银河宇宙射线在类地系外行星上诱导的辐射剂量

过去十年，系外行星研究取得了巨大进展。现在，地面和空间仪器的观测越来越精密，系外行星的表征也越来越精确。有一类特别有趣的系外行星，位于宜居带内，即恒星周围行星表面能够维持液态水的区域。理论计算还表明，近距离系外行星更可能具有较弱的行星磁场，尤其是超级地球。由于磁矩较弱，这些系外行星受到高能银河宇宙射线（GCR）的通量照射。GCR是来自天体物理的高能粒子，它们撞击行星大气并产生次级粒子，包括穿透性极强的μ子。其中一些粒子到达行星表面并贡献辐射剂量。除了磁场，另一个决定辐射剂量的因素是行星大气的深度。大气深度越大，表面次级粒子的通量越低。如果次级粒子能量足够高且通量足够大，μ子的辐射也会影响地下区域，例如火星的情况。如果辐射剂量过高，行星上维持长期生物圈的可能性非常低。我们探讨了GCR诱导的辐射剂量对行星磁场强度及其大气深度的依赖性，发现后者是保护行星生物圈的决定性因素。