由美国宇航局戈达德太空飞行中心太阳科学家弗拉基米尔·艾拉佩蒂安领导的研究小组开发了一种模型，用于估算红矮星周围系外行星上的氧离子逸出速率，这对确定系外行星的可居住性起着重要作用。该研究发表在“ 天体物理学杂志快报”上。

“如果我们想找到一个可以发展和维持生命的系外行星，我们必须找出哪些恒星能够成为最好的父母。我们正在接近了解我们需要什么样的母星，“ Airapetian博士说。

为了确定一颗恒星的可居住区，天文学家一直认为恒星发出的热量和光量是多少。

比太阳更大的恒星产生更多的热量和光线，因此可居住的区域必须更远。较小，较冷的恒星产生近距离可居住的区域。

但是伴随着热量和可见光，恒星会发出X射线和紫外线辐射，并产生恒星喷发，如耀斑和日冕物质抛射 - 统称为太空天气。

这种辐射的一种可能影响是大气侵蚀，其中高能粒子将大气分子 - 例如氢和氧 - 这两种水的成分 - 拖入太空。

该团队针对可居住区域的新模型现在考虑了这种影响。

寻找可居住的行星经常在红矮星上进行搜寻，因为它们是宇宙中最酷，最小和最多的恒星 - 因此相对适合小行星探测。

“当我们看到银河系中的年轻红矮星时，我们发现它们的光亮程度远低于我们今天的太阳。根据经典的定义，红矮星周围的可居住区域必须比地球对太阳更近10至20倍，“Airapetian博士说。

“现在我们知道这些红矮星通过频繁的耀斑和恒星风暴在外行星的可居住区域产生大量的X射线和极端紫外线辐射。”

每一天，年轻的恒星都会产生超级光晕，强大的耀斑和火山爆发，其强度至少比在太阳上观测到的强10倍。

当高能X射线和极端紫外线发射首先将分子分解成原子然后电离大气气体时，超级散射会引起大气侵蚀。

在电离过程中，辐射撞击原子并击倒电子。

电子比新形成的离子轻得多，因此它们更容易逃离重力的拉力并进入太空。

相反的吸引，随着越来越多的带负电的电子产生，它们产生强大的电荷分离，在称为离子逸出的过程中将带正电的离子吸引出大气。

“我们知道氧离子逃逸发生在地球上的规模较小，因为太阳只展示了年轻恒星活动的一小部分。美国宇航局戈达德太空飞行中心的共同作者Alex Glocer博士解释说，为了看看当你获得更多高能量输入时这种效应如何从年轻恒星看到，我们开发了一个模型。

该模型估计了红矮星周围的氧气逃逸，假设它们不能补偿火山活动或彗星轰击。

各种早期的大气侵蚀模型表明氢最易受离子逸出的影响。

作为最轻的元素，氢气很容易逃逸到太空中，可能会留下富含重元素(如氧气和氮气)的气氛。

但是当天文学家占据超级火焰时，他们的新模型表明，年轻的红矮星的剧烈风暴会产生足够的高能辐射，使得能够逃离甚至氧气和氮气 - 构建生命必需分子。

“更多的X射线和极端紫外线能量，产生的电子越多，离子逃逸效应越强，”Glocer博士说。

“这种效应对恒星发出的能量非常敏感，这意味着它必须在确定什么是可居住的行星时发挥重要作用。”

考虑到单独的氧气逃逸，该模型估计一个年轻的红矮星可以使近距离的系外行星在几十到一亿年内无法居住。

在生命有机会发展之前，大气氢和氧的损失将减少并消除地球的供水。

该团队的模型对Proxima b有影响，Proxima b是最近发现的地球质量系外行星围绕Proxima Centauri。

Airapetian博士及其合着者将该模型应用于该系外行星，该系外星球的轨道绕地球绕太阳运行的距离大约是地球的20倍。

考虑到恒星的年龄和地球与Proxima Centauri的接近程度，该团队预计系外行星会受到大约每两个小时发生的超辐射的X射线和紫外线辐射的影响。

他们估计氧气会在1000万年内逃离Proxima b的大气层。

此外，强烈的磁场活动和恒星风加剧了已经恶劣的太空天气条件。

作者得出结论，Proxima b不太可能适合居住。

“在这项研究中，我们对年轻的红矮星周围的行星有悲观的结果，但我们也更好地了解哪些恒星具有良好的适居性前景，”Airapetian博士说。

“随着我们越来越多地了解我们对主星的需求，越来越多的人认为我们的太阳只是那些完美的母星之一，支持地球上的生命。”