مَعَ اِقْتِرابِ إِمْكانِيَّةَ تَوْصِيف الغِلافِ الجَوِّيِّ لِلكَواكِب الخارِجِيَّةِ عَلَى نِطاقِ واسِعٍ، أَصْبَحَ مِن المُمْكِنِ فِي المُسْتَقْبَلِ اِسْتِخْراج خَصائِصها الإِحْصائِيَّةُ. فِي هٰذا السِياقِ، بِاِسْتِخْدامِ نَمُوذَجَ مُثَبِّت فِي المَجْمُوعَةِ الشَمْسِيَّةُ، نَقُوم بِإِجْراءِ مُحاكاةَ ثُلاثِيَّةٌ الأَبْعاد للديناميكا المَغْناطِيسِيَّة الهيدروديناميكيه لِحِسابِ مُعَدَّلاتِ هُرُوبِ الأُيُونات الجَوِّيَّةِ غَيْرِ الحَرارِيَّةِ لِلكَواكِب الصَخْرِيَّة غَيْرِ المُمَغْنَطَة كَدالّه لِنَصِف قَطَرها بِناءَ عَلَى ظُرُوفٍ إِشْعاع وَرِياح نَجْمَيْهِ ثابِتَةٍ. نَجِد أَنَّ مُعَدَّلِ الهُرُوبَ الجَوِّيِّ هُوَ، بِشَكْلٍ غَيْرِ مُتَوَقَّعٌ وَلافِت لِلنَظَرِ، دالَّةٍ غَيْرِ أُحادِيَّةُ لِنَصِف قَطَرِ الكَوْكَبِ \(R\) وَأَنَّهُ يُظْهِر أَقْصَى قِيمَةَ عِنْدَ \(R \sim 0.7\,R_\oplus\). قَد يَنْشَأ هٰذا السُلُوكِ غَيْرِ الأُحادِيّ مِن تَجارِبِ مُعَقَّدَةٌ بَيِّنَ مِساحَةِ المَقْطَع العَرْضِيّ لِلكَوْكَب (الَّتِي تَزْداد مَعَ الحَجْمِ، مِمّا يُعَزِّز مُعَدَّلاتِ الهُرُوبَ) وَسُرْعَةٍ الهُرُوبَ المُرْتَبِطَةِ بِهِ (الَّتِي تَزْداد أَيْضاً مَعَ الحَجْمِ، لٰكِنَّها تُقَلِّل مِن مُعَدَّلاتِ الهُرُوبَ). يُمْكِن أَنَّ تَوَجَّهَ نَتائِجنا المُلاحَظاتِ القادِمَةِ لِأَنَّ العَوالِمِ ذاتِ قِيَمِ مُعَيَّنَةٍ مِن \(R\) (مِثْلَ \(R \sim 0.7\,R_\oplus\)) قَد تُظْهِر مُعَدَّلاتِ هُرُوبِ أَعْلَى نِسْبِيّاً عِنْدَما تَكُون جَمِيعِ العَوامِلُ الأُخْرَى ثابِتَةٍ.
لَقَد نَما عَدَدٍ الكَواكِب الخارِجِيَّةِ المُؤَكَّدَةِ بِشَكْلٍ مُتَفَجِّر فِي العَقْدِ الماضِي (WF15, MP18, ZD21)، حَيْثُ تَجاوُزِ العَدَدَ الإِجْمالِيِّ الحالِيَّ 5000.1 مِن المُتَوَقَّعِ أَنَّ تَزِيد الدِراساتِ الحالِيَّةِ وَالمُسْتَقْبَلِيَّة عَدَدٍ الكَواكِب الخارِجِيَّةِ المُكْتَشِفَةِ وَالمَوْصُوفَة بِدَرَجَةِ كَبِيرَةٍ. نَتِيجَةَ لِذٰلِكَ، أَصْبَحَ مِن المُمْكِنِ اِسْتِخْراج إِحْصائِيّات وَاِتِّجاهات الكَواكِب الخارِجِيَّةِ بِفَضْلِ حَجْمِ العَيِّنَةُ الكَبِيرِ نِسْبِيّاً.
مِن بَيِّنَ أَبْرَزِ هٰذِهِ الاِكْتِشافاتِ هُوَ نَدْرَةُ الكَواكِب قَصِيرَةٍ الفَتْرَةِ ذاتِ الأَقْطارِ الَّتِي تَقارُبٍ \(\sim 2\,R_\oplus\)، وَالَّتِي غالِباً ما تُوصَف بِأَنَّها “فَجْوَةِ” أَو “وادِي” أَو “صَحْراءِ” الأَقْطارِ (LF14, FPH17, VAL18, MCG19, MKL19, BHG, CM20, BRO21)، حَيْثُ يُشار إِلَى العَوالِمِ الأَصْغَرِ عادَةً بِكَواكِب الأَرْضِ الفائِقَةِ وَالكَواكِب الأَكْبَرُ بِكَواكِب نِبْتُون الفَرْعِيَّةِ. الأَلَياتِ المُقْتَرَحَةِ لِتَفْسِيرِ هٰذا التَوْزِيعِ الثُنائِيِّ تَشْمَل التَبَخُّر الناتِجِ عَن الأَشِعَّة فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّة الشَدِيدَةِ وَأَشِعَّة أَكِس (CR16, OW17, FP18, M20)، وَفُقْدانِ الكُتْلَةِ المَدْعُومِ بِالنَواة (GSS, GS19, GS20)، وَالتَآزُر بَيِّنَهُما (OS23)، مِن بَيِّنَ مُرَشَّحِينَ آخَرِينَ. قَد يَتَطَلَّب التَمْيِيزِ بَيِّنَ العَمَلِيّاتِ المُخْتَلِفَةِ الَّتِي يُمْكِن أَنَّ تَنْحُت هٰذا الوادِي دِراساتٍ واسِعَةً النِطاقِ تَشْمَل عَيِّناتٍ تَزِيد عَن 5000 نِظاماً نَجْمِيّا (RGO21).
وَبِالمِثْل، مِن المُرَجِّحِ أَنَّ تُصْبِح إِحْصائِيّات الكَواكِب الأَرْضِيَّة - الَّتِي يُفَسِّر وُجُودِها عُمُوماً بِأَنَّ لَها أَقْطاراً أَقَلَّ مِن \(2\,R_\oplus\) - وَالَّتِي تَقَع ضِمْنَ أَو بِالقُرْبِ مِن المِنْطَقَةِ الصالِحَةِ لِلسَكَن (HZ)، ذاتِ أَهَمِّيَّةً مُتَزايِدَةٍ فِي العُقُودِ القادِمَةِ؛ تَمَّ حِسابِ حُدُودِ المِنْطَقَةِ الصالِحَةِ لِلسَكَن فِي (KWR93) وَ (KRK13, KRS14). يُمْكِن لِلكَواكِب الصَخْرِيَّة فِي المِنْطَقَةِ الصالِحَةِ لِلسَكَن أَنَّ تَسْتَضِيف الماءِ السائِل عَلَى سَطْحها، وَمِن المُرَجِّحِ أَنَّ يَتِمّ اِكْتِشافِ وَتَوْصِيف هٰذِهِ العَوالِمِ بِتَكْرار مُتَزايِدٍ بِواسِطَةِ التِلِسْكُوبات المُسْتَقْبَلِيَّةِ (FAD18, NM19, WK22). قَد تَقَدَّمَ الغِلافِ الجَوِّيِّ لِهٰذِهِ الكَواكِب الخارِجِيَّةِ الأَرْضِيَّة بَياناتٍ غَنِيَّةٌ عَن خَصائِصها الفِيزيائِيَّة وَالكِيمِيائِيَّةِ وَالجِيُولُوجِيَّة (SD10, NM19, XZ20, TJCI2023)، وَكَذٰلِكَ عَن السِمات البِيُولُوجِيَّةِ المُحْتَمَلَةِ (FAD18).
