主序M星周围行星因恒星风导致的大气质量损失

我们提出了一个分析模型，用于描述行星大气与主序M星恒星风之间的相互作用，旨在获得一个快速测试模型，以估算由这种相互作用导致的总大气质量损失的时间尺度。M矮星宜居带内的行星可能被潮汐锁定，并且可能具有弱磁场，因此我们考虑了行星无磁场的极端情况。该模型给出了行星大气质量损失率，作为恒星风及行星属性（质量、大气压力和轨道距离）以及夹带效率系数$\alpha$的函数。我们使用混合层模型探索了两种情况：时间无关的恒星质量损失和随时间递减的恒星质量损失率。对于这两种情况，我们考虑的行星质量范围为$1\to10$ M$_{\oplus}$，大气压力值为1、5和10个大气压。对于时间相关的情况，位于M矮星宜居带内、初始恒星质量损失率$\leq \dot{M}_{w} < 10^{-11}$ M$_{\odot}$ yr$^{-1}$的无磁场行星，其大气层至少可以保留10亿年。这种情况可能适用于早期光谱型M矮星（早于M5）。研究表明，晚期M矮星（晚于M5）可能长时间（$\geq 4$ Gyr）保持活跃，因此我们的恒定恒星质量损失率模型可能更为准确。对于这些恒星，大多数行星的大气层可能在10亿年或更短时间内就已流失，因为大多数晚期M矮星预计都处于活跃状态。我们强调，我们的模型仅考虑了无磁场的行星。显然，如果考虑磁场的存在，大气层抵抗侵蚀的能力会更强。