系外类地行星上的银河宇宙射线 I. 宇宙射线通量

（节选摘要）理论论证表明，靠近恒星的类地系外行星可能具有微弱的磁场，尤其是对于质量大于地球的行星（超级地球）。然而，行星磁场是保护行星免受宇宙射线粒子侵害的屏蔽层之一。特别是，微弱的磁场会导致高强度的银河宇宙射线通量延伸至行星大气层顶部。我们希望量化到达系外行星大气层的银河宇宙射线通量，将其表示为粒子能量和行星磁矩的函数。我们数值分析了银河宇宙射线粒子在行星磁层中的传播。我们评估了磁层屏蔽效率，将其表示为粒子能量（在 16 MeV $\le$ E $\le$ 524 GeV 范围内）和行星磁场强度（在 0 ${M}_\oplus$ $\le$ {M} $\le$ 10 ${M}_\oplus$ 范围内）的函数。结合行星磁层外的通量，这给出了行星大气层顶部的宇宙射线能谱，将其表示为行星磁矩的函数。我们发现，在没有保护性磁场的情况下，到达行星大气层的粒子通量可增加三个数量级以上。对于弱磁场行星（${M}=0.05\,{M}_{\oplus}$），只有能量低于 512 MeV 的粒子受到至少部分屏蔽。对于磁矩与地球相似的行星，该上限增至 32 GeV；而对于强磁场行星（$M=10.0\,{M}_{\oplus}$），部分屏蔽可延伸至 200 GeV。我们发现磁屏蔽强烈控制着到达行星大气层的宇宙射线粒子数量。这种增加的粒子通量所产生的影响将在一篇相关文章中讨论。