نَظَراً لَأَهَمِّيَّة الغِلافِ الجَوِّيِّ لِلكَواكِب الخارِجِيَّةِ، وَخاصَّةً تِلْكَ الصَخْرِيَّة القَرِيبَةِ مِن المِنْطَقَةِ الصالِحَةِ لِلسَكَن كَما هُوَ مُوَضِّح أَعْلاه، فَمِن الضَرُورِيِّ فَهُم الاِتِّجاهاتِ الإِحْصائِيَّةُ، إِن وَجَدَت، الَّتِي قَد تَكُون مَلْحُوظَةٌ مِن خِلالَ الدِراساتِ المُسْتَقْبَلِيَّةِ. لَقَد بَدَأَ هٰذا العَصْرِ بِالفِعْلِ، حَيْثُ حَصَلَ تِلِسْكُوب جيمس وِيب الفَضائِيُّ عَلَى طَيْفِ الاِنْتِقالِ أَو اِكْتَشَفَ الإِشْعاع الحَرارِيِّ لِبَعْضِ الكَواكِب الصَخْرِيَّة الدافِئَةَ (LFM23, GBD23, ZKD23). مِن وِجْهَةِ نَظَرِ فُقْدانِ الغِلافِ الجَوِّيِّ - الَّذِي يُمْكِن أَنَّ يَنْحُت غِلاف الكَواكِب الأَرْضِيَّة (FT15, JO19) - فَإِنَّ أَهَمِّيَّةً عَمَلِيّاتِ الهُرُوبَ الايونيه الجَوِّيَّةِ غَيْرِ الحَرارِيَّةِ الَّتِي تَدْفَعها الرِياحِ الشَمْسِيَّةُ (أَو النَجْمِيَّة) لِهٰذِهِ الفِئَةِ مِن الكَواكِب مَعْرُوفَةٍ جَيِّداً فِي نِظامِنا الشَمْسِيّ (LKC08, HL13, BBM, DLM18, PFR20, RB21, LDS) وَمِن المُحْتَمَلِ أَنَّ تَكُون مُمْكِنَةٍ لِلكَواكِب الخارِجِيَّةِ (كَما تَمَّت مُراجَعَته فِي ZC17, LL19, ML21, ABC20, GAB20).
فِي هٰذا العَمَلِ، نَقُوم بِإِجْراءِ تَحْقِيقِ مَنْهَجِيٍّ لَهُرُوب الأُيُونات الجَوِّيَّةِ “غَيْرِ الحَرارِيَّةِ” - حَيْثُ تَكُون سُرْعات الجُزَيْئات الهارِبَة مَفْصُوله بِشَكْلٍ أَساسِيٌّ عَن دَرَجَةِ حَرارَةُ القاعِدَةِ الخارِجِيَّةِ، وَغالِباً ما تَنْطَوِي عَلَى وُجُودِ أُيُونات فِي حُقُولِ كهرومغناطيسيه (FT15, LDO20) - كَدالّه لِلقَطَر لِلكَواكِب الصَخْرِيَّة غَيْرِ المُمَغْنَطَة ذاتِ التَرْكِيبُ الجَوِّيِّ المُشابِه لَكَوْكَب الزَهْرَة. يَعْتَرِف بِالعالَمِ الأَخِيرِ كَمِعْيارٍ قِيَمِ لِعِلْمٍ الكَواكِب الخارِجِيَّةِ (KAC19, SRK22)، خاصَّةٍ فِيما يَتَعَلَّق بِالكَواكِب القَرِيبَةِ مِن الحافَة الداخِلِيَّةِ لِلمِنْطَقَةِ الصالِحَةِ لِلسَكَن (OKL23). يَتِمّ تَقْدِيمِ مُخَطَّطٍ الرِسالَةَ عَلَى النَحْوِ التالِي. نِصْفِ نَمُوذَجَ الديناميكا المَغْناطِيسِيَّة الهيدروديناميكيه مُتَعَدِّدِ الأَنْواع وَالإِعْدادِ فِي القِسْمِ [SecMod]. بُعْدَ ذٰلِكَ، نُقَدِّم النَتائِجِ وَنُحَلِّل الآثارِ المُتَرَتِّبَةِ عَلَيها فِي القِسْمِ [SecRes]. نَخْتَتِم بِتَلْخِيص نَتائِجنا فِي القِسْمِ [SecConc].
نَسْتَفِيد مِن نَمُوذَجَ الديناميكا المَغْناطِيسِيَّة الهيدروديناميكيه مُتَعَدِّدَةِ الأَنْواع ثُلاثِيّ الأَبْعاد بِنِظامِ الشَجَرَة المتكيفه الكتليه مَعَ مُخَطَّطٍ رو الاندفاعي الشَمْسِيّ (BATS-R-US) الَّذِي تَمَّ تَطْبِيقِهِ بِنَجاحٍ لنمذجه الكَواكِب الخارِجِيَّةِ الشَبِيهَة بِالزَهْرَة (DLMC,DJL18,DHL19,DJL20) لَمُحاكاة هُرُوبِ الأُيُونات الجَوِّيَّةِ مِن الكَواكِب الخارِجِيَّةِ الَّتِي تُغَطِّي مَجْمُوعَةِ مِن الأَقْطارِ. يَتَضَمَّن نَمُوذَجَ MS-MHD أَرْبَعَةِ أَنْواعِ مِن الأُيُونات H\(^+\)، O\(^+\)، O\(_2^+\)، CO\(_2^+\)، وَالكِيمِياء الايونيه الجَوِّيَّةِ المُرْتَبِطَةِ مِثْلَ الأُيُونات الضَوْئِيَّةِ، تَبادُلِ الشَحْنَةِ، وَإِعادَةِ التَرْكِيبُ الإِلِكْترُونِيّ. بِالنِسْبَةِ لِلكَواكِب غَيْرِ المُمَغْنَطَة، يَدْرُس نَمُوذَجَ BATS-R-US MS-MHD التَفاعُلات بَيِّنَ الرِياحِ النَجْمِيَّة المُمَغْنَطَة وَالغِلاف الجَوِّيِّ العَلَوِيّ لِلكَوْكَب، وَيَأْخُذ بِعَيْنِ الاِعْتِبارِ أَلَياتِ هُرُوبِ الغِلافِ الجَوِّيِّ الَّتِي يَتَوَسَّط فِيها الرِياحِ النَجْمِيَّة عَبْرَ تَحْمِيلِ الكُتْلَةِ.
