星内部的理解。这将使我们能够根据行星是否有铁核以及它们是否具有大型类似地球的硅酸盐地幔来完善我们的模型。

“我们计划进行更详细的物理模拟，以更好地了解内在磁场的影响，”科隆大学海森堡初级研究小组负责人，该研究的主要作者Alexander Grayver博士说。“长期目标是将我们的模型与大气形成和侵蚀模型相结合。