Astronomowie stworzyli model łączący tempo, w jakim niektóre planety tracą atmosferę z różnymi czynnikami zewnętrznymi. Algorytm ten pozwala przewidywać, jak zmieni się grubość atmosfery ciał niebieskich o określonej masie pod wpływem czynników zewnętrznych. Praca została opublikowana w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Obserwacje z teleskopu Keplera NASA ujawniły ogromną różnorodność egzoplanet - planet poza Układem Słonecznym. Masy i promienie większości z nich znajdują się między masami Ziemi i Neptuna (zwykle dzieli się je na super-Ziemię i mini-Neptuna). Duża liczba znalezionych planet tego typu wynika z faktu, że w przeciwieństwie do planet wielkości Ziemi są one stosunkowo łatwe do wykrycia.
Egzoplanety od dawna przyciągają naukowców jako modele do badania ewolucji ciał niebieskich. Dane uzyskane z badań planet poza Układem Słonecznym pomogą dowiedzieć się więcej o ewolucji Ziemi. Procesy związane z tworzeniem atmosfery odgrywają ważną rolę w zrozumieniu mechanizmów ich powstawania. Ponadto atmosfera egzoplanet jest znacznie łatwiejsza do zbadania niż ich powierzchnia, o której często niemożliwe jest uzyskanie jakichkolwiek danych.
Jednym z najbardziej charakterystycznych procesów powstawania atmosfery jest ucieczka cząstek atmosferycznych w przestrzeń kosmiczną. W wyniku tego zjawiska gazowa powłoka planety znika pod wpływem różnych czynników: przyciągania satelity lub innej planety, podwyższonej temperatury, wiatru słonecznego i innych. Proces ten najdobitniej można prześledzić na planetach z atmosferą wodorową, gdyż jest najbardziej podatny na wpływ czynników zewnętrznych ze względu na swoją lekkość.
Międzynarodowy zespół, w skład którego wchodził pracownik Syberyjskiego Uniwersytetu Federalnego (SFU), stworzył model oparty na danych z ponad 7 000 egzoplanet. Wszystkie miały masy od 1 do 39 mas Ziemi, a w ich atmosferze dominował wodór. Dla każdej planety naukowcy określili intensywność nagrzewania się górnych warstw atmosfery pod wpływem promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletowego emitowanego przez gwiazdę, gęstość gazu atmosferycznego i szybkość jego wypływu. Następnie naukowcy opracowali automatyczny algorytm, który był w stanie samodzielnie obliczyć maksymalną dysocjację (rozpad cząsteczek na atomy), jonizację (otrzymywanie naładowanych jonów z neutralnych atomów) atmosfery, szybkość utraty masy planety oraz efektywny promień pochłaniania promieniowania (odległość od środka ciała niebieskiego, nad którym pochłania światło gwiazd). To są ilościktóre określają charakter ewolucji atmosfery. Wszystkie z nich zostały przedstawione w postaci dużej tablicy danych, rozłożonych według głównych parametrów planety: masy, promienia i intensywności promieniowania gwiazdy. Następnie naukowcy zastosowali interpolację - algorytm matematyczny, który pozwala rozszerzyć znalezioną zależność do dowolnej wymaganej wartości pośredniej w granicach modelu.
„Nasza rutyna dotycząca siatki i interpolacji pozwala nam szybko uzyskać informacje, których obliczenia w innym przypadku zajęłyby dni lub tygodnie. Umożliwia to wykorzystanie wyników obliczeń tempa ubytku masy w badaniu ewolucji atmosfery planety w długim okresie. Można również uniknąć konieczności stosowania wcześniej stosowanych formuł przybliżonych, które mogą niedoszacowywać lub przeszacowywać szereg ważnych czynników”- mówi jeden z autorów pracy, profesor Syberyjskiego Uniwersytetu Federalnego Nikolai Yerkaev.