بِالإِضافَةِ إِلَى اِفْتِراضِ تَكْوِينِ جَوِّيٌّ شَبِيهٌ بِالزَهْرَة (أَيّ، جُو مُهَيْمِن عَلَيهِ ثانِي أُكْسِيد الكَرْبُون) بِسَبَبِ السَبَبِ المُوَضِّح فِي الفَقْرَةِ الأَخِيرَةِ مِن القِسْمِ [SecIntro]، يَقْبَل النَمُوذَجِ عِدَّةٍ مُعامَلاتِ إِدْخالُ لِتَحْدِيدِ خَصائِصِ الكَوْكَبِ وَالنَجْم، بِما فِي ذٰلِكَ وَلِيس مَحْصُوراً بِنِصْفِ قَطَرِ الكَوْكَبِ وَكُتْلَته، المِلَفِّ الجَوِّيِّ، فَضْلاً عَن الرِياحِ النَجْمِيَّة وَالإِشْعاع. لَقَد اِخْتَرْنا العَمَلِ مَعَ إِحْداثِيّات الكَوْكَبِ-النَجْمِ-المَدارِيَّة (PSO)، حَيْثُ يُشِير المِحْوَرُ X مِن الكَوْكَبِ نَحْوَ النَجْمِ، وَالمِحْوَر Z عَمُودَيَّ عَلَى مُسْتَوَى المَدارِ الكَوْكَبِيّ، وَالمِحْوَر Y يُكْمِل النِظامِ اليَمِينِيِّ.
قُمْنا بنمذجه ثَمانِيَةِ كَواكِب خارِجِيَّةِ تَتَراوَح فِي الحَجْمِ مِن \(0.50\) إِلَى \(2.25\) أَقْطارِ الزَهْرَة (\(R_V\))، كَما هُوَ مُوَضِّح فِي الجَدْوَلُ [table:ModelParams]. الحَدِّ الأَدْنَى يُقارِب حَجْمِ المِرِّيخِ، الَّذِي كانَ قادِراً عَلَى الاِحْتِفاظِ بِغِلاف جَوِّيٌّ فِي العُصُورِ الأُولَى (EAA16). الحَدِّ الأَعْلَى متوافق مَعَ القُيُودِ التَجْرِيبِيَّة وَالنَظَرِيَّة عَلَى حَجْمِ أَكْبَرَ العَوالِمِ ذاتِ التَرْكِيبُ الصَخْرِيّ (OBH20,PV20). كُلِّ كَوْكَبِ نَمُوذَجِيٍّ لَهُ ضَغْطِ سَطْحِيٍّ قَدَّرَهُ \(1\) بارّ؛ وَبِالتالِي، تَمْتَلِك الكَواكِب الأَكْبَرُ أَجْواءِ أَكْثَرَ كَثافَةُ، وَهُوَ ما يَتَوافَق مَعَ الحَدْس. بَيْنَما يُمْكِننا اِخْتِيارِ تَغْيِيرٍ ضَغْطِ السَطْحِ، فَقَد أَظْهَرَت الأَعْمالِ السابِقَةِ (DLMC) أَنَّ مُعَدَّلاتِ هُرُوبِ الأُيُونات الجَوِّيَّةِ غَيْرِ الحَرارِيَّةِ لا تَعْتَمِد بِشَكْلٍ كَبِيرٍ عَلَى ضَغْطِ سَطْحِ الكَوْكَبِ؛ بِمَعْنَى آخَرِ، لا يُتَوَقَّع أَنَّ يُؤَثِّر اِخْتِيارِ ضَغْطِ السَطْحِ بِشَكْلٍ واضِحٍ عَلَى حِساباتنا لَمُعَدَّلات هُرُوبِ الأُيُونات الجَوِّيَّةِ.
لِكُلِّ كَوْكَبِ نَمُوذَجِيٍّ، نُعَدِّل اِرْتِفاعِ الغِلافِ الجَوِّيِّ المُحايِد (\(H\)) بِتَغْيِيرِ التَسارُع الجاذبي (\(g\)) حَيْثُ يَعْرِف الأَوَّلِ بِأَنَّهُ \[H = \frac{kT}{m g},\label{eq1}\] حَيْثُ \(T\) هِيَ دَرَجَةِ الحَرارَةِ، \(k\) هُوَ ثابِتٌ بولتزمان، وَ\(m\) هُوَ كُتْلَةِ الأَنْواع الجَوِّيَّةِ. بِفَرْضِ أَنَّ نِصْفِ قَطَرِ الكَوْكَبِ \(R\) مَعْرُوفٌ، يَتِمّ اِسْتِنْتاجِ كُتْلَةِ الكَوْكَبِ \(M\) مِن العَلاقَةِ المبسطه بَيِّنَ الكُتْلَةِ وَالنِصْفِ القَطَر لِلكَواكِب الصَخْرِيَّة (VOS06,ZSJ16,ZJS19؛ أَنْظُر أَيْضاً CK17): \[\frac{R}{R_{V}} \approx \left(\frac{M}{M_{V}}\right)^{1/3.7},\] حَيْثُ \(M_V\) وَ\(R_V\) هُما كُتْلَةِ وَنِصْفِ قَطَرِ الزَهْرَة عَلَى التَوالِي. بِناءَ عَلَى \(M\) وَ\(R\)، يَتْبَع أَنَّ \(g\) يَخْضَع \[g = \frac{GM}{R^{2}} \propto R^{1.7}.\label{eq3}\] فِي دِراسَتنا، يُفْتَرَض أَنَّ الكَواكِب النَمُوذَجِيَّةِ غَيْرِ مُمَغْنَطه. هٰذا الاِفْتِراضُ لا يَتَطابَق فَقَط مَعَ الحالَةِ الحالِيَّةِ لِلزَهْرَة، وَلٰكِن قَد يَكُون أَيْضاً سِمَةً مِن سِماتِ حِوالِي \(\sim 50\%\) مِن جَمِيعِ الكَواكِب الصَخْرِيَّة فِي المِنْطَقَةِ الصالِحَةِ لِلسَكَن وِفْقاً لِبَعْضِ التَقْدِيراتِ (MLI19). وَمَعَ ذٰلِكَ، هُناكَ حاجَةٍ إِلَى أَعْمالٍ مُسْتَقْبَلِيَّةٍ لَتَقْيِيم تَأْثِيرِ المَجالِ المَغْناطِيسِيّ الكَوْكَبِيّ عَلَى هُرُوبِ الأُيُونات غَيْرِ الحَرارِيَّةِ (DLMC,GMN18,EJM19,LM19,DJL20)، حَيْثُ لَم يَتِمّ فَهُم تِلْكَ الآثارِ بُعْدَ بِشَكْلٍ كامِلٍ.
الخَطْوَةِ التالِيَةِ، مَجْمُوعَةِ حاسِمَةً مِن المُعامَلاتِ الَّتِي يَجِب تَحْدِيدِها هِيَ تِلْكَ الخاصَّةِ بِالرِياح النَجْمِيَّة. فِي هٰذا السِياقِ، يَجِب أَنَّ نَضَع فِي اِعْتِبارِنا أَنَّ الأَقْزام M لا تُشَكِّل فَقَط الأَغْلَبِيَّة مِن النُجُومِ فِي دَرْبِ التَبّانَة، وَلٰكِن أَيْضاً كَواكِبها الصَخْرِيَّة تُمَثِّل أَهْدافاً واعِدَةٌ لَتَوْصِيف الغِلافِ الجَوِّيِّ (SBJ16,FAD18,ML21). عَلَى الرَغْمِ مِن أَنَّنا لا نُحاكَى الظُرُوفِ الَّتِي تُواجِهها كَواكِب الأَقْزام M (الَّتِي تَتَنَوَّع) كَما هِيَ، بَل بَدَلاً مِن ذٰلِكَ، نَخْتار العَمَلِ مَعَ ظُرُوفٍ الرِياحِ الشَمْسِيَّةُ القَدِيمَةِ (بِالقُرْبِ مِن الأَرْضِ) عِنْدَ \(\sim 4\) Ga مُتَّسِقه مَعَ مُعَدَّلِ فُقْدانِ الكُتْلَةِ العالِي لِلشَمْسِ الشابَّةِ (WMR21) – مَعَ كَثافَةُ الرِياحِ الشَمْسِيَّةُ n\(_{sw}\) = 136.7 cm\(^{-3}\)، سُرْعَةٍ الرِياحِ الشَمْسِيَّةُ v\(_{sw}\) = (-910, 0, 0) km/s، وَالمَجال المَغْناطِيسِيّ بَيِّنَ الكَواكِب B\(_{sw}\) = (-15.6, 30.2, 0) nT – وَتَدَفُّقِ الأَشِعَّة فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّة النَجْمِيَّة EUV الَّذِي يَبْلُغ \(12\) ضُعْفِ ذٰلِكَ مِن الشَمْسِ الحَدِيثَةِ (BLK10,DHL17) لَكَواكِبنا النَمُوذَجِيَّةِ. إِلَى حَدٍّ ما، تُذَكِّرنا هٰذِهِ المُعَلِّماتُ المُعَزِّزَة لِلرِياح النَجْمِيَّة وَتَدَفُّقِ EUV بِتِلْكَ الَّتِي تُواجِهها كَواكِب الأَقْزام M فِي المِنْطَقَةِ الصالِحَةِ لِلسَكَن (FFL13,FLY16,ABC20).
فِي هٰذا القِسْمِ، نُغَطَّى النَتائِجِ البارِزَةِ وَنَقْدَم تَفْسِيراً مَعْقُولاً لِلاِتِّجاهات المَلْحُوظَةِ.
لِلكَواكِب الخارِجِيَّةِ النَمُوذَجِيَّةِ المُدْرَجَةِ فِي الجَدْوَلُ [table:ModelParams]، قُمْنا بِنَشْرِ نَمُوذَجَ باتس-رُوس لِلمَغْناطِيسِيَّة الهيدروديناميكيه الشَمْسِيَّةُ وَحَسْبُنا مُعَدَّلاتِ هُرُوبِ الأُيُونات الجَوِّيَّةِ المُرْتَبِطَةِ؛ وَقَد تَمَّ حِسابِ هٰذِهِ الأَخِيرَةِ بِناءَ عَلَى الإِشْعاع النَجْمِيّ وَظُرُوفِ الرِياحِ المحفزه نَحْوَ نِهايَةِ القِسْمِ [SecMod]. يَتِمّ الإِبْلاغ عَن مُعَدَّلاتِ هُرُوبِ الأُيُونات الجَوِّيَّةِ فِي الجَدْوَلُ [table:AncientIonEscapeRates] وَالَّذِي يُوَضِّح بِدَوْرِهِ العَلاقَةِ بَيِّنَ نِصْفِ قَطَرِ الكَوْكَبِ وَمُعَدَّل هُرُوبِ الأُيُونات الجَوِّيَّةِ.
عِنْدَ فَحْص الشَكْلِ [fig:ResultsFourCurves]، يَتَّضِح أَنَّ الأَنْواع الايونيه الخَفِيفَةِ نِسْبِيّاً مِثْلَ O\(^+\) لَها أَعْلَى مُعَدَّلِ هُرُوبِ لِلأُيُونات وَالأَنْواع الثَقِيلَةِ نِسْبِيّاً مِثْلَ CO\(_{2}^+\) لَها أَدَّنِي مُعَدَّلِ هُرُوبِ لِلأُيُونات. يُمْكِن تَفْسِيرٍ هٰذا الاِتِّجاهِ بِحَقِيقَةِ أَنَّ الأُيُونات الأَخَفّ مِثْلَ O\(^+\) عادَةً ما تَكُون أَكْثَرَ وَفْرَةِ عِنْدَ الاِرْتِفاعاتِ العُلْيا (كَما تَمَّت مُراجَعَته فِي (MWD18)), فِي غِيابِ الخَلْط القُوَى (مِثْلَ الاِضْطِرابِ)، وَبِالتالِي فَهِيَ أَكْثَرَ عُرْضَةً لِتَأْكُل الرِياحِ النَجْمِيَّة. وَبِالتالِي، نَظَراً لِأَنَّ الرِياحِ النَجْمِيَّة يُمْكِن أَنَّ تَجَرُّدٍ تَرْكِيزا أَعْلَى نِسْبِيّاً مِن الأُيُونات الأَخَفّ، فَإِنَّها لا يُمْكِن أَنَّ تَجَرُّدٍ الأُيُونات الأَثْقَل بِنَفْسِ الكَفاءَة عِنْدَ الاِرْتِفاعاتِ الأَقَلِّ بِسَبَبِ القَيْد المَفْرُوضِ بِواسِطَةِ حِفْظِ الزَخِمِ وَالطاقَةِ.
عِنْدَ فَحْص الشَكْلِ [fig:ResultsFourCurves]، نُحَدِّد مِيزَةً غَيْرِ أُحادِيَّةِ الاِتِّجاهِ مُثِيرَةٍ لِلاِهْتِمامِ فِي اِتِّجاهِ مُعَدَّلِ هُرُوبِ الأُيُونات كَدالّه لِلنَصَف القَطَر (لِلكَواكِب الصَخْرِيَّة). بِالنِسْبَةِ لِظُرُوفٍ الرِياحِ النَجْمِيَّة المُخْتارَة، وَالَّتِي تُذَكِّر بِشَكْلٍ فَضْفاض بِتِلْكَ الظُرُوفِ الَّتِي قَد تَخْتَبِرها الكَواكِب الخارِجِيَّةِ المُعْتَدِلَةَ مِن نَوْعٍ M-dwarf، يَبْلُغ مُعَدَّلِ هُرُوبِ الأُيُونات الكُلِّيِّ ذِرْوَتِهِ عِنْدَ \(R=0.75 R_{V}\). يَبْلُغ أَقْصَى مُعَدَّلِ هُرُوبِ كُلِّيٍّ لِلأُيُونات عِنْدَ \(R=0.75 R_{V}\) حِوالِي ثَمانِي مَرّاتٍ أَعْلَى مِن أَدَّنِي مُعَدَّلِ هُرُوبِ عِنْدَ \(R=2.25 R_{V}\) (أَنْظُر الجَدْوَلُ [table:AncientIonEscapeRates]). يَتِمّ مُناقَشَةِ الأَسْبابِ المُفْتَرَضَةِ لِلمِيزَة السابِقَةِ وَتَداعِياتها بُعْدَ قَلِيلٍ فِي القِسْمِ [sec:Analysis].
يُصَوَّر الشَكْلِ [fig:ContourPlots] مُخَطَّطاتٌ الكَثافَةِ الايونيه لِ O\(^+\) لِجَمِيعِ الكَواكِب الخارِجِيَّةِ النَمُوذَجِيَّةِ الَّتِي تَخْضَع لَنَفْس ظُرُوفٍ الإِشْعاع النَجْمِيّ وَالرِياح. الكُرَةِ السَوْداءِ فِي المُنْتَصَف تُمَثِّل الجِسْمِ الكَوْكَبِيّ. يَزْداد نِصْفِ قَطَرِ الكَوْكَبِ مِن \(R=0.50 R_{V}\) (أَعْلَى اليَسارِ) إِلَى \(R=2.25 R_{V}\) (أَسْفَل اليَمِينِ) بِزِيادَةٍ \(\Delta R=0.25 R_{V}\). مِن الواضِحِ أَنَّ كَثافَةُ الأُيُونات \(O^+\) الهارِبَة حَوْلَ الجِسْمِ الكَوْكَبِيّ بِنِصْفِ قَطَرِ \(R=0.5 R_{V}\) لَها أَعْلَى قِيمَةَ، وَلٰكِن مُعَدَّلِ الهُرُوبَ يَبْلُغ ذِرْوَتِهِ عِنْدَ \(R=0.75 R_{V}\) (أَنْظُر الجَدْوَلُ [table:AncientIonEscapeRates]). مِن الجَدِيرِ بِالذَكَر أَنَّ مُعَدَّلاتِ الهُرُوبَ المُوَضِّحَة فِي الشَكْلِ [fig:ResultsFourCurves] وَالجَدْوَلِ [table:AncientIonEscapeRates] تَمَّ حِسابها بِناءَ عَلَى تَكامُلٍ تَدَفُّقِ الأُيُونات الهارِبَة عَلَى سَطْحِ كُرَوِيّ حَوْلَ الكَوْكَبِ، وَبِالتالِي فَإِنَّ حَجْمِ الكَوْكَبِ مُهِمٌّ أَيْضاً. عِنْدَما يَتَجاوَز نِصْفِ قَطَرِ الكَوْكَبِ \(R=1.25 R_{V}\)، يَصْعُب مُلاحَظَةُ الخُطُوطِ الحَمْراءِ حَوْلَ الكَوْكَبِ بِسَبَبِ زِيادَةِ جاذِبِيَّةً السَطْحِ.
أَحَدُ النَتائِجِ اللافِتَة الَّتِي تَمَّ الكَشْفِ عَنها هُوَ التَغَيُّرِ غَيْرِ الأُحادِيّ لَمُعَدَّل الهُرُوبَ الجَوِّيِّ مَعَ نِصْفِ قَطَرِ الكَوْكَبِ \(R\). نَبْدَأ بِتَقْدِيمِ تَفْسِيرٍ نَوْعِيٍّ مُحْتَمَلٍ لِهٰذا السُلُوكِ، ثُمَّ نَتَوَسَّع فِي هٰذا المَوْضُوعِ.
بِما أَنَّنا نَدْرُس الهُرُوبَ الجَوِّيِّ، هُناكَ عامِلانِ مُتَنافِسانِ يَلْعَبانِ دَوْراً. اِعْتِماداً عَلَى أَيّ مِن الثُنائِيِّ هُوَ الأَكْثَرَ هَيْمَنَة، قَد يَتَغَيَّر مُعَدَّلِ الهُرُوبَ وِفْقاً لِذٰلِكَ. مِن ناحِيَةٍ، فَإِنَّ المِساحَةَ المَقْطَعِيَّة لِلكَوْكَب الَّتِي تَتَفاعَل مَعَ الرِياحِ النَجْمِيَّة مُهِمَّةً. فِي حالَةِ الكَواكِب ضَعِيفَةٌ التمغنط وَغَيْرِ المُمَغْنَطَة بِالكامِلِ، تَكُون هٰذِهِ المِنْطَقَةِ تَقْرِيباً مُتَناسِبه مَعَ \(R^2\) (SSC16)، عَلَى الرَغْمِ مِن أَنَّ التَعْبِيرِ أَكْثَرَ تَعْقِيداً بِالنِسْبَةِ لِلكَواكِب المُمَغْنَطَة (BT18, LM19). لِذٰلِكَ، مَعَ اِرْتِفاعِ النِصْفِ قَطَرِ، تَزْداد المِساحَةَ المَقْطَعِيَّة، وَبِالتالِي يَزْداد مُعَدَّلِ الهُرُوبَ لِأَنَّ الأَخِيرِ يَتَناسَب مَعَ المِساحَةَ. وَبِالمِثْل، مِن المُهِمِّ التَعَرُّفُ عَلَى أَنَّ مِساحَةِ الغِلافِ الجَوِّيِّ - المَصْدَرُ الَّذِي تَهْرُب مِنهُ الجَسِيمات الكَوْكَبِ - مُتَناسِبه أَيْضاً مَعَ \(R^2\).
مِن ناحِيَةٍ أُخْرَى، مَعَ زِيادَةِ النِصْفِ قَطَرِ، يَتَحَسَّن أَيْضاً سُرْعَةٍ الهُرُوبَ لِلكَوْكَب (\(v_e\)): \[\label{EscVel} v_e = \sqrt{\frac{2 G M}{R}} \propto R^{1.35},\] حَيْثُ اُسْتُخْدِمْنا عَلاقَةَ الكُتْلَةِ-النِصْفِ قَطَرِ \(M \propto R^{3.7}\) لِلكَواكِب الصَخْرِيَّة (ZSJ16). بِسَبَبِ سُرْعَةٍ الهُرُوبَ الأَعْلَى (عِنْدَ \(R\) أَكْبَرَ)، سَيَكُون مِن الصَعْبِ عَلَى الجَسِيمات الهُرُوبَ مِن بِئْر الجاذِبِيَّة الكَوْكَبِيَّة. فِي مِثْلَ هٰذا السِينارِيو، يُفْتَرَض أَنَّ مُعَدَّلِ الهُرُوبَ الجَوِّيِّ يَنْخَفِض بِشَكْلٍ حادٍّ مَعَ النِصْفِ قَطَرِ، مِمّا يَتَعارَض مَعَ الاِتِّجاهِ فِي الفَقْرَةِ السابِقَةِ. وَبِالتالِي، عِنْدَما يُؤَخَّذ هٰذانِ الجانِبانِ فِي الاِعْتِبارِ بِشَكْلٍ مُناسِبٍ، قَد يَكُون مِن المُمْكِنِ تَفْسِيرٍ السُلُوكِ غَيْرِ الأُحادِيّ لَمُعَدَّل الهُرُوبَ الجَوِّيِّ كَدالّه لِنَصِف قَطَرِ الكَوْكَبِ الَّذِي أَظْهَرَتْهُ محاكاهنا.
مِن المُمْكِنِ تَطْوِيرِ هٰذا المَوْضُوعِ. بِالنِسْبَةِ لَكَوْكَب غَيْرِ مُمَغْنَط بِنِصْفِ قَطَرِ ثابِتٌ، تُحَدِّد مِساحَته المَقْطَعِيَّة \(\pi R^2\) كَمِّيَّةِ الإِشْعاع النَجْمِيّ وَطاقَة الرِياحِ الَّتِي تَصِل إِلَى الكَوْكَبِ. كَلْماً كانَت المِساحَةَ المَقْطَعِيَّة أَكْبَرَ، يَجِب أَنَّ يَتَلَقَّى الكَوْكَبِ طاقَةِ أَكْثَرَ. يُمْكِن لَطاقَة الإِشْعاع النَجْمِيّ أَنَّ تُؤَدِّي إِلَى التاين الضَوْئِيّ (المَصْدَرُ الرَئِيسِيُّ لِلغازاتِ المُتَأَيِّنَة) وَتَسَخَّيْنَ الغِلافِ الجَوِّيِّ العَلَوِيّ، وَبُعْدَ ذٰلِكَ، يُمْكِن لِلرِياح النَجْمِيَّة أَنَّ تَجَرُّدٍ تِلْكَ الجَسِيمات المُتَأَيِّنَة مِن الكَوْكَبِ. نَظَراً لِأَنَّهُ مِن السَهْلِ نِسْبِيّاً لِلغازِ المُتَأَيِّن الهُرُوبَ مِن كَوْكَبِ صَغِيرٍ غَيْرِ مُمَغْنَط (ذُو جاذِبِيَّةً أَقَلَّ)، فَقَد يُصْبِح هُرُوبِ الأُيُونات الجَوِّيَّةِ مَحْدُودا بِالمَصْدَر، أَيّ أَنَّ جَمِيعِ الأُيُونات المُتَوَفِّرَةِ فِي المِنْطَقَةِ الَّتِي تُنَشِّطها الرِياحِ النَجْمِيَّة يُمْكِن أَنَّ تَكْتَسِب طاقَةِ كافِيَةٍ لِلهُرُوب، وَبِالتالِي، فَإِنَّ مَصْدَرٌ الأُيُونات (أَيّ المَحْكُومِ بِمُعَدَّلِ إِنْتاجِ الأُيُونات) قَد يَحُدّ مِن العَرْضِ وَبِالتالِي إِجْمالِيِّ تَدَفُّقِ هُرُوبِ الأُيُونات، بَدَلاً مِن كَمِّيَّةِ الطاقَةِ المُتاحَةِ. لِذٰلِكَ، يُمْكِن هٰذا السِينارِيو مِن اِتِّجاهِ حَيْثُ تُظْهِر الكَواكِب الأَكْبَرُ غَيْرِ المُمَغْنَطَة مُعَدَّلاتِ هُرُوبِ أُيُونات جَوِّيَّةٍ أَعْلَى بِسَبَبِ وُجُودِ خَزّاناتِ أَكْبَرَ مِن الغازِ المُتَأَيِّن فِي غِلافها الجَوِّيِّ العَلَوِيّ.
مِن ناحِيَةٍ أُخْرَى، مَعَ زِيادَةِ حَجْمِ الكَوْكَبِ، تَتَحَسَّن سُرْعَةٍ الهُرُوبَ أَيْضاً، كَما كَشَفَت عَنهُ ([EscVel]). لِذٰلِكَ، بُعْدَ عَتَبَةِ مُعَيَّنَةٍ، لَن يَكُون مِن السَهْلِ بُعْدَ ذٰلِكَ لِلأُيُونات الجَوِّيَّةِ الحُصُولِ عَلَى الطاقَةِ اللازِمَةِ لِلهُرُوب مِن الكَوْكَبِ؛ بِعِبارَةٍ أُخْرَى، قَد يَنْتَقِل مُعَدَّلِ الهُرُوبَ مِن نِظامِ مَحْدُودٍ بِالمَصْدَر إِلَى نِظامِ مَحْدُودٍ بِالطاقَة. فِي هٰذِهِ المَرْحَلَةِ، يَسْتَحِقّ الأَمْرُ تَوْضِيحاً مُوجَزا. يُواجِه النِظامِ المَحْدُودِ بِالطاقَة غالِباً فِي الهُرُوبَ الهيدروديناميكي (WDW81, EKL07, OJ12, OA16, SSC16, KFE18, KFKL, LLC21). وَمَعَ ذٰلِكَ، عَلَى عَكْسَ الهُرُوبَ الهيدروديناميكي فِي العَوالِمِ الَّتِي تَحْتَوِي عَلَى غِلاف جَوِّيٌّ مِن الهِيدرُوجِين/الهِيلِيُوم، مِن المُهِمِّ التَعَرُّفُ عَلَى أَنَّ التَدَفُّقِ الأُورُوبِّيِّ لِلأَشِعَّة فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّة وَحْدَهُ مِن غَيْرِ المُرَجِّحِ أَنَّ يُؤَدِّي إِلَى فُقْدانِ الكُتْلَةِ الجَوِّيَّةِ عَلَى كَواكِب شَبِيهَةٍ بِالزَهْرَة لِسَبَبَيْنِ رَئِيسِيَّيْنِ: (1) الغِلافِ الجَوِّيِّ يَتَكَوَّن بِشَكْلٍ رَئِيسِيٍّ مِن الأَنْواع الكِيمِيائِيَّةِ الثَقِيلَةِ؛ وَ(2) تَبْرِيدٍ ثانِي أُكْسِيد الكَرْبُون بِطُولِ مَوْجِي يَبْلُغ 15 ميكرومتر فَعّالٌ لِلغايَةِ فِي الغِلافِ الجَوِّيِّ العَلَوِيّ لِلكَواكِب شَبِيهَةٍ بِالزَهْرَة (Bougher1994). فِي هٰذِهِ الوَرَقَةَ، تَأْثِيراتِ التَدَفُّقِ الأُورُوبِّيِّ لِلأَشِعَّة فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّة، بَدَلاً مِن ذٰلِكَ، لِإِنْتاجِ الغازِ المُتَأَيِّن وَتَسَخَّيْنَ الغِلافِ الجَوِّيِّ العَلَوِيّ (مِن خِلالَ التاين الضَوْئِيّ وَتَسَخَّيْنَ الإِلِكْترُونات الضَوْئِيَّةِ)؛ بُعْدَ ذٰلِكَ، يُمْكِن لِلرِياح النَجْمِيَّة أَنَّ تَجَرُّدٍ الغازِ المُتَأَيِّن (LDO20).
عائِدِينَ إِلَى المَوْضُوعِ أَعْلاه، يَتَصَوَّر الآنَ أَنَّ العائِقُ عَلَى الكَواكِب الصَخْرِيَّة الأَكْبَرُ يَفْرِضه سُرْعَةٍ الهُرُوبَ، وَهِيَ دالَّةٍ تَزْداد بِشَكْلٍ أُحادِيٍّ مَعَ \(R\) – أَنْظُر إِلَى ([EscVel]). وَبِالتالِي، نَتَوَقَّع أَنَّ يَنْخَفِض مُعَدَّلِ الهُرُوبَ بِشَكْلٍ كَبِيرٍ مَعَ زِيادَةِ النِصْفِ قَطَرِ عَبْرَ هٰذا النِطاقِ، كَما أَكَّدَت الشَكْلِ [fig:ResultsFourCurves] وَالجَدْوَلِ [table:AncientIonEscapeRates]. عِنْدَ دَمْجِ هٰذِهِ التَوَقُّعاتِ، يَجِب أَنَّ يَزْداد مُعَدَّلِ الهُرُوبَ أَوَّلاً ثُمَّ يَنْخَفِض مَعَ النِصْفِ قَطَرِ، وَهُوَ ما يَتَوافَق مَعَ الشَكْلِ [fig:ResultsFourCurves] وَالجَدْوَلِ [table:AncientIonEscapeRates].
لَخَّصَ، لَقَد جادَلَنا بِأَنَّنا قَد نَشْهَد تَغْيِيراً فِي النِظامِ، مِن حَدٍّ مُحَدَّدٍ بِجَسِيمات المَصْدَرُ إِلَى واحِدٍ يَفْرِضه الطاقَةِ. بِشَكْلٍ مُلْفِتٌ لِلنَظَرِ، تَمَّ تَوْثِيقُ مِثْلَ هٰذا التَحَوُّلُ تَجْرِيبِيّا فِي المَجْمُوعَةِ الشَمْسِيَّةُ، حَيْثُ يَكُون هُرُوبِ الأُيُونات غَيْرِ الحَرارِيَّةِ عَلَى المِرِّيخِ مَحْدُودا بِالمَصْدَر، بَيْنَما يَكُون المُكافِئ عَلَى الزَهْرَة مَحْدُودا بِالطاقَة (PFR20, RB21)؛ لاحَظَ أَنَّ كُلّاً الكَوْكَبَيْنِ ضَعِيفِ التمغنط، مِمّا يَسْمَح بِمُقارَنَة عَوالِم مُماثِلَةٍ. تُعْطِي هٰذِهِ البَياناتِ مِصْداقِيَّة لِلفَقَرات السابِقَةِ، عَلَى الرَغْمِ مِن أَنَّنا نُحَذِّر مِن أَنَّنا قَدَّمْنا تَحْلِيلا مبسطا، وَهُوَ ما كانَ ضَرُورِيّاً بِسَبَبِ تَعْقِيدِ أَلَياتِ الهُرُوبَ غَيْرِ الحَرارِيَّةِ (CRF17, LL19, ABC20, GAB20).
فِي الخِتامِ، نُعَلِّق عَلَى تَداعِياتِ نمذجتنا. إِذا كانَت مُعَدَّلاتِ هُرُوبِ الأُيُونات غَيْرِ الحَرارِيَّةِ تَبْلُغ ذِرْوَتِها بِالفِعْلِ عِنْدَ \(R \sim 0.7\,R_\oplus\)، فَقَد تَكُون هٰذِهِ البَياناتِ لَها عَواقِبَ حاسِمَةً لِلمُلاحَظات المُسْتَقْبَلِيَّةِ. نَظَراً لِأَنَّ مُعَدَّلِ الهُرُوبَ المَحْسُوبُ يَتِمّ تَعْزِيزه بِمَعامِل حِوالِي \(2\) عِنْدَ الاِنْتِقالِ مِن \(R \sim 0.5\,R_\oplus\) إِلَى \(R \sim 0.7\,R_\oplus\) وَيَنْخَفِض بُعْدَ ذٰلِكَ بِنَفْسِ القَدَرُ تَقْرِيباً عِنْدَ الاِنْتِقالِ إِلَى \(R > R_\oplus\)، فَمِن المُمْكِنِ أَنَّ تَحْتَوِي الكَواكِب الصَخْرِيَّة المُعْتَدِلَةَ بِنِصْفِ قَطَرِ \(R \sim 0.7\,R_\oplus\) عَلَى غِلاف جَوِّيٌّ أَرَقٍ إِذا كانَت جَمِيعِ المُتَغَيِّراتِ الأُخْرَى (مِثْلَ التَصاعُد البُرْكانِيّ، كُتْلَةِ الغِلافِ الجَوِّيِّ) مُتَشابِهَةً إِحْصائِيّا عَبْرَ نِطاقِ نِصْفِ قَطَرِ الكَوْكَبِ.2 إِذا قامَت تِلِسْكُوباتٍ المُسْتَقْبَلِ مِثْلَ ARIEL (TDE) بِتَوْصِيف عَيِّنَةً كَبِيرَةٍ بِما فِيهِ الكِفايَةُ مِن الكَواكِب الخارِجِيَّةِ الأَرْضِيَّة، فَقَد يَكُون مِن المُمْكِنِ اِخْتِبارِ بِعَضِّ جَوانِبَ فَرْضِيَّتنا تَجْرِيبِيّا.
اِسْتِناداً إِلَى التَوْصِيفِ المُسْتَمِرِّ لِلغِلاف الجَوِّيِّ لِلكَواكِب الخارِجِيَّةِ بِواسِطَةِ تِلِسْكُوب جيمس وِيب الفَضائِيُّ (GMA23) – وَالَّذِي أَدَّى إِلَى عِدَّةٍ اِكْتِشافاتٍ مُثِيرَةٍ لِلاِهْتِمامِ (LFM23, GBD23, ZKD23) – وَالمُلاحَظاتِ مِن قِبَلَ التِلِسْكُوبات الأَرْضِيَّة الكَبِيرَةِ جِدّاً المُسْتَقْبَلِيَّةِ، سَتُصْبِح بَياناتٍ وَفِيره مُتاحَةٍ، مِمّا يَجْعَل مِن المُمْكِنِ تَمْيِيزٍ الأَنْماط الإِحْصائِيَّةُ فِي الغِلافِ الجَوِّيِّ لِلكَواكِب الخارِجِيَّةِ فِي المُسْتَقْبَلِ. يُمَثِّل الهُرُوبَ الايوني غَيْرِ الحَرارِيِّ الَّذِي يُسَهِّله إِشْعاع الأَشِعَّة فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّة النَجْمِيَّة وَالَّذِي يَدْفَعه الرِياحِ النَجْمِيَّة أَحَدُ المُنَظِّمِينَ الرَئِيسِيَّيْنِ لَكُتَله وَتَرْكِيبِ الغِلافِ الجَوِّيِّ لِلكَواكِب الخارِجِيَّةِ الأَرْضِيَّة (BBM, ZC17, ABC20, GAB20). مُسْتَوْحاة مِن هٰذِهِ الحَقائِقِ، اُسْتُخْدِمْنا نَمُوذَجَ الديناميكا المَغْناطِيسِيَّة الهيدروديناميكيه مُتَعَدِّدِ الأَنْواع الَّذِي تَمَّ التَحَقُّقِ مِنهُ بِدِقَّةٍ لِلتَحْقِيقِ فِي مُعَدَّلِ الهُرُوبَ الايوني الكُلِّيِّ كَدالّه لِنَصِف قَطَرِ الكَوْكَبِ \(R\).
بُعْدَ إِجْراءِ المُحاكاة، اُكْتُشِفْنا اِتِّجاهاً جَدِيداً لِلكَواكِب الصَخْرِيَّة ذاتِ الغِلافِ الجَوِّيِّ المُهَيْمِنِ عَلَيهِ بِثانِي أُكْسِيد الكَرْبُون: مُعَدَّلِ الهُرُوبَ هُوَ دالَّةٍ غَيْرِ أُحادِيَّةُ لِ \(R\)، كَما هُوَ مُوَضِّح بِوُضُوحٍ فِي الشَكْلِ [fig:ResultsFourCurves]، مَعَ ذُرْوَةِ عِنْدَ \(R \sim 0.7\,R_\oplus\). وَجَدَ أَنَّ هٰذِهِ الخاصِّيَّة تَتَجَلَّى فِي ظِلِّ ظُرُوفٍ الرِياحِ النَجْمِيَّة وَالإِشْعاع الشَدِيدِ، وَالَّتِي قَد تَكُون مُرْتَبِطَةً بِنُجُوم M-dwarfs وَنُجُوم شَبِيهَةٍ بِالشَمْس الشابَّةِ. يَتَعارَض هٰذا السُلُوكِ غَيْرِ الأُحادِيّ مَعَ التَوَقُّعُ الساذِج بِأَنَّ الكَواكِب الصَخْرِيَّة الأَصْغَرِ (عَلَى سَبِيلِ المِثالِ، مِثْلَ المِرِّيخِ) سَتُظْهَر تِلْقائِيّا مُعَدَّلاتِ هُرُوبِ أَعْلَى بِسَبَبِ جاذِبِيَّتها الاضعف.
قَد يَنْشَأ السُلُوكِ غَيْرِ الأُحادِيّ مِن تَوازُنٍ بَيِّنَ المِساحَةَ (المَقْطَعِيَّة) وَسُرْعَةٍ الهُرُوبَ لِلكَوْكَب؛ تَزْداد كُلّاً المُتَغَيِّرَيْنِ لِلكَواكِب الأَكْبَرُ. مِن ناحِيَةٍ، عِنْدَما تَزْداد المِساحَةَ المَذْكُورَةِ، سَيُعَزِّز ذٰلِكَ مُعَدَّلِ هُرُوبِ الأُيُونات الجَوِّيَّةِ حَيْثُ سَيَعْتَرِض الكَوْكَبِ المَزِيدِ مِن الإِشْعاع وَالرِياح النَجْمِيَّة (بِسَبَبِ مِساحَته الأَكْبَرُ)، وَبِالتالِي يُعَزِّز مُعَدَّلِ الهُرُوبَ بِسَبَبِ تَعْزِيزِ الخَزّانِ المُتَأَيِّن فِي الغِلافِ الجَوِّيِّ العَلَوِيّ لِلكَوْكَب. مِن ناحِيَةٍ أُخْرَى، عِنْدَما تَزْداد سُرْعَةٍ الهُرُوبَ، سَيَقْمَع هٰذا العامِلِ مُعَدَّلِ الهُرُوبَ لِأَنَّ الجَسِيمات تَتَطَلَّب المَزِيدِ مِن الطاقَةِ لِلهُرُوب مِن البِئْر الجاذبي. مِن مَنْظُورٍ أَكْثَرَ تَفْصِيلاً، اِقْتَرَحْنا فِي القِسْمِ [sec:Analysis] أَنَّ الهُرُوبَ الايوني الجَوِّيِّ غَيْرِ الحَرارِيِّ قَد يَنْتَقِل مِن نِظامِ مَحْدُودٍ المَصْدَرُ إِلَى نِظامِ مَحْدُودٍ الطاقَةِ، وَالَّذِي قَد يُفَسِّر جُزْئِيّاً النَتائِجِ المُحاكاة.
إِذا كانَ الاِتِّجاهِ المُلْفِتِ الَّذِي عَرْضِهِ نمذجتنا صَحِيحاً، فَقَد يَكُون لَهُ عَواقِبَ مَلْمُوسَةٍ يُمْكِن مُلاحَظَتها للمسوحات المُسْتَقْبَلِيَّةِ لِلكَواكِب الخارِجِيَّةِ الأَرْضِيَّة. بِشَرْطِ أَنَّ تَظَلّ جَمِيعِ العَوامِلُ الأُخْرَى مُتَساوِيَةً، فَإِنَّ مُعَدَّلِ هُرُوبِ الأُيُونات الجَوِّيَّةِ الأَعْلَى قَد يُتَرْجِم إِلَى غِلاف جَوِّيٌّ نِسْبِيّاً أَرَقٍ. وَبِالتالِي، إِذا اِكْتَشَفَت المسوحات المُسْتَقْبَلِيَّةِ إِمّا غِلافا جَوِّيّا أَرَقٍ – أَو، الأَفْضَلِ مِن ذٰلِكَ، الحُصُولِ عَلَى دَلِيلٌ مُباشِرٍ عَلَى مُعَدَّلاتِ هُرُوبِ ايونيه غَيْرِ حَرارِيَّةٍ أَعْلَى – عِنْدَ قِيمَةَ مُعَيَّنَةٍ مِن \(R\) (رُبَّما \(R \sim 0.7\,R_\oplus\))، فَإِنَّ هٰذِهِ البَياناتِ سَتَخْدُم لِتَأْكِيدِ تَوَقُّعاتٍ مُحاكاتنا العَدَدِيَّةِ. عِلاوَةً عَلَى ذٰلِكَ، فَإِنَّ مِثْلَ هٰذا السُلُوكِ غَيْرِ الأُحادِيّ سَيَعْمُق فَهْمِنا لَكَيْفِيَّة تَشْكِيلِ الهُرُوبَ الجَوِّيِّ غَيْرِ الحَرارِيِّ لَخَصائِص الغِلافِ الجَوِّيِّ لِلكَواكِب الخارِجِيَّةِ الصَخْرِيَّة.
دَعَّمَت هٰذِهِ الأَعْمالِ بِمِنَحِ ناساً 80NSSC23K1115 وَ 80NSSC23K0911. قَدَّمَت المَوارِدِ الَّتِي تَدْعَم هٰذا العَمَلِ مِن قِبَلَ بَرْنامَجِ الحوسبه عالِيَةٍ الأَداءِ (HEC) التابِعِ لَناسا مِن خِلالَ قِسْمِ الحوسبه المُتَقَدِّمَةِ (NAS) فِي مَرْكَزِ أَمِيس لِلأَبْحاثِ. إِطارِ عَمَلٍ النمذجه الجَوِّيَّةِ الفَضائِيَّةِ الَّذِي يَشْمَل كَوُدّ BATS-R-US المُسْتَخْدِمُ فِي هٰذِهِ الدِراسَةُ مُتاحٌ لِلجُمْهُورِ عَلَى https://github.com/MSTEM-QUDA/BATSRUS.
وَمَعَ ذٰلِكَ، قَد تَتَغَيَّر القِيمَةِ الدَقِيقَةِ لِهٰذِهِ الذُرْوَة بِناءَ عَلَى المُعَلِّماتُ النَجْمِيَّة (مِثْلَ الأَشِعَّة فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّة وَالرِياح النَجْمِيَّة)، وَسَيَحْتاج إِلَى تَقْيِيمِ عَلَى أَساسِ كُلِّ حالَةِ عَلَى حِدَّةِ.